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桥梁设计

时间:2023-05-30 09:47:45

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇桥梁设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

桥梁设计

第1篇

【关键词】桥梁设计;桥梁加固;桥梁加固技术

0 引言

桥梁是铁路、公路和城市道路的重要组成部分,尤其是对于大、中型桥梁的建设,我们平时无论对新建桥梁的设计还是对旧桥的加固和改造工作中,都应该投入全部的精力和心血,不断追求创新、努力地进行探索,力争采用最先进的技术工艺和施工材料,确保一步到位,保证桥梁的正常使用。本文就桥梁设计原则和加固等相关问题进行探讨。

一 桥梁设计原则

1 安全性原则

安全可靠是桥梁设计的首要原则,设计者在设计桥梁结构的时候,要充分考虑到桥梁要在强度、稳定性和耐久性这三方面应该具有完全的安全性质。桥梁防撞栏杆设计要考虑到人与车流之间的安全性。防撞栏杆要具有足够的高度和强度,为了防止车辆撞坏人行道或者栏杆而导致事故的发生。桥梁的照明设施一定要考虑到第一位,良好的照明可以避免很多事故的发生。尤其是在交通繁忙的桥梁上,不光需要设计良好的照明设施,还应该设置有明确的交通指示标志,完整的交通指示牌可以避免很多事故的发生。在易变迁河床的河道上建设桥梁,应该考虑好导流设施的建设,以防止桥梁的基础部分被水流冲刷过度而造成事故。对于需要通行大型的、大吨位的船舶的河道,在按照规定扩大桥梁的孔跨径之外,还得加装防撞构筑物,以免船舶对桥梁造成损伤。针对修建在地震区的桥梁,我们必须按照抗震要求对桥梁进行合理的设计,采取必要的防震措施。针对特殊类型的桥梁,例如大跨柔性的桥梁,我们还应该考虑到风振效应的影响。

2 耐久性原则

桥梁设计时候要考虑到桥面宽度必须满足当前和以后的规划期限内的交通流量(包括行人通道中的交通流量)。保证所设计的桥梁结构在进行常规荷载试验的时候不会出现较大的变形和较宽的裂缝,在设计标准内的桥梁荷载承受能力才能放心的投入使用。设计的桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆(立交桥)和行人的通行(早桥)。所设计的桥梁的两端要便于紧急情况下车辆的进入和疏散,并且不会导致交通堵塞等现象的发生。在设计桥梁的时候,还应该考虑到综合利用方面,桥梁设计要求方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载和铺设。

3 经济性原则

经济型的桥梁应该是从造价和养护费用等多方面综合考虑,费用最省的桥型。设计时应该充分考虑维修的方便和维修费用的多少,维修时尽可能做到不中断交通,如果有必要中断交通,则保证中断交通的时间最短。所选择的桥位应该是地质、水文等条件好的地区,并尽量使桥梁修建长度较短。桥梁建设应考虑建在能缩短河道两岸运距的位置,以促进该地区的经济发展,产生最大的经济效益。对过桥收费的桥梁就能吸引更多的车辆通过,达到尽快回收投资的目的。

4 技术性原则

我们在进行桥梁建设的时候,要考虑到桥梁的具体使用年限,为了保证桥梁能够完整的发挥它自身的作用,我们在建设的时候,就要选择好的方案。尽力做到选择成熟而又先进的结构和建设材料,避免短时间内发生桥梁被淘汰的情况。

二 桥梁加固工作的内容和程序

桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。桥梁加固与改建工作的主要内容包括:对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面结构。桥梁的加固与改建工作应充分利用原有部件,凡能加固的,则不宜改建。桥梁加固的工作程序一般为:检查桥梁现状及损坏情况;调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;提出维修加固或改建方案并进行分析比;确定方案并付诸实施,即进行维修加固或施工。

三 桥梁加固的技术途径

1 增大桥梁各个构件部分的截面面积

这种方法主要是增加桥梁主梁的横截面大小。主要使用在横截面不足、桥下净空不够的桥梁上。这样的桥梁加固方法可以摆脱桥梁下净空的限制条件,不需要考虑到其他方面。仅仅需要接长箍筋进行加固施工,但是由于这种方法施工工艺较复杂,因此对桥梁的主体和施工部位易造成损伤。增大桥梁的横截面积。这种方法同第一种方法相反,它适用于桥梁下部净空较高的情况,这种方法可以增加主梁的高度进行加固。这种方法的缺点是会减小桥梁下方的净空面积,这种改变对桥梁的原有的外观影响很大,因此注重美观的城市桥梁基本不会使用这种方法来加固桥梁。加厚桥梁的主体厚度,这种方法主要是增加桥梁主体的横截面面积,好处是大大增加了桥梁的承力能力,缺点是加厚的部分重量可能会对桥梁整体的安全性造成影响,因此这种加固方法需要提前做出风险评估才能进行施工。

2 体外预应力加固方法

体外预应力法的加固原理是在桥梁结构的受拉区施加体外预应力,使其产生与原桥的不利弯矩方向相反轴向压力和弯矩,以抵消部分自重应力,减小活载应力,从而能够较大幅度的提高桥梁结构承载能力。目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。

在合理安排施工流程的情况下,该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响,甚至可以在有限开放交通的情况下组织施工,因此近年来国内工程实例较多。如深圳水官高速平沙M匝道桥的加固。但加固后体外预应力筋的防腐新问题必定程度上增长了后期养护费用。

3 增加辅助构件以增加桥梁抗力

加装第二主梁。这种方法主要使用在桥梁主体结构完好但是承力能力不是很满足使用需要的桥梁。由于施工时需要中断桥梁的交通,而且施工工艺非常复杂并且施工工程量很大,还会对桥梁原来的结构造成较大的损伤,因此这种方法不会轻易使用。

增加桥梁的横隔梁。这种方法的具体操作是在桥梁上增加横隔梁,具体来说就是要对主梁上贯通全桥宽的钢筋进行加固。

4 塞缝灌浆技术法

塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋土混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆技术的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6-8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6-1.0m,缝小处孔距为0.4-0.6m。待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,同时要留孔灌浆,孔距一般为0.25-0.3m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。如深圳水官高速桥梁上部结构和下部结构的裂缝处理。

除上述论述的几点措施以外,桥梁加固技术还可以采用锚喷混凝土加固法、粘贴钢板加固法、改变结构体系加固法等手段,鉴于篇幅的限制本文就不一一赘述。

四 结语

桥梁的质量直接关系到其今后的应用性能,为了能够更好的发挥桥梁在交通运输中的作用,设计者在设计的过程中需要坚持一定的原则,并采用合理的加固技术手段。本文就以此为中心,结合工作实际,对桥梁设计的原则和加固技术进行了分析,希望能够对今后的桥梁设计起到一定的帮助,更好的提升桥梁的整体质量。

参考文献:

[1]晏庆辉.某拱桥荷载试验与结构评定[J].四川建材,2011(04)

第2篇

【关键词】桥梁;设计

1 引言

桥梁是路线的重要组成部分,随着我国交通网的不断完善,越来越多的桥梁将被建设。桥梁,尤其是大、中桥梁对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。所设计桥梁应能满足使用任务、性质和将来的发展的需要。因此,如何设计出安全可靠、经济合理、技术先进以及环保美观的桥梁就显示相当重要了。为此,本文对桥梁设计的要点进行了简要的分析。

2 桥梁设计的基本原则

2.1 使用上的要求

桥梁必须适用。要有足够的承载能力和桥面净空,既能保证车辆和行人的安全畅通,又能满足将来交通里增长的需要;建在通航河流或需跨越其他路线的桥梁,桥下净空应满足泄洪、安全通航或通车的要求;靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁,应适当考虑综合利用,满足其他工程设施的需要(如管线工程等);建成的桥梁要保证使用年限,并便于检查和维修。

2.2 经济上的要求

桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较。使桥梁的总造价和材料等消耗为最小;选用的桥梁结构形式要便于制造和架设,应尽量采用先进工艺技术和施工机械,以减少劳动强度。加快施工进度,保证工程质量和施工安全;采用的建筑材料应因地制宜,就地取材,并具有良好的耐久性,尽可能降低日后营运养护费用,取得最佳经济效果。

2.3 安全上的要求

保证整个桥梁结构及其各个构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。桥梁结构的强度应使全部构件及其连接构造的材料抗力或承载能力具有足够的安全储备。对于刚度的要求,应使桥梁在荷载作用下的变形不超过规范规定的容许值,以免挠度过大而影响行驶、危及桥梁结构的安全。结构的稳定性,是要使桥梁结构在各种外力作用下,具有能保持原来的形状和位置的能力。结构的耐久性,是要使桥梁结构在正常的使用年限内不过早地发生破坏而影响正常使用,例如桥梁裂缝宽度不超过规范规定的容许值等。

2.4 美观上的要求

桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物,而且也是美化环境的点缀品。一座桥梁应具有优美的外形,既能达到桥梁自身和谐,又能与周围环境协调。对城市桥梁和游览地区的桥梁,更要考虑桥梁美学的要求。设计者应结合自然环境精心比选方案、精心设计、精心施工,以期在增加投资不多的条件下,取得桥梁美观的效果。

2.5 环保上的要求

桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求,包括生态、水、空气、噪声等各方面,应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,并建立环境监测保护体系,将不利影响减至最小。

3 桥梁纵、横断面设计及平面布置

3.1 桥梁纵断面设计

桥梁纵断面设计主要确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥面标高与桥下净空,桥上与桥头的纵坡布置以及基础的埋置深度等。

(1)桥梁总跨径的确定。跨河桥桥梁总跨径一般根据水文计算,并结合桥位地形、断面形态、河床地质、桥头引道填土高度等综合分析确定。由于桥梁墩台和桥头路堤压缩了河床,使桥下过水断面减少,流速加大,引起河床冲刷,要求桥梁总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积,使河床不致遭受过大的冲刷。另一方面,为了使总跨径不致过大而增加桥梁的总长度,以节省总投资。又允许有一定的冲刷。因此,桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析加以确定。例如,对于非坚硬岩层上修筑的浅基础桥梁,总跨径应该大一些,以避免路堤压缩河床,造成较大冲刷;对于深埋基础,一般允许较大的冲刷,总跨径就可适当减小。

(2)桥梁的分孔。桥梁总跨径确定以后,还需进行分孔布置。对于一座较大的桥梁,应当分几孔,每孔的跨径应当多大,通航孔如何布置。这些问题要根据通航要求、水文情况、地形与地质条件、施工技术以及美观等具体情况。通过技术经济等方面综合分析后加以确定。

对于通航河流,首先要确定通航孔跨径以满足通航要求。当通航净宽大于按经济造价所确定的跨径时,一般将通航孔的跨径按通航净宽来确定,其余的桥孔跨径则选用经济跨径。但对于变迁性河流,鉴于航道位置可能发生变化,则需多设几个通航孔;在平原地区的宽阔河流上修建多孔桥时,通常在主槽部分按需要布置跨径较大的通航孔,而在两旁浅滩部分则按经济跨径进行分孔。

第3篇

关键词:桥梁工程 抗震设计 地震

国家防震减灾规划(2006-2020年)指出,我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一,我国大陆大部分地区位于地震烈度Ⅵ度以上区域;50%的国土面积位于Ⅶ度以上的地震高烈度区域。 桥梁是公路工程的关键部位及控制性工程。在我国各级公路桥梁中,预制装配式桥梁(指空心板、T梁及组合箱梁) 通常占全线桥梁的70%以上,因此,运用合理抗震设防理念,对装配式桥梁进行抗震设计,采取适当的抗震措施具有重要的意义。本文在此主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题,为今后桥梁设计起到借鉴作用。

一、地震作用下桥梁结构破坏特点

1.1结构体系

当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落粱破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大,支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。采用框架一抗震体系的桥梁结构,破坏程度较轻:相反刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用框架填充墙体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面。以前桥梁结构在抗震设计时梁、板按受弯构件简化模型进行计算,仅计算竖向荷载设计桥梁构件,未将桥梁作为整体结构的一部分考虑。而在地震作用下,桥梁梁板与主体结构相连,成为压弯或拉弯构件,桥梁参与框架结构整体受力后,结构的水平刚度增大,结构自振周期减小,势必造成总地震作用加大。

1.2构件形式

结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂。结构失去承载能力在框架结构中,通常柱的破坏程度重于梁、板:钢筋混凝土构件通常会出现斜向或交叉裂缝;配置螺旋箍筋的混凝土柱,当位移角达到较大数值时,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有较大的抵抗能力。桥梁从结构角度讲是不规则结构,其受力特点复杂,容易出现应力集中;特别是在水平地震作用下,由于桥梁板的“斜撑”作用,桥梁形成的实际支撑对结构刚度的影响,与结构整体刚度的大小有关,对结构受力性能的影响更是相当微妙。而上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构,当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言,支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩,避免桥梁发生破坏。

二、桥梁工程抗震设计要点

2.1采用适当的平立面

如何对一个桥梁工程项目实施建筑布局与结构布置?这通常与桥梁的平立面直接相关。有数据表明,简单、规则的桥梁结构其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式桥梁结构在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律,导致结构扭转非常明显。因此,在对桥梁工程的抗震设计中务必加强措施,尽可能遵循建筑物的均匀对称原则,避免采用不规则的建筑方案,从总体上降低桥梁的刚度偏心率,并准确无误地计算出相关的地震反应数据,这有利于在必要的情况下采取抗震措施和细分处理措施,保障在地震作用下,受力有明确、直接的传递途径。

2.2选择有利场地

在桥梁内部实际配筋计算时,桥梁板按单向板力学模型进行配筋计算,上部负筋通常按照跨复杂性,首先需要通过概念抗震设计来间接实现“大震不倒”,桥梁的抗震概念设计与计算设计同等重要。由于施工场地的地质环境不同,桥梁结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此,在有选择的情况下,选择一块有利于抗震的场地开展施工,很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前,首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求,分析出哪些是有利地段,哪些是不利地段,无论何时都不要在危险地段上进行建设,以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。此外,还要尽可能地错开地震周期与在建项目的自振周期,用以防止桥梁结构产生共振损坏。

2.3保证结构构件的延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构具有适当的强度、羁日度和延性,以防止不能容忍的破坏。所谓的结构的延性,就是在承载力有明显减小的情况下,结构所能产生非弹性变形的能力,其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是:在地震作用下,结构的延性直接影响着桥梁能否在灾难中屹立不倒,所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度,二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么怎么样在地震作用下使桥梁的钢筋混凝土展现出结构的延性呢?这应该尽量地将塑性变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对桥梁结构的作用无疑是肯定的,一方面它能有效地降低地震作用对桥梁的影响,另一方面还能吸收地震能量,防止建筑结构的倒塌。

2.4增强桥梁的整体性

桥梁作为许多细节构件连接而成的整体,是一个具备空间刚度的结构体系,其能否承受地震惊人的破坏力量,全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说,桥梁的整体性能不但是建筑抗震的首要条件,还是桥梁抗震设计中的重点内容。一般来说,钢筋混凝土现浇梁板的整体性能好,在适当位置布设构造柱,并配置相应的构造钢筋,不但能够消除滑移、散落等问题,加强桥梁梁板的刚度值,还能适当放宽对桥梁的平面要求,对于桥梁的层间变形,也非常容易控制。

2.5加强抗震防线的建设

如今,许多桥梁都设置多道抗震防线,以增强建筑的抗震能力。一旦地震来临时,第一道防线在强烈的地震力的冲击下遭到破坏后,还有后备的第二道、第三道甚至更多的防线立即接替,抵挡住后续的地震冲击力,这样可以最大限度的保证桥梁的安全,免于倒塌。另外,在进行桥梁抗震能力的设计时,可以采用具有多个肢节的抗震结构体系 桥梁结构可以通过合理设置连梁,使其具有优良的多道抗震防线性能 还可以利用在结构中增加赘余杆件的屈服和变形来分散地震的作用力,而且一旦赘余杆件遭到破坏后退出工作,还可以使整个桥梁结构从当前的稳定日系想另外一种稳定体系进行过渡,避免在长时间的地震作用下引起持续的共振效应。

2.6选择合理的结构形式

建筑抗震结构体系作为抗震设计中的重要内容,在确定结构体系阶段,会受到许多外界因素如建筑高度、经济状况、场地布置、施工材料等影响,是一个涉及面极广的技术问题,必须经过谨慎的思考才能确定 这方面,非但要考虑计算简图和抗震防线等问题外,桥梁体系还应具备一定的刚度和承载力分布,防止局部突变而产生过大的塑性变形。再者,在结构布置阶段,两个主轴方向的动力特征值最好相距不远,并在建筑的布局上,保持结构对称、布置均匀的原则,以避免主轴不在一条轴线上而引起的扭转振动等问题。

第4篇

关键词:桥梁设计;支座脱空;箱梁抗扭

中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:

随着我们国家社会经济的不断发展,交通事业正处于快速发展阶段。因此曲线梁的桥梁设计应用越来越广泛,以往设计人员希望通过调整路线方案,尽量避开这种结构形式,或由于曲线半径较大,采用以“直”代“曲”的形式,在桥梁上部进行曲线调整,以达到与路线线形一致。这些严格意义上说都不是曲线桥。由于受原有地物或地形的限制,一些城市的立交桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小,桥墩基本上要设在指定位置,这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。曲线梁由于增加了恒载偏载、活载偏载、离心力、温度效应的平面影响等多种复杂荷载工况,其受力非常复杂,以致出现支座脱空、桥墩开裂、箱梁梁体横向爬移等病害,甚至出现过桥梁垮塌的严重事故。因此在设计过程中重视小半径曲线梁桥受力特点,有针对性地采取措施尤为重要。

一、支座脱空工程实际事例及处理方法

某互通式立交工程的桥孔布置为4×(4×30)=480m,共计16孔,等截面预应力混凝土连续梁。箱梁采用单箱单室截面、等高度腹板,跨中设置了一道中横隔梁。本桥平面处于一个R=400m的右偏圆曲线开始,中间一个R=125m的左偏圆曲线和一个R=400m的右偏圆曲线终止,其终点以及圆曲线之问采用缓和曲线连接。上部结构预应力混凝土箱梁左右腹板为等高度。桥面横坡由箱梁整体旋转一定角度形成。桥墩支点处设置横隔梁,边跨支点设置端横隔梁,各跨跨中处设置中横隔梁。由于本桥第二联~第三联是位于R=125m的平曲线内,这2联内的中墩墩顶支座设置了向曲线外侧18cm的预置偏心,在各联梁边端均设置两个盆式支座,而各中墩支点设置两个固定支座。预应力混凝土等截面连续梁采用“桥梁博士”(V2.9)程序进行内力分析和配束,采用曲梁网格法划分单元,纵向模拟两道纵梁,施工采用满堂支架现浇,支座沉降按5mm计,温度模式按顶板升降温5℃考虑,设计时按其最不利情况进行组合。

在工程竣工后,发现位于平曲线半径为125m内的第二联~第三联的双支座墩出现支座脱空的现象。脱空的支座位于梁端曲线的内侧,脱空的高度范围为0.5~1.2cm,同时有少量径向位移。根据此情况,再次进行验算,利用“桥梁博士”程序(V3.0),采用曲梁网格法划分单元,纵向模拟两道纵梁。计算时温度模式按箱梁上、下缘升降温5℃考虑,支座沉降按5mm计。通过计算,正常使用状态荷载组合Ⅱ的情况下,过渡墩支承反力为拉力。

根据计算结果,采取了在桥台或过渡墩处将梁顶升,撤换支座的方案。对于桥台(过渡墩)处,直接将端横隔梁两端植入钢筋,两端横向加长,首先在内侧新布设GJZ300X350型橡胶支座,利用千斤顶在外侧将梁顶升(顶升力300t),拆除原桥支座,再在图一中所示外侧位置新设置GJZ500X600型橡胶支座。本方案只是在桥台处增加了上部结构箱梁横截面,在保证了使用功能的同时,对于本桥的美观影响也不是很大。采用这种措施后,桥梁效果良好,至今没有发现任何问题。通过对上述工程实例的分析计算,设计者应该认识到对于小半径曲线桥,必须进行空间计算,分析桥梁横向之间的反力。为防止支座脱空,设计时应注意以下问题:

(1)横向两支座不再以桥梁的实际中心线为对称中心,根据空间计算结果设置横向偏心距,但问题是偏心距往往不能彻底解决支座脱空的实际,尤其是桥梁一联的长度过长,匝道桥梁平面线位变化复杂(例如反向平曲线,并且存在缓和曲线)时,极容易出现问题,必须认真对待。

(2)由于桥梁孔径布置限制,不可避免存在跨径较大的小半径曲线连续梁桥,必须采用预应力结构时,应尽量保证各桥墩均采用双支点,当必须采用单支点形式时,应尽量减少一联连续梁中单支点的数量。

图一

(3)宜避免设置抗拉支座,可考虑采用桥台(或过渡墩)支座横向间距加大的措施。

(4)弯桥设计一般采用现浇钢筋混凝土连续箱梁,这涉及到桥梁纵向一联总长度的选取问题。为了避免支座脱空问题,一联的长度宜短不宜长,最长80m为宜。

(5)对于除了端支点外其它均为单支点形式的小半径曲线预应力连续梁桥,应采取有效的构造措施避免内侧端支座脱空。可采取的措施有调整预应力束布置形式、设置拉力支座、增大端支座的问距、合理设置单支点的预偏心、单支点处设置必要的限位装置等。

二、曲线桥箱梁抗扭问题

直梁桥受“剪、弯”作用,而曲线梁桥处于“剪、弯、扭”的复合受力状态,故上、下部结构必须构成有利于抵抗“剪、弯、扭”的措施。曲线梁桥的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着直接的关系:弯扭刚度比越大,由曲率因素而导致的扭转变形越大,因此,对于曲线梁桥而言在满足竖向变形的前提下,应尽可能减小抗弯刚度、增大抗扭刚度。所以在曲线桥梁中,宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。

为减小曲线梁桥梁体受扭对上、下部结构产生的不利影响,可采用以下方法进行结构受力平衡的调整:(1)为减小此项扭矩的影响,比较有效的办法是通过调整独柱支承偏心值来改善主梁受力。(2)通过预应力筋的径向偏心距来消除曲梁内某些截面过大的扭矩,改善主梁的受力状态也是一种行之有效的办法。预应力曲线梁往往产生向外偏转的情况,这是由其结构特点造成的。预应力产生的扭矩分布和自重、恒载作用下的扭矩分布规律有着较大的区别,为调整扭矩分布,可在曲线梁轴线两侧采用不同的预应力钢束及锚下控制应力,构成预应力束应力的偏心,形成内扭矩来调整曲线梁扭矩分布。下部支承方式的确定。曲线梁桥的不同支承方式,对其上、下部结构内力影响非常大。对于曲线梁桥,中间支承一般分为两种类型:抗扭型支承(多支点或墩梁固结)和单支点铰支承。在曲线梁桥选择支承方式时,可遵循以下原则:

(1)对于较宽的桥(桥宽b>12m)和曲线半径较大(一般r>100m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用较小,桥体宽要求主梁增加横向稳定性,故在中墩宜采用具有抗扭较强的多柱或多支座的支承方式,亦可采用墩柱与梁固结的支承形式。

(2)对于较窄的桥(桥宽b≤12m)和曲线半径较小(一般约r≤100m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用的增加,尤其在预应力钢束径向力的作用下,主梁横向扭矩和扭转变形很大。由于桥窄因此宜采用独柱墩,但在选用支承结构形式时应视墩柱高度不同而确定。较高的中墩可采用墩柱与梁固结的结构支承形式。较低的中墩可采用具有较弱抗扭能力的单点支承的方式。这样可有效降低墩柱的弯矩和减小主梁的横向扭转变形。但这两种支承方式都需对横向支座偏心进行调整。

(3)墩柱截面的合理选用。当采用墩柱与梁固结的支承形式时就必须注意墩柱的弯矩变化。在主梁的扭转变形过大同时墩柱弯矩也很大(一般墩柱较矮)的情况下,宜采用矩形截面墩柱。因为矩形截面沿主梁纵向抗弯刚度较小,而沿主梁横向抗弯刚度较大,这样既减小了墩柱的配筋又降低了主梁的横向扭转变形,更适合其受力特点。

解决曲线梁弯扭耦合所带来的抗扭问题,除了考虑抗扭约束外,还可以从如下方面人手:一是通过偏心支承,利用主梁自身恒载调整主梁扭距分布;二是通过预应力,合理布置调整主梁扭距分布。实际设计中多用双柱墩提供抗扭支承,而用独柱墩通过预设支座偏心调整主梁扭距分布。

三、结束语

导致曲线梁出现病害的设计原因很多,包括预应力设置不当、未设置横向限位、温度效应考虑不周等,主要是设计人员对曲线梁的受力特点重视不够,很多桥梁没有按三维受力情况进行结构分析。通过本文的这些论述,希望能给设计者带来一些解决曲线桥常见问题的方法。

参考文献

第5篇

桥梁中安装隔震装置的目的是为了延长桥梁的寿命周期,通过安装隔震装置,可以使得桥梁在面临地震时能够很好的消耗地震能量,降低因地震所引起的一系列结构破坏及桥梁主体发生变化所带来的影响。因此,在对桥梁隔震的设计中,一定要保障设计的合理性,巧妙的运用新技术实现桥梁抗震系统相关的构件能够拥有很好的弹性及可塑性。关于该项技术在设计中的使用性,其不仅仅能够发挥出降低成本的功效,还能够显著的提升构件的使用寿命,其较之于一般的设计更加的具有效益。对于桥梁墩柱的维护,此举能够起到减弱延性需要的意义。另外,地震时很有可能会造成桥梁下部结构超出设计所允许的最大弹性变形范围,这一点在地震后都是难以修复或者很难发现的地方。因此,加强对桥梁上部构造的抗震性能的设计,可以很好的消除桥梁上部构件因非弹性变化所带来的负面影响。

二、隔震设计的设计原理及其基本原则

1.设计原理解析

隔震设计是由防震措施发展到一定时期演变而来的产物,隔震设计的原理恰如其名“隔震”,即为减小地震对桥梁构造产生的一些不安定的影响。在平时的设计和建设时期,提升抗地震力的措施一般是提升其总体的强度等。比对来看,隔震设计关键是添加了柔性要素。使能够确保桥梁关键的构件能够和横向的活动在特定的时期之中降低关联,确保关键的构造在震后不会出现破损性的现象。此时,构造的相应速率会较之于地表的速率要低一些。此外,由于阻尼的设计,阻尼有效地将地震所产生的能量消耗掉。当能量被转移到上桥和隔离结构力的时候,地震作用力已经被大大降低,从而达到保护桥梁结构的目的。

2.隔震设计原则分析

桥梁隔震设计是有效提高桥梁隔震效果的主要措施,借此来充分提升桥梁抗震的水平或是加强桥梁的抗震功能。但是在实施这项措施的时候,要有一些确实可行的方法来实现,否则就不可能达到理想中的效果。为了实现以上这些,就必须要做到以下几点的分析。针对桥梁是否适合加上抗震装置这点,应在设计初期就做好认真的分析。如若不适合安装隔震装置,就早期做好预算,避免不必要的建设浪费,这可以依照地震之后桥梁隔震效果作为参考信息。在桥梁设计时,应该对施工附近的地质环境进行仔细的勘察。尤其是桥梁施工地点的地基勘测,从数据报告上仔细分析,全面考虑,一个隔震性能良好的桥梁必须要有一个坚实的地质条件为基础。另外,隔震装置的选择上,应尽可能选择那些抗震性能良好的隔震装置。在满足隔震效果的同时,还应清楚了解隔震装置为桥梁缓解的受力大小范围,从而科学的选用隔震装置。

三、桥梁的隔震设计

1.隔震装置的设计

在桥梁的隔震抗震设计中,其中最主要的两点是对隔震装置的设计和其他相关结构的优化设计。其中,前者是隔震的设计中心。目前,弹性反应谱方法越来越广泛地被应用于桥梁的隔震设计,已被大多数国家所采用,包括日本、法国、美国、中国等。由于文化的差异,各个国家之间对于桥梁隔震设计的规范也略有不同。这样一来,对于隔震装置中等效阻尼的计算和等效刚度的计算也会因为他们所使用计算公式的差异而有所差别。而对于一些构造复杂和不规则的桥梁,则现阶段通常采用的方法基本上都是时程方法。弹性反应谱方法之所以能够在现阶段的桥梁隔震设计中得到广泛应用,主要是因为弹性反应谱方法的计算较为简单。另一个原因,是因为该方法的计算与现有的规范计算方法较为接近,这样容易让人接受。此外,在进行隔震设计时,还应该注意隔震装置中的最大变形程度与隔震装置的等效阻尼和等效刚度的大小有着密切关联。与此同时,还应考虑地震导致隔震装置所引起的变形和此时桥梁的地震响应程度之间的关联。从这里来看,现阶段我国桥梁隔震设计还处于萌芽阶段。参照国外的案例,采用弹性反应谱方法对桥梁隔震进行设计还需要不断的完善和后期对数据归纳总结。上文中也有提及各个国家的计算方式各不相同,在这一点上我们无从借鉴,但可以参照国外的设计思路。在地震发生之后,做好对桥梁结构地震反应程度的预判,找一些工作经验较为丰富的设计师制作设计方案。之后通过一系列的流程分析、验证其设计的合理与否。

2.细部构造的设计

由防落梁装置、伸缩缝和限位装置组成的桥梁附属结构在桥梁的隔震设计中拥有着非常大的作用。通过对大量地震调查和动态时程分析我们可以看到,这些结构是桥梁结构的动态响应和振动隔离效果的主要方面。可是许许多多的设计人员会把细部结构忘记甚至是忽略不计,出现这样的问题也是因为计算附属结构的方法太复杂而产生出来。因此,对于细部结构的设计,设计人员应重视起来,加强这方面的设计,使桥梁的抗震能力大幅度的提高。

四、做好桥梁隔震设计的重要性及其好处

1.桥梁隔震设计的重要性

隔震装置在桥梁隔震设计中非常重要,通过安装桥梁隔震装置,使得桥梁的上部结构能够在发生地震时避免产生或者减少相对位移,从而减轻桥梁后期的养护费用,使桥梁的使用功能得到一个稳定的保证。另外,安装阻尼器的目的也是通过提高阻尼效果来以此减轻地震作用力对桥梁产生的危害。进入21世纪以来,世界上很多国家对桥梁的隔震设计方面的研究有了突破性的进展,而我国对桥梁隔震设计的研究起点较低。在这一点上,国外很多的工程实例都给我们提供了很好的借鉴。

2.桥梁隔震设计的好处

桥梁隔震设计的好处体现在很多方面,其主要有以下几点。(1)调整桥梁水平方向上刚度的作用,从而提高扭力平衡的问题,有效降低地震力。(2)加强对桥梁隔震系统的设计,使得其抗震性能优于没有采用抗震装置的桥梁。这样做既不影响工程造价,又对桥梁的质量有一个很好的保障,进而提高了桥梁的性价比。(3)加强桥梁隔震设计可以保护桥梁的基础部位,提高桥梁结构的承载力和逐渐衰减地震后地震力对桥梁结构各支座间的受力。(4)地震后,桥梁的上下部结构很有可能会出现超出设计弹性范围的现象,而采用隔震设计可以很好的避免这种现象的发生。即使是说消除也不为过,从而有效避免桥梁结构的变形。

五、结语

第6篇

关键词:大跨度桥梁公路桥梁 桥梁设计

前言

大跨度公路桥梁往往处于公路交通运输的枢纽和咽喉地段,为道路生命线工程的重要组成部分。在桥型的比选上有相当的难度和复杂性,而桥梁的设置是否合理,桥梁设计方案是否合理,直接影响整条路线的工程造价及使用功能。因此在设计中必须协调好桥梁各细部构造与地形、地质之间的关系。

1 大跨度桥梁结构及其设计理论的发展

随着我国经济的发展,大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个。大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥、索桁桥等等。其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。近20 年来发展最快的大跨径桥梁是斜拉桥,而遥遥领先的是悬索桥。当前世界最大跨度的悬索桥是1998年建造的日本明石海峡大桥,其主跨度为1991m;世界最大跨度的斜拉桥是1999 年建造的日本多多罗桥,其主跨度为890 m;而中国最大跨径的悬索桥是江苏润杨长江公路大桥,主跨度1490m,在世界悬索桥行列中位居第三;中国最大跨径的斜拉桥为江苏南京长江第二大桥,主跨度628m,在世界钢箱梁斜拉桥中位列第三;湖北荆州长江公路大桥,主跨径达500 m,在世界预应力混凝土斜拉桥中位列第二。目前的桥梁技术已经能较好的解决现存问题,但是随着桥梁跨度不断增大,向着更长、更大和更柔方向发展,为了保证其可靠性、耐久性、行车舒适性、施工简易性和美观性及其统一还有大量的工作要作。

桥梁工程结构设计的过程也就是如何处理桥梁结构的安全性(可靠性、耐久性) 、适用性(满足功能要求及行车舒适性) 、经济性(包括建设费用和维修养护费用) 及美观性的过程。传统的桥梁结构设计,要求设计者根据设计要求和实践经验,参考类似的桥梁工程设计,通过判断去构思设计方案,然后进行强度、刚度、和稳定等各方面的计算。但由于设计者经验的限制,确定的最终方案往往不是理想的最优方案,而仅为有限个方案中接近最优的可行方案。桥梁结构优化理论是传统桥梁结构设计理论的重大发展,也是现代桥梁设计的目标。它是使所有参与设计计算的量部分以变量出现,在满足规范和规定的前提下,形成全部结构设计的可行方案域,并利用数学手段,按预定的要求寻求最优方案。

2大跨度桥梁的优化设计

局部最优虽不能等同于整体最优,但却有益于整体最优,并促进桥梁结构的发展。因为对局部的优化设计变量相对较少而使研究的难度大大减小,研究的深度因而能更透彻。目前对大跨度桥梁的局部结构优化研究已涉及到大跨度桥梁结构设计及施工的各个方面,主要有:

(1)加劲梁横截面的优化

大跨度桥梁的加劲梁主要有钢梁、混凝土梁、混合梁和叠合梁。根据目前全世界己建成的大跨度桥梁统计,跨度分别排在前12 位的斜拉桥和悬索桥,其主跨加劲梁形式大多为钢梁,而钢与混凝土结合梁和混凝土梁较少且跨度相对较小。

(2)斜拉索或主缆的动力优化

目前的大跨度桥梁主要有斜拉桥、悬索桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉-悬吊混合体系桥等。这些桥式都有一个共同的特点,即都由缆索支承,且桥面较柔,属柔性结构,阻尼低。在外部激励下,拉索极易发生意想不到的大幅振动。如风雨共现时的风雨振现象,主梁和拉索之间耦合振动引起的参数共振、拉索的自激振动等。拉索的大幅振动容易引起拉索锚固端的疲劳、降低拉索的使用寿命,严重时甚至对桥梁安全构成严重威胁。因此,大跨度桥梁的动力问题显得尤为重要。

(3)索力调整优化

大跨度桥梁的收缩徐变、非线性性条件等影响会随着跨度的增大越来越显著,但最终控制主梁应力和线形的直接因素还是斜拉索力和施工时的立模标高,因而确定合理的索力对斜拉桥的材料用量及结构安全性都有十分重要的意义。然而斜拉桥作为一个高次超静定结构,施工中又要经过体系转换,如何确定合理的成桥索力,同时又能保证施工中的塔梁受力均匀合理,是目前进行斜拉桥施工监测控制的主要目标。国内外对索力调整优化的研究进行得较早,发展得也较为成熟。目前,有关索力调整的理论主要有4 大类:

a) 指定受力或位移状态的索力优化,如刚性支承连续梁法和零位移法。

b) 无约束的索力优化,如弯距平方和最小法和弯曲能量最小法。

c) 有约束的索力优化,如用索量最小法。

d) 影响矩阵法。影响矩阵法能得到不同目标函数、不同加权的优化结果,又能计入预应力、活载、收缩徐变、约束优化等影响,既可用于确定索结构合理状态,也可用于施工阶段和成桥阶段的索力调整,实现了结构调整与结构优化的统一。影响矩阵法包含了前3 种优化方法,是目前最为完备的一种斜拉桥索力优化理论。

(4)索塔的结构优化

索塔的优化主要是塔高和受力合理性的优化。塔太高会给施工带来困难,增加造价。而塔太矮会降低拉索的工作效率,增加主梁和拉索的受力。因此单独对塔高的优化不一定是经济的,而应和其它部分结合起来考虑。塔的受力合理性与塔的结构形式、缆索形式、缆索锚固形式及锚固点分布有关,也是一个值得研究的课题。

(5)斜拉索和吊索锚固的优化

斜拉索和吊索锚固的形式和锚固点的布置对索塔和主梁的应力集中问题和结构形式有一定的影响,应和索塔和主梁结合起来考虑。

(6)悬索桥锚锭的优化

悬索桥的锚锭有自锚式和地锚式。自锚式一般只有在无法使用地锚式时才采用。地锚的优化涉及到地质条件问题,目前研究较少。自锚式一般很少采用,研究也很少。

(7)桥墩及基础优化

对于大跨度桥梁桥墩和基础的优化,不论数量、位置、还是结构形式,一般都受地质条件的限制,应针对具体桥梁来考虑。因此,大跨度桥梁的桥墩优化设计一般都是独立的,受上部结构影响很小。

三、大跨度桥梁结构设计

上部构造形式的选择,应结合桥梁具体情况,综合考虑其受力特点、施工技术难度和经济性。简支空心板结构的桥型,施工方便,施工技术成熟;但跨径小,梁高大;由于桥梁跨径受限制,往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调,美观性差;上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合,且高墩数量增加;桥面伸缩缝多,行驶条件差。因而,在山区大跨度中,该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。预制拼装多梁式T梁在中等跨径桥中具有造价省、施工方便的特点,其造价低于整体式箱梁,是中等跨径直梁桥的常用桥型。但对于曲线梁来说,T梁为开口断面,抗扭及梁体平衡受力能力均较箱梁差,曲梁的弯矩作用对下部产生的不平衡力大。但当曲线桥的弯曲程度较小时,曲线T梁桥采用直梁设计,以翼缘板宽度调整平面线形,可减少曲梁的弯扭作用,在一定程度上可弥补曲线T梁桥受力和施工上的不足。虽然直线设置的曲线桥仍有部分恒载及活载不平衡影响及曲线变位存在,但较曲线梁小。此外,可以采取加强横向联系的措施,提高结构的整体性。对于大跨径桥梁,最好采用悬臂浇筑箱梁。但是对于中等跨径的桥梁,箱梁桥不论采取何种施工方式,费用都较高,与预制拼装多梁式T梁相比,处于弱势。

下部结构应能满足上部结构对支撑力的要求,同时在外形上要做到与上部结构相互协调、布置均匀。桥墩视上部构造形式及桥墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或双薄壁墩等多种形式。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式,其自重轻,结构稳定性好,施工方便、快捷,外观轻颖美观。对于连续刚构桥,要注意把握上下部结构的刚度比,减小下部结构的刚度比,减小下部结构的刚度,可减小刚结点处的负弯矩,同时减小桥墩的弯矩,也可减小温度变化所产生的内力。但是桥墩也不可以太柔,否则会使结构产生过大变形,影响正常使用,并不利于结构的整体稳定性。对于高墩,除了要进行承载能力与正常使用极限状态验算外,还要着重进行稳定分析。对于连续梁结构或连续刚构桥,各墩的稳定性受相邻桥墩的制约影响,应取全桥或至少一梁作为分析对象。稳定分析的中心问题就是确定构件在各种可能的荷载作用和边界条件约束下的临界荷载,下面以连续梁为例进行说明。介于梁、墩之间的板式橡胶支座,梁体上的水平力H(车辆制动力和温度影响力等)是通过支座与梁、墩接触面上摩阻力而传递给桥墩的,它不但使墩顶产生水平位移,而且板式橡胶支座也要产生剪切变形。当梁体完成水平力的传递以后,梁体暂时处于一种固定状态,但由于轴力及墩身自重的影响,墩顶还会继续产生附加变形,这就使得板式支座由原来传递水平力的功能转变为抵抗墩顶继续变形的功能,支座原来的剪切变形先恢复到零,逐渐达到反向的状态。

第7篇

[关键词]内部结算;价格;制定

中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:

1、城市桥梁景观设计内涵

桥梁景观设计包含对工程的线形规划、造型设计、色彩搭配、平面布局、装饰搭配等内容。基于城市景观要求,在桥梁设计阶段中,不仅应确保结构可靠安全,还应树立美学观点,提升桥梁工程实用美观性。通常来讲,桥梁景观包含桥梁、自然环境及人等各层面关系,环境为桥梁建设的用地以及影响其样式、风貌的文化、自然、经济等因素。在自然环境中,桥梁工程并不仅仅是视觉对象以及交通运输载体,还包括各层面因素的全面渗透,因此其工程建设庞大复杂,景观则应体现美观与力量的集成,不应单纯注重装饰效果。对桥梁景观的设计尤为重要,不仅涵盖地理、艺术美学、建筑等学科,还包含社会心理学、实践行为学等理论。作为景观综合体,应将土地资源、自然景观、河流等全面统筹、完善规划,遵循人们需求,创建完善和谐的系统关系,才能真正提升城市桥梁景观设计水平,优化设计效果。

2、桥梁景观设计目标原则

优质的桥梁景观设计应对其主体工程与引道设施,形式、布线、色彩样式等在基于功能需求、技术标准与经济状况的基础上实施生态、文化与艺术美观性的全面组织设计。针对当前现代化城市桥梁工程呈现出大跨度、鲜明形体特征的现状,将对整体城市景观形成显著影响。为此在景观设计阶段中,应基于天人合一的理念,打造远处观势、近处看形的良好效果。同时应树立可持续发展观,打造充满人文色彩、富含文化气质的美观桥梁工程,凸显设计的创新性与精细化。应全面结合地域环境特点,设计开发出凸显本地特征的桥梁景观。同时应以人为本,交叉运用生态学、艺术、环境学等理论知识,开发出真正实用、美观、环保的桥梁工程景观空间。同时应做好环境、经济等层面关系的良好调整,体现创造性,开展空间组合考察,提升整体桥梁工程的外观效果,内涵品质,并真正令其成为现代化城市建设中一道靓丽的风景及城市新一轮地标。

3、城市桥梁景观优化设计

3、1遵循城市桥梁景观技术美学性,做好结构方案规划

城市桥梁工程景观优质设计,应科学明确桥梁应用功能,相关技术标准,做好经济要求考察,并基于具体原则实施美学优化。例如,应进行良好的桥型特征及美学对比分析,完善桥梁体系结构的各个部件建设比例。确保桥梁工程选线同整体城市景观以及大地整体尺度的良好和谐。同时应做好桥梁防护涂装设计,令其与整体城市色彩和谐搭配,完善融入。桥梁景观该类基于技术与功能为核心的设计实践特征即为技术美学性。当体现的景观价值呈现出显著优势,同时可符合功能需求、并体现技术可行性,则经济因素可逐步向后移。例如位于城市风景区建设的桥梁工程,或在城市整体结构的要害区域设计的桥梁等,便可遵循该项设计原则。由此可见开展桥梁景观设计实践阶段中,一些关联域在各异环境状况下,我们应分清主次,做好优化设计规划。同时在结构设计实践中,即便是再完美的计算,也无法补充结构构思创设的方案内容中的缺陷。反之,科学合理的结构方案可有效补足结构计算实践中的缺陷,由此可见结构构思尤为重要。我们应明晰这一重要性,做好方案规划,把握前提基础,为优质的桥梁工程建设创设良好的条件。

3、2符合功能需求,由大处着手,促进桥梁工程同环境的完美融合

桥梁工程的基础功能在于跨越,这一标准决定桥梁需具备良好的桥跨结构,完善该环节设计。为支撑整体跨越结构,我们应进行支撑体系的科学布设,令桥梁承载的车流、人流以舒适安全的状态通过。因此在设计阶段中应全面考量荷载需求,确保桥梁服务使用过程中不会由于显著的变形影响功能发挥。另外,实践设计阶段中,我们不应盲目的追求美学,应首先确保桥梁工程发挥良好的通行功能,并进行技术标准与经济的良好优化,进而体现设计规范。对于主体桥梁与引道,在符合技术、应用功能与经济的基础上,应实施景观尺度、生态美观、文化内涵及美学等层面的综合布设与规划。再者,我们应由大处着手,促进桥梁工程同环境的良好协调。应明晰设计核心在于令桥梁同四周环境完美和谐,良好的融于自然,不仅凸显桥梁工程自身的美观性,同时又不造成独善其身的弊端。应由实际出发,因地制宜,量体裁衣、科学合理的引入造型法则,通过精妙构思,合理规划,创设良好的桥梁空间与轮廓组合,进而体现工程规划设计的简明性、科学性。

3、3注重细节,促进附属结构与整体的统一

桥梁工程主体功能为通行服务,同时应体现美观实用性。其附属结构可为整体通行水平与景观效果起到画龙点睛作用。例如栏杆可确保通行人员的安全舒适。为此应基于安全、耐用、便利、简单、易于维修更换的原则,进行科学设计,令其同桥梁整体协调统一,并令亮丽优美的色彩线条给人以赏心悦目之感。

结语

总之,桥梁工程的景观效应尤为重要,我们只有基于其设计内涵,遵循科学实践原则,制定优质实践策略,才能全面提升桥梁工程整体质量,营造优质景观效果,并创设良好的经济效益与社会效益。

[参考文献]

第8篇

关键词:耐久性设计;碳化;氯离子的侵蚀;碱—骨料反应;构造措施

Abstract:this paper analyzes the environmental impact of the bridge role durability of the material presented was designed and strengthen the durability of structural measures, designed to provide a reference for bridge durability.

Keyword:durability design; carbonation; chloride ion erosion; alkali - aggregate reaction; structural measures

中图分类号:U455.47+1文献标识码:A

长期以来,人们受混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料这一认识的影响,在混凝土常规设计中,认为结构承载能力不随时间和环境影响而变化,忽视了钢筋混凝土结构性问题,造成了钢筋混凝土结构耐久性研究的相对滞后,并在近年来出现桥梁的早期破坏现象,影响了桥梁的使用寿命。

2004年交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004);以及2006年交通部颁布《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)提出了公路桥涵应根据其所处环境条件进行耐久性设计。对桥梁的耐久性设计起到了重要的指导作用。

1. 影响钢筋混凝土耐久性的环境作用

1.1 混凝土的碳化

混凝土是以水泥砂浆为基体, 以骨料为加劲材料的复合材料, 水泥砂浆体的主要成分CHS 凝胶是一种结晶不完整的蜂窝形成错综复杂的网状结构, 骨料与水泥砂浆间有微孔隙、微裂纹、因而混凝土材料具有一定的渗透性。空气中的二氧化碳扩散到混凝土中与水作用生成碳酸、碳酸与水泥水化过程是产生氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙反应生成碳酸钙, 在自由水的作用下碳酸钙沉淀在混凝土内部的孔穴中,就是混凝土碳化。

混凝土碳化的结果使混凝土的PH 值降低, 如果碱损失发生在钢筋附近, 当混凝土PH值小于11.5 时, 就能引起钢筋表面惰性氧化薄膜的破坏, 在空气中和氧的作用下, 还可以引起平行于钢筋的裂纹和混凝土的崩裂。混凝土的碳化程度与水灰比有关, 随水灰比的增加而碳化速度加快, 随空气湿度和二氧化碳的增加,碳化速度加快, 混凝土的碳化速度随养护时间的增加而减小。因此,增加单位混凝土中的水泥用量, 会提高混凝土密度和抗渗透性, 可以减小混凝土的碳化速度。增加保护层的厚度, 使混凝土碳化到达钢筋表面的时间增加, 也有利于混凝土结构抗碳化的能力。

1.2 氯离子的侵蚀

混凝土本身含有的氯离子可通过扩散作用和毛细作用进入混凝土内, 对钢筋的锈蚀影响极大。氯离子半径小, 穿透能力强, 很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上, 取代钝化膜上的氧离子, 使氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁, 氯化铁的溶解度比氢氧化铁大得多, 由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性, 特别是氯离子作用在钢筋局部区域内时为阳极区,形成腐蚀。当溶入混凝土中的氯盐达到混凝土重量的0.1%~0.2%时, 钢筋开始锈蚀。当氯盐含量超过1%后, 钢筋的锈蚀面积将急速增加。同时, 氯化物侵蚀所形成的锈蚀产物会导致混凝土的开裂和崩裂。研究表明, 氯化物侵蚀导致的钢筋锈蚀一般大于混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。

1.3 碱─骨料反应

碱─骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应,生成碱─硅酸盐凝胶,并吸水产生膨胀压力,造成混凝土开裂。碱─骨料反应引起的混凝土结构破坏程度,比其他耐久性破坏发展更快,后果更为严重。碱─骨料反应一旦发生,很难加以控制,一般不到两年就会使结构出现明显开裂,所以有时也称碱─骨料反应是混凝土结构的“癌症”。对付碱─骨料反应重在预防,目前还没有更可靠的修补措施。防止混凝土碱─骨料反应的主要措施是:选用含碱量低的水泥;不使用碱活性大的骨料;选用不含碱或含碱低的化学外加剂等;通过各种措施,控制混凝土的总含碱量不大于3kg/m3。

1.4 冻融循环破坏

混凝土是多孔隙的复合材料, 外部的水份会通过毛细作用进入孔隙。当温度降至点以下时, 孔隙中的水冻结膨胀, 其体积增加9%左右,当至少有91.7%的孔隙充满水时, 水里结冰才产生内应力。孔隙体积膨胀, 孔壁受压变形, 冰融化后, 就可能使孔壁产生拉应力, 反复冻融, 当作用于孔壁的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时, 即可以产生微裂缝, 持续冻融的结果使混凝土开裂, 甚至崩裂。混凝土的密实性不好, 则其抗渗性能差,可导致更多的水分进入混凝土内部, 加快混凝土结构的冻融破坏。因而降低混凝土的水灰比, 提高单位混凝土中水泥的用量, 对混凝土结构抗冻融破坏都是有利的。此外, 应避免采用吸水率较高的集料, 加强排水, 以免混凝土结构被水饱和。

2. 材料耐久性设计

2.1 采用高耐久性混凝土,增强混凝土的密实度,提高混凝土自身抗破损能力

提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。按确定的环境类别(或环境作用等级及设计使用年限),选择混凝土耐久性的基本要求指标,提出混凝土原材料选用(水泥品种与等级),掺和料种类,骨料品种与质量要求等,根据需要提出混凝土的氯离子扩散系数、抗冻耐久性指数或抗冻等级等具体指标;在施工图设计和相应说明中,必须标明水灰比(或水胶比)等与混凝土耐久性相关的重要参数和要求;表一为《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》中的结构混凝土耐久性基本要求。

表1 结构混凝土耐久性的基本要求

环境类别 环境条件 最大

水灰比 最小水泥用量(kg/m3) 最低混凝土强度等级 最大氯离子含量(%) 最大碱含量(kg/m3)

Ⅰ 温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的环境 0.55 275 C25 0.30 3.0

Ⅱ 严寒地区的大气环境;使用除冰盐环境;滨海环境 0.50 300 C30 0.15 3.0

Ⅲ 海水环境 0.45 300 C35 0.10 3.0

Ⅳ 受侵蚀性物质影响的环境 0.40 325 C35 0.10 3.0

2.2 钢筋阻锈剂的应用

对于钢筋防护而言,在任何情况下混凝土质量都是最重要的。如果混凝土材料或施工质量不好,或设计有缺陷等都会加速病害的发生和发展速度。在高质量混凝土的基础上掺加钢筋阻锈剂,被认为是长期保护钢筋延缓腐蚀破坏、实现设计寿命的最简单、最经济和有效的技术措施。加入钢筋阻锈剂能起到两方面的作用:一方面推迟了钢筋开始生锈的时间,另一方面,减缓了钢筋腐蚀发展的速度。

2.3 桥面防水层

目前我国桥梁工程中采用多种防水层,从作用原理上讲多属于物理防水,是靠由防水涂料、胶体或卷材形成的防水层的物理作用隔断水分。防水层的局部破损和老化,都会影响防水效果。近几年来,国内外推广采用水泥基渗透结晶型防水材料,为桥梁防水层设计提供了新思路。水泥基渗透结晶型防水材料从作用原理上讲属于化学防水,是靠防水材料的结晶渗透作用,堵塞混凝土毛细管,形成自密性混凝土层。

3. 构造保护措施

3.1 加大钢筋的混凝土保护层厚度

混凝土保护层碳化是钢筋锈蚀的前提。就一般情况而言,只有保护层混凝土碳化,钢筋表层钝化膜破坏,钢筋才有可能锈蚀。因此,适当加大钢筋的混凝土保护层厚度,是保护钢筋免于锈蚀,提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。

3.2 改进桥面铺装设计

3.2.1 采用高密实度具有良好防水性能桥面铺装混凝土。

桥面铺装混凝土应采用C30以上等级的高密度混凝土,为了提高混凝土的密实度,水灰比一般应控制在0.4以下。重要桥梁可采用纤维混凝土(钢纤维混凝土或复合纤维混凝土)桥面铺装层。为了防止和控制混凝土的收缩裂缝,桥面铺装时应设置由带肋钢筋组成的平面钢筋网,网格间距通常为100mm×100mm。

3.2.2 预防桥面铺装层混凝土纵向开裂的措施

在以往的桥梁设计中是将桥面铺装混凝土作为构成桥面横坡的找平层和桥面板的保护层。在计算中一般是不考虑桥面铺装层参与主梁(或桥面板)共同工作的。但是,由桥面铺装层混凝土与桥面板的粘结作用,桥面铺装层作为主梁(或桥面板)截面的组成部分共同承受内力客观存在的事实。

考虑桥面铺装层参与工作的铰结空心板梁桥的空间分析表明,空心板梁在主要承受纵向变矩的同时,还要承受一定的横向弯矩。由铰缝本身的横向连接薄弱,这一横向弯矩主要由铰缝顶面的混凝土铺装层来承担。混凝土铺装层厚度有限,配筋很少(有些钢筋也位于铺装层的中部,对抗弯不起作用),在横向弯矩作用下,桥面铺装层出现纵向裂缝是必不可免的。

4.结语

目前,我我国基础建设正处在中,提高钢筋混凝土桥梁耐久性是一项系统工程,要从设计、选材与施工、维护各个环节着手,建立整体性防水和预防性保护的理念,改进我国桥梁防水、防腐结构设计。如果忽视了桥梁的耐久性,在以后桥梁运营中,用于维修可能耗费的费用数倍于桥梁当初的建设费用。作为一个桥梁工作者,我们应该尽快的吸取经验教训,提高桥梁的耐久性和使用寿命。

参考文献:

第9篇

关键字:桥梁抗震设计桥梁震害设计原则 设计措施

中图分类号:S611文献标识码: A

地震灾害是桥梁灾害中最为严重的一种,桥梁震害具体表现为桥台和路基同时向河心的方向移动,并且伴随着桩柱倾斜和开裂的现象,并且出现桥台下沉、桥头沉降的现象,严重的情况下将会影响到桥梁的性能,给人们的生命财产带来威胁。要想更好的提升桥梁的质量,有效的抗击地震给桥梁带来的危害,就需要在设计环节下功夫,下面本文就对桥梁的抗震设计问题进行分析论述。

一 桥梁震害现象分析

地震是较为严重的自然灾害,等级较高的地震现象将会给桥梁带来一定的威胁,出现桥梁震害。一般情况来讲,常见的桥梁震害主要表现在以下几个方面,本文对其进行分析,深入了解桥梁震害表现,以便在设计的过程中更好的提升桥梁的抗震性能。

首先,桥梁震害表现为桥梁地基和基础的破坏。桥梁地基破坏的原因主要是因为不均匀沉降或者是稳定性不足等因素造成的,在地震发生之后,会造成桥梁周围结构物的破坏,降低桥梁基础的稳定性,加重震害的强度。当桥梁周围的地基受到地震作用强度降低的时候,桥梁的基础就会发生沉降,如果不及时的采取措施处理的话,将会发生桥梁基础的断裂。

其次,桥梁震害表现为桥梁墩柱的破坏。桥梁墩柱在地震的影响下将会出现弯曲强度和弯曲延性不够的现象,地震等级较大,还会造成桥梁墩柱的剪切强度降低,进而引发整个桥梁结构的倒塌,发生较为严重的毁灭性破坏现象。

最后,桥梁震害还表现为桥台的沉陷现象。在发生地震之后,桥梁的桥台填土纵向压力将会增加,桥梁和桥台之间的冲撞强度也会加大,二者之间产生巨大的压力,使得桥台出现移动现象,严重的时候将会造成桥台沉陷,影响到了整个桥梁的质量。

二 桥梁抗震设计原则分析

上文中从三个方面简单的分析了桥梁震害的现象,为了避免这些灾害的发生,确保桥梁在地震作用下能够保持较强的质量性能,在抗震设计的过程中需要注意以下原则。

首先,在抗震设计的过程中要坚持适当原则。适当原则即在设计的过程中需要按照桥梁抗震设计规范进行,不能够凭借自己的设计经验随意设计,要使设计方案能够最大限度的满足施工的需求。具体说来,在设计的过程中需要保证桥轴线的比直性,曲线桥要能够保证地震结构反应实现复杂化,同时在设计的过程中要最大限度的使桥台桥墩和轴线保持垂直的状态。除此之外,还需要保证沿纵向和横向的桥墩刚度的一致性,减小变化的程度,保证桥墩的稳定性。

其次,要遵循具体问题具体分析的原则。在桥梁抗震设计的过程中,不能够盲目设计,要结合地区的实际情况选择最佳的设计方案,这样才能够起到良好的抗震效果。例如在汛期水量较多的地区,在桥梁抗震设计的时候就需要采取更加稳固的措施,防止因为水量的冲击而影响到桥梁的稳定性,在发生地震之后起不到很好的抗震效果。

最后,在抗震设计的过程中要坚持材料和结构形式相吻合的原则。桥梁的抗震性能和材料之间有着直接的联系,同时也和桥梁的结果之间有着密切的联系,因此在抗震设计的过程中需要坚持材料和结构相统一的原则,即选择变形能力较大的材料,保证材料的强度和刚度能够适应钢结构桥梁或者是钢砼结构桥梁的抗震需求。

三 桥梁抗震设计具体措施分析

上文中从桥梁震害和抗震设计的原则两个方面进行了分析,为了使桥梁具有良好的抗震性能,在设计的过程中需要在坚持原则的基础上采取有效的设计措施。

首先,需要重视总体设计工作。在桥梁抗震设计的过程中,总体设计是基础性工作,需要对这一工作进行关键性处理,在这个环节中,桥位的选择是抗震总体设计的灵魂。在选择桥梁地址的时候,需要避开震区,选择地震时地基稳定性较好的区域作为桥梁的地址,例如,坚实的地基、基岩等是较为理想的桥梁地址。同时需要注意的是,在选择桥梁地址的时候还需要进行安全性评估,选择最佳的桥梁地址。同时,在这一阶段,还需要重视桥梁的选型,桥梁结构设计要能够满足地区的地质情况和地形情况,要结合地区震害发生情况选择最佳的桥梁结构,并确定好桥梁的墩台以及基础的型式。而对于桥孔的设计,则需要选择有利于抗震的形态,要保证设计的结构具有自重轻且型式简单的特点。

其次,在桥梁抗震设计的过程中需要做好减震设计工作。在实际设计的过程中,为了提升抗震的性能,通常采用连续的桥跨代替简支梁,这样能够有效的缩减伸缩缝的数量,以此来降低地震的危害性,也能够在一定程度上提升桥梁的利用效率。需要注意的是,在应用常规的简支桥结构的时候,设计中需要加强桥面的连续构造,以便为桥梁提供足够的宽度,这样能够有效的防止桥梁出现错位,提升桥梁的抗震性能。同时,在设计的时候还可以根据实际需要加宽墩台顶盖和支座的宽度,并且设置格挡装置以避免桥梁出现位移的情况。

再次,在抗震设计的过程中需要注意设计细节问题。桥梁抗震设计工作不仅需要从整体上引起重视,同时不能够忽视设计中的细节问题。例如在设计中,如果桥梁采用的是橡胶支座,就需要设置挡轨来确保抗震的性能;在桥梁基础设计的过程中,需要设置在较为可靠的地基上面,降低地震的危害性;在墩柱的设计过程中,则需要采用螺旋型的箍筋,这样能够给墩柱提供较多的约束,提升抗震的性能,确保桥梁的安全。同时,在墩身设计的时候,纵向钢筋在深入盖梁和承台的时候需要有一定的锚固长,这样可以增强连接点的延性,也能够有效的提升桥梁的抗震性能。

最后,桥梁抗震设计的其他措施分析。在桥梁抗震设计的过程中,可以采用隔震支座,其在和桥梁的墩柱以及墩台的连接处能够增加桥梁结构的柔性,以较小地震发生时对于桥梁的危害。同时,在设计的过程中还可以在桥梁的梁体和墩柱墩台的连接处设置减震支座,这样也能够减弱水平地震力的影响,提升桥梁的抗震性能。同时,在抗震设计的过程中还可以采用抗震新结构,如型钢混凝土结构的桥梁,其抗震性能和传统结构的桥梁相比,抗剪承载能力较强,延性较好,能够有效的吸收和散发地震给桥梁带来的能量危害,提升桥梁的抗震性能,使得桥梁的地震变形程度控制在最小的范围内,也能够大大的提升桥梁的安全性能。在设计时,还可以利用桥墩延性实现桥梁的减震效果,或者是采用隔震支座和阻尼器相结合的手段提升桥梁的抗震性能,本文对这些具体措施就不详细分析。

结束语:我国属于地震频发区,地震发生时将会给桥梁的稳定性带来一定的威胁,严重时将会造成桥梁的塌陷,为了最大限度的降低桥梁震害发生的几率,在设计的过程中需要采取有效的措施提升桥梁抗震设计强度。本文就以此为中心,结合工作经验,对桥梁抗震设计问题进行分析,希望通过本文的论述,对于今后的桥梁抗震设计起到一定的帮助作用,更好的提升桥梁的抗震性能,保证桥梁的安全性和稳定性。

参考文献:

[1] 谭文 浅谈桥梁抗震设计中应注意的几个问题 山西建筑,2008年第05期

[2] 李曜宇 浅谈桥梁抗震设计 城市建设理论研究,2012年第39期

[3] 杨菲 浅谈桥梁抗震设计的问题及其对策研究 科学之友,2011年第05期

第10篇

[关键词] 桥梁设计;隔震设计;意义

引言

桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施,它具有极强的社会公共性,建设时其投资较大且后期运营管理中也相对困难。另外桥梁作为危机管理系统的重要构成部分,应当具备较强的抗震性能,因为桥梁抗震性能的提高可以有效地减少地震后的损失。

一、桥梁进行隔震设计的好处和重要性

1桥梁隔震设计的重要性,桥梁设计中的隔震设计指的是在桥梁建设时安装隔震器,它可以使桥梁在水平方向上得到柔性支承,这样就使水平方向上的周期延长,另外还要安装阻尼器来,这样做是为了提高桥梁的阻尼效应,可以再地震发生时降低地震的作用。近些年,国外一些发达国际在桥梁的隔震设计方面加强了研究取得了很多重大的突破。但我国在这些方面还比较落后,研究还处于初级阶段且缺乏系统性,主要一些方法大多采用国外的研究经验和成果。

2桥梁隔震设计的好处 ,在桥梁的设计中加强隔震设计,可以有效地改善和分解地震后的地震力在各结构支座间力的分布情况,这样可以保护桥梁的基础部位,同时对桥梁的上部结构可以有效地支撑和保护。在桥梁设计中的相关隔震设计可起到调节横向刚度的作用,这样可以改善桥梁结构扭转平衡的问题,有效地降低了地震力。在桥梁设计中的上部结构时,采用隔震减少甚至消除地震后桥梁的上下部结构出现的超出建设弹性范围的现象, 防止超出弹性范围后局部部位发生变形。在桥梁设计中进行隔震系统的设计,可以取得比普通抗震设计更好的抗震效能,这样就在不增加工程造价的情况下,还提高了工程的质量。在桥梁的隔震设计中采用的隔震支座若在正常使用条件下,由于温度的变化或者其它的形变而发生变化,它们的形变相对也较小,这样就能为城市建设中高架桥梁设计中多跨连续梁桥的采用,即减小伸缩缝的使用提供了方便。与那些未采用隔震设计的桥梁相比较,采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后,较容易地更换隔震设计和装置,且维修的时间相对较短,维修的费用也相对较低。

二、桥梁隔震设计理论概述

1 隔震技术的原理 ,隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势,它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中,提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。与之相对比,桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计,这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少,使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤,使结构的反应加速度比地面的加速度小,另外,由于采用了阻尼设计,这样阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗,当能量传递到桥梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。

2隔震技术的特点 隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用,主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时,最关键的因素就是要求要有合理的设计,使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用,一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果,它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高,可以有效地保护桥梁墩柱,达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的;另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象,对于那些在地震后难以检查或者修复的地方,隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

3 桥梁隔震设计的基本原则 ,桥梁隔震设计是加强桥梁抗震性能的重要要求,但在进行隔震设计时应当遵守以下几个基本原则,只有认真遵守这些原则,才能有效地、切实地提高桥梁抗震效能,这些原则分别是:应对桥梁是否适宜采用隔震设计进行科学的考察,考察应当以其周期增长后系统能否有效地提高地震时能量的吸收,且以这个为判断的判据。对于不适合进行抗震结构的桥梁地段,不能盲目地进行施工隔震装置在桥梁设计中若被采用,则它的上部结构在地震后会产生相对的位移,这将对桥梁的后期使用和功能产生影响,因此在地震后,应当加强对隔震装置的修补和完善。若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施,那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。应当对采用隔震措施桥梁附近的地质环境以及桥梁地基进行科学地研究和勘测,隔震桥梁附近应当具有较为坚实的地质条件。在采用隔震装置时,应当尽可能地选择和采用那些结构简单且同时符合所需隔震性能的装置,且应当保证在其力学性能的范围内科学地采用。

三、桥梁的隔震设计

1 隔震装置的设计,隔震装置的设计和结构其它构件的设计是隔震桥梁抗震设计的两个主要方面。隔震装置的设计是隔震设计的中心,当前,在桥梁的隔震设计中较为普遍采用的方法是弹性反应谱法,这种方法被大部分国家采用,但有不同的规范,主要有美国的、日本的和欧洲的规范,它们之间区别不大,主要在于计算公式的不同,这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算,与之相对比,那些复杂性强或较为不规则的桥梁,较为常用的方法是时程方法。弹性反应谱方法之所以得到普遍采用,一方面是因为施工时计算的相对简单,另一方面是因为它和现有的规范计算方法很接近,这样便易于接受,最后应当引起注意的是众所周知隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的,继而隔震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系,所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的隔震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中,对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用,因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估,地震发生后,较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案,方案完成后,再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

2 细部构造的设计,桥梁的附属结构在桥梁的隔震设计中同样发挥着巨大的作用,这些附属结构和构件主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等,通过对诸多震害调查的分析和动力时程分析我们发现这些细部构造是影响桥梁结构动力响应和隔震效果的重要方面。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位,另外一方面这也是由于在地震响应的计算时附属结构的计算方法较为复杂造成的。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

总之,桥梁设计中的隔震设计是提高桥梁工程质量的重要方面,虽然目前我国的隔震技术还处于初级阶段,但我们应当科学地吸收和借鉴国外的一些技术经验,完善我国国内桥梁设计中的隔震设计,提高桥梁的抗震性能。

参考文献:

第11篇

关键词:桥梁; 抗震; 设计; 对策

Abstract: to ensure the highway bridge facilities in good condition, play its role in earthquake relief, need to highway bridge design in-depth earthquake-resistant calculation and research. This paper introduces the basic principle of seismic design of bridge, analyzes the bridge seismic design countermeasures.

Keywords: bridge; Seismic; Design; countermeasures

中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:

我国地震的特点是发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡大、灾害严重。突发的强烈地震不仅使建设成果毁于一旦,而且还会给人民的生命财产造成不可估量的损失。桥梁作为生命线系统工程中的重要组成部分,在各种救灾中,发挥着重要作用。因此应确保桥梁在强烈地震后能够不需修复或简单修复可继续使用的能力。

一、桥梁抗震设计基本原理

结构地震响应分析方法可以分为确定性方法和非确定性( 或概率性) 方法两大类。确定性方法是以确定性的荷载作用于结构,求解该确定性荷载作用下结构动力反应的方法。弹性静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法。非确定性方法将地震视为随机过程,以此随机地震动作用于结构,求出结构动力响应统计量。

1、确定性方法

(1)静力法

最早在1899 年,由日本学者大房森吉提出,该法假设结构各部分与地震动具有相同的振动规律。结构因地震力引起的惯性力等于地面运动加速度与结构总质量的乘积,以此惯性力作为静力施加于结构,进行结构线弹性静力分析。

(2)反应谱法

反应谱方法的基本原理是,作用于结构的实际地震波是由含有一定卓越频率的复杂波组成,当地震的卓越频率和结构的固有频率相一致时,结构物的动力反应就会变大。不同周期单自由度振子在某一地震记录激励下,可得到体系周期与绝对加速度、相对速度和相对位移的最大反应量之间的关系曲线,即加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。由于客观存在随机因素影响,使得不同地震记录得到反应谱具有很大随机性、离散性,实际应用的规范反应谱是大量地震记录输入后得到众多反应谱曲线经统计平均和光滑后而得到的。结构物可以简化为多自由度体系,多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体系反应的组合,每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。

(3)时程分析法

时程分析法是将实际地震动记录或人工生成的地震波作用于结构,直接对结构运动方程进行数值积分而求得结构地震反应的时间历程。时程分析法由于采用了符合场地情况的具有概率意义的加速度过程作为地震动的输入,因此可以精确地考虑结构—基础—土的相互作用、地震波多点输入等因素而建立结构动力计算模型和结构地震响应振动方程。但为了较合理的体现地震荷载的随机性,同一输入点的地面运动需要多组加速度时程进行模拟,之后作统计处理,计算量十分庞大。

2、非确定性方法

随机振动法建立在地面运动统计特征的基础上,把具有统计性质的地震动作用到结构上,提供了结构响应的统计度量,不受任意选择的某一输入运动控制。由于随机振动法已经考虑了地震发生时地面运动的概率统计特性,被认为是一种较为先进的分析工具。尽管还有种种不够成熟之处,现已被作为与反应谱法、时程分析法并行的一种抗震分析方法列入我国规范。

二、桥梁抗震设计对策分析

根据桥梁震害的分析知道,地震对桥梁的破坏作用,不仅与桥梁的结构本身有关,还与所处的场地、地基及地形地貌等有关。抗震设计中除了进行抗震设计计算外,桥位选择、桥型选择、结构体系布置、结构构造设计同样重要。

1、总体设计中应注意的问题

(1)桥位选择

选择桥址时,应避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地;饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。拱桥应尽量避免跨越断层,特殊困难情况下应进行地震安全性评价。

(2)桥型选择

桥梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验,选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构,比如型钢混凝土结构等。

(3)桥孔布置

桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置,并尽量避免高墩与大跨的结合。宜体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。位于地震后可能形成泥石流沟谷上的桥梁,孔跨和桥下净高宜根据流域内的地形、地质情况酌情加大。

2、桥梁抗震构造措施

(1)基础抗震措施

应加强基础的整体性和刚度,同时采取减轻上部荷载等相应措施,以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时,应采用深基础,使桩或沉井穿过可能液化的土层埋入较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部,离地面1~3m的范围内加强钢筋布设。

(2)桥台抗震措施

桥台胸墙应适当加强,并增加配筋,在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间应设置弹性垫块,以缓和地震的冲击力。采用浅基的小桥和通道应加强下部的支撑梁板或做满河床铺砌,使结构尽量保持四铰框架的结构,以防止墩台在地震时滑移。当桥位难以避免液化土或软土地基时,应使桥梁中线与河流正交,并适当增加桥长,使桥台位于稳定的河岸上。桥台高度宜控制在8m以内;当台位处的路堤高度大于8m时,桥台应选择在地形平坦、横坡较缓、离主沟槽较远且地质条件相对较好的地段通过,并尽量降低高度,将台身埋置在路堤填方内,台周路堤边坡脚设置浆砌片石或混凝土挡墙进行防护,桥台基础酌留富余量。如果地基条件允许,应尽量采用整体性强的T形、U形或箱形桥台,对于桩柱式桥台,宜采用埋置式。对柱式桥台和肋板式桥台,宜先填土压实,再钻孔或开挖,以保证填土的密实度。为防止砂土在地震时液化,台背宜用非透水性填料,并逐层夯实,要注意防水和排水措施。

(3)桥墩抗震措施

利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。高墩宜采用钢筋混凝土结构,宜采用空心截面。可适当加大桩、柱直径或采用双排的柱式墩和排架桩墩,桩、柱间设置横系梁等,提高其抗弯延性和抗剪强度。在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适当范围内应加强箍筋配置,墩柱的箍筋间距对延性影响很大,间距越小延性越大。桥墩的高度相差过大时矮墩将因刚度大而最先破坏。可将矮墩放置在钢套筒里来调整墩柱的刚度和强度,套筒下端的标高同其他桥墩的地面标高。

(4)支撑连接构件抗震措施

墩台顶帽上均应设置防止落梁措施,加纵、横向挡块以限制支座的位移和滑动。橡胶支座具有一定的消能作用,对抗震有利。在不利墩上还应采用减隔震支座(聚四氟乙烯支座、叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座等) 及塑性铰等消能防震装置等。选用伸缩缝时,应使其变形能力满足预计地震产生的位移,并使伸缩缝支承面有足够的宽度,同时设置限位器与剪力键。

(5)上部结构抗震措施

在高烈度地震区尽可能采用整体规则性好的桥梁结构,结构的布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则,避免突然变化。从几何线形上看,尽量选用直线桥梁。多跨简支梁桥由于整体性差,发生落梁的危险远大于单跨简支梁桥或连续梁桥,故加强上部结构的整体性,限制其位移,是提高桥梁上部结构抗震能力的有效措施。对于多跨简支梁时,应加强梁(板)之间的纵、横向联系,将桥面做成连续,或采用先简支后结构连续的构造措施。此外,应加大简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘的距离,防止落梁。

对于梁(板)桥,应采用纵、横向约束装置,限制梁的位移,如采用拉杆、钢筋硅挡块、锚杆等,梁与墩帽用锚栓连接,T梁在端横隔板之间螺栓连接。挡块和锚杆要满足产生预计地震力时的抗剪要求。曲梁桥,应采用上、下部之间用锚栓连接的方式。在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间设置弹性垫块,以缓和地震的冲击力。

(6)结点抗震措施

桥梁结点区域一旦受损将难以修复。城市高架桥墩柱的结点、桥墩与盖梁的结点、桥墩与基础的结点等,是保证桥梁整体工作的重要构件。在桥梁抗震设计中,除了保证墩、梁有足够的承载力和延性外,还要保证桥梁结点有足够的承载力,避免结点过早破坏,即“强节点,弱构件”。

第12篇

关键词:桥梁设计;常见问题;应对策略

Abstract: with the rapid development of the social economy, the quickening pace of infrastructure construction, especially transportation enterprise in our country the construction of roads and Bridges presented a scene of prosperity, the construction of the bridge occupy a very important position in the infrastructure construction, the bridge design when the problems will directly affect the overall quality of the bridge, the causes and strategy analysis for corresponding problem is necessary. Therefore, in this paper the cause of the problem often appears in bridge design is briefly summarized, has been clear about the seismic design of bridge foundation design, reinforcement design and often appear problem, and put forward the coping strategies, is only for staff involved in bridge design reference.

Key words: bridge design; Common problems; Coping strategies

中图分类号:U442.5+9文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

桥梁设计的基本要求为:经济合理、技术可行且先进,在设计的基准期内适用耐久、安全可靠,有较好的环境效益及社会效益。严格执行国家及地方的技术标准、规范及相关规定是上述要求得以实现的技术保证,其中《工程建设标准强制性条文》直接涉及到人民的生命安全、身体健康以及环境保护等公众利益的内容,必须予以严格执行。为减少桥梁设计过程中所出现的问题,我们研究了桥梁设计中常见的问题,对设计缺陷的产生原因做了简单分析,并依此提出了相应的改进措施,以期达到为类似的桥梁设计提供参考并提高设计质量和效率的目的。

1桥梁设计常见问题产生的原因

1.1设计前的准备工作不足

为了提高设计的效率,同时减少自身工作量,设计者往往会忽视对施工区域各类数据的了解及实地测量,而仅仅是简单的查阅相关资料后根据自己的经验进行设计,“纸上谈兵”脱离所设计工程实际的指导规划图。这就给城市道路工程日后的运行与维护带来了严重安全隐患,因为桥梁所存在的自然环境并不是一成不变的,降水、土壤、水文以及生物等因素的变化都将对工程形成影响,近期出现的道路桥梁安全问题大多是由忽视工程与自然环境的协调性造成的,如由滑坡、泥石流等天然灾害导致桥梁安全问题。如果设计者能够在设计初期对施工区域的地形、地貌等地质条件进行详尽的研究,并采取合理有效的应对措施,完全可以避免这类事件发生。因此,作为桥梁的设计者应以认真负责、实事求是的态度对待设计工作,切实的进行调研,在综合分析实测数据资料的基础上科学合理的进行设计,以确保桥梁的质量安全。

1.2设计时忽略对于道路桥梁质量的管理问题

很多设计者只知道道路桥梁的质量问题与施工材料优劣、施工环节好坏息息相关,事实上不仅如此,实践经验还证明:道路桥梁的设计工作完善与否也会影响桥梁工程的质量。在确定设计方案时,设计者应做好对于可能出现问题的预防措施,然而,在实际施工时可能因各种利益诉求使得设计方案随意被改变,如在市政道路的建设活动中,设计者在进行桥梁承重设计时往往只考虑一般情况,但是在我国很多地区,路基下面往往因人们的生产、生活需要会铺设许多管网且在铺设管网时会一定程度上损毁路面,这使得路基承重的设计不符合实际,造成路面塌陷,导致不必要交通事故的发生。如果设计时可以提前防范类似的潜在质量问题,合理的安排路基承重范围,将会很大程度上提高道路桥梁质量水平,从而减少不必要麻烦。要解决这一问题,归根结底还是要求设计者进行实际调查,只有认真了解设计施工的相关实测数据资料,在设计过程中才能做到有针对性及可实施性。

1.3设计过程中忽视工程造价

完美的设计不仅需要考虑具体的专业施工问题,而且还需要科学的管理工程造价。然而,纵观国内城市道路桥梁的设计方案,其对工程造价的设计和管理几乎是一片空白。如果加强施工过程中对造价工作的管理控制,将有效提升工程建设的质量,二者相互协作,彼此密切联系,但是设计者往往会忽视这一点,单纯的追求工程建设的规模及其影响力,因而缺少对于资金管理重视。这可能会导致一些项目资金被随意挪用,无法确保施工材料的质量,很多资源不能发挥应有的工程作用,从而导致社会公共资源的浪费。城市的道路桥梁建设耗费了国家及地方的大量财政资源,如果设计仅仅是为了获取这些公共资源,将会严重影响整个区域经济的发展。因此,为建立快捷高效的施工资源配置体系,并协调内部施工资源,设计者应在设计时加强对于工程造价的控制与管理,提高资源利用率,促进城市的道路桥梁建设行业内部的优化,进而推进桥梁事业的快速发展,从而为区域经济的发展提供重要的载体。

2桥梁设计的常见问题及其应对策略

2.1基础设计的常见问题及其应对策略

进行桥梁基础设计时,常见问题为:缺乏基础的地质钻探资料或是相关资料与设计要求不符。桥梁的各个墩和台都必须具有一个或以上的地质钻孔,儿且深度应位于桩尖的持力层以下3—5m内。如果没有完善的地质勘测资料,就无法确保桥梁上部的结构安全性,因而也不能够进行施工。为避免此问题的出现,设计人员必须详细了解有关规范,并及时与相关的地质勘测单位及施工建设单位沟通,以及时获得与设计要求相关的地质勘探资料,从而确保桥梁设计能够符合承载力等相关要求,最终实现桥梁建设的安全稳定性和经济合理性。

2.2配筋设计的常见问题及其应对策略

2.2.1 桥梁的配筋设计不合理

通常情况下,桥梁的配筋设计过程中常出现以下问题:在设计桥墩帽梁的过程中,由于帽梁的主拉应力钢筋起弯点布置不科学,导致斜筋间的间距过大;在布置桥墩钢筋的过程中,牛腿构造仪配置主拉应力斜筋,但斜筋并未与水平钢筋进行焊接,因而导致“浮筋”的形成。应对措施如下:就支点附近首排弯起的钢筋弯折点而言,连续梁边等的支点心处于支座界面中心处,然而其中间支点应处于邻近跨径侧的横隔板边缘,各排梁的弯折点均须落在前排底部弯折点内或弯折点上;就主拉应力筋而言,“浮筋”的形式不能形成有效的握裹力,从而无法保证主抗拉应力效应的产生,因此,对弯起钢筋而言,应避免采用浮筋形式。

2.2.2 钢筋混凝土和预应力混凝土结构梁内的箍筋设置、局部加强区配筋设计不满足要求

该方面较为常出现如下问题:箱梁腹板及墩柱箍筋的间距设计偏大;箱梁的支座与腹板的中心线并未重合,并没有依据剪力的实际分布情况来进行箍筋间距的确定。应对措施如下:梁内的箍筋不仅能承受主拉应力,还能确保主受力钢筋的位置正确性等,箍筋应采用封闭式,避免钢筋因受压产生纵向弯曲进而导致发生外凸,箍筋间距应不超过100mm;箍筋主要靠转角点约束纵向钢筋,因此,距转角点越远的箍筋对纵向主筋所产生的约束力越小,这就要求箍筋的数量不能太少。

2.2.3 钢筋搭接长度的设计不满足要求

常见问题为:钢筋混凝土连续板梁和墩台的设计中,受拉钢筋搭接长度无法满足规范的要求;采用绑扎方式搭接直径为32mm的钢筋,难以满足规范要求。为使钢筋接头处充分受力,达到所要求的刚度,须增加搭接长度。对较大直径的钢筋采用绑扎搭接的效果不好,难以满足规范要求,故设计者还是要遵照规范规定,按钢筋直径不同选用绑扎或焊接等不同连接方式。

2.2.4 钢筋的保护层设计不满足要求

常见问题如下:桥梁箍筋到侧面净距较小,钢筋的混凝土保护层厚度不满足要求;位于Ⅲ类环境中的桥梁,其钢筋保护层的厚度不够,钢筋笼采用定位钢筋,不利于防腐蚀施工。应严格根据规范的规定设置混凝土表面到箍筋的净距,以满足钢筋的混凝土净保护层厚度的要求;就位于III类环境中的桥梁设计而言,除须满足钢筋保护层的厚度要求外,还应考虑定位钢筋的使用不利于保证结构的耐久性,建议用定位钢筋混凝土块代替定位钢筋,以起到良好的防腐作用。

2.3 抗震设计中的常见问题及其应对策略

常见问题是:梁端到墩、台帽或盖梁边缘间的距离较小,桥横向没有设置抗震的锚栓,顺桥向也未设置抗震的垫块,亦未采取其它抗震的措施。《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02—01—2008)第11.2.1条规定:6度区简支梁的梁端到墩、台帽或盖梁边缘要求有一定的距离,最小值a(cm)≥70+0.5L(L为梁的计算跨度单位m),须注意盖梁、台帽的宽度设计满足抗震设计的要求,桥横向设置抗震锚栓,顺桥向设置缓冲垫块。此外,规范还对采用闭合式箍筋、钢筋弯钩的方向等都有具体规定,设计时必须严格遵守。

3结语

城市道路桥梁的规模和数量日益扩大,其质量安全问题也越来越多的收到社会的关注和重视。在桥梁设计过程中,设计者要以对社会公共负责的意识,认真制定设计方案。为此,要求设计者不断提升设计水平和能力,综合多方位、多领域的设计技术,逐步加大资源投入,建立完善的责任监管体系,使城市道路桥梁建设行业得到不断的发展。

参考文献:

[1]刘圆圆. 城市道路桥梁设计中常见问题分析[J]. 城市建设理论研究,2012(29).

[2]张青. 桥梁设计中常见问题及其对策研究[J].建筑科技管理,2009,7(26):58—60