發(fā)布時(shí)間：2023-09-26 17:58:22
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的橋梁設(shè)計(jì)分析樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞: 橋梁工程；花瓶墩；設(shè)計(jì)分析
Abstract: Many viaduct construction due to socio-economic development, the growing scale of the city, are gradually starting to focus on the needs of landscape; vase pier because of aesthetics has been widely used in urban viaduct construction, but the pier at the top bit expanding head force is more complex, and therefore there are great difficulties in the design calculations. Based on this, With examples vase pier of bridge engineering design analysis.
Keywords: Design and analysis of bridge engineering; vase pier;
中圖分類號(hào)：TU997文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,致使人們對(duì)橋梁建設(shè)提出了更高的要求，除了注重經(jīng)濟(jì)實(shí)用性外,還將重點(diǎn)放在了以環(huán)境協(xié)調(diào)，經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)合理性為基礎(chǔ)的景觀效果方面。如果想設(shè)計(jì)出更加美觀的橋梁,和附近環(huán)境更加協(xié)調(diào)的橋梁,則橋梁上部以及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)是否美觀合理是非常關(guān)鍵的?，F(xiàn)今得到廣泛使用的箱梁以及T梁等這些梁式橋結(jié)構(gòu),對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否平淡以及單調(diào)有直接的影響，不易于進(jìn)行大幅度的改變。不管是在我國(guó)還是在國(guó)際上處于不斷變化中的橋梁,其實(shí)是以橋墩結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在這之上結(jié)合了多種新型結(jié)構(gòu)形式構(gòu)建而成的一種結(jié)構(gòu)。因此城市中很多橋梁墩臺(tái)設(shè)計(jì)逐漸拋棄了以往的那種結(jié)構(gòu)，即重力式圬工結(jié)構(gòu),逐漸朝著纖細(xì)以及美觀的趨勢(shì)前進(jìn),大量造型獨(dú)特的橋墩在實(shí)踐工程中得到了運(yùn)用，比如花瓶墩、懸臂墩、T形墩以及門形墩等。因?yàn)檫@些橋墩選擇了梁柱結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)受力異常復(fù)雜,不易于進(jìn)行計(jì)算，所以對(duì)該異形橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)以及計(jì)算時(shí)需選擇合理的分析模型, 對(duì)構(gòu)架所有構(gòu)件的具體變形程度以及內(nèi)力進(jìn)行認(rèn)真驗(yàn)算以及配筋,確保其穩(wěn)定性，強(qiáng)度以及剛度等與要求相符。所以，本文主要舉了某一大橋的例子，在文中介紹了引橋橋墩的計(jì)算以及設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)講解了異形橋墩的具體設(shè)計(jì)以及計(jì)算過程,分析了其受力特點(diǎn)。
1實(shí)例概況
某大橋所處地理位置非常關(guān)鍵，其不僅具備了交通功能,而且也屬于城市橋梁的一部分,在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合了景觀以及交通這兩方面的需求,努力使橋型與眾不同。正是因?yàn)槿绱耍摯髽蛑鳂蜻x擇了(64+88)m長(zhǎng)度的獨(dú)塔而且是單索面的斜拉橋（天鵝型預(yù)應(yīng)力混凝土）,而且南北引橋各自選擇4×25m以及2×25m的截面連續(xù)箱梁（預(yù)應(yīng)力混凝土）,橋梁長(zhǎng)度合計(jì)達(dá)到了308.4m,圖1 是其具體橋型布置圖。
圖1大橋橋型布置圖
引橋上部結(jié)構(gòu)選擇了25m長(zhǎng)的跨等高度連續(xù)箱梁（預(yù)應(yīng)力混凝土）,左幅和又幅單獨(dú)布置,關(guān)于該橋梁的單幅橋面，其寬度達(dá)到了10.25m。箱梁梁高，頂板寬度以及地板寬度分別是1.4m,10.25m以及4.45m,其每側(cè)懸臂大約是2.5m。關(guān)于引橋的單幅橫向，其具體布置是這樣的:即防撞護(hù)欄0.5m合并人行道1.75m合并車行道8m , 圖2是引橋斷面圖。
圖2引橋斷面形式
2 引橋橋墩部位的結(jié)構(gòu)選取
關(guān)于該大橋，其引橋單幅橋面以及箱底寬度分別是10.25m以及4.45m,整座橋都位于直線段。通常來說,只有邊支點(diǎn)處安置了雙支撐,而中支點(diǎn)處都設(shè)計(jì)成了獨(dú)柱支撐。因?yàn)闃蛎嬖跈M方向上的布置不具有對(duì)稱性 運(yùn)營(yíng)過程中汽車荷載較為偏載, 箱梁要承受較大扭矩,如果全部支點(diǎn)都選擇雙支撐, 那么扭矩就會(huì)降低很多。表1是單支撐以及雙支撐各自對(duì)汽車荷載帶來的扭矩。
表1 汽車荷載產(chǎn)生的扭矩
墩臺(tái)號(hào)4#5#6#7# 8#
雙支撐 支座間距(m)3.52.5 2.52.5 3.5
最大扭矩(kN.m)1947 1959195919591947
單支撐 支座間距(m)3.5-- -3.5
最大扭矩(kN.m)4139 26271373 26274139
由上表數(shù)據(jù)我們可以看出, 如果只于4#以及8#墩安置雙支座,別的橋墩安置單支座,則汽車荷載帶來扭矩的最大值是4139kN·m。若4#～8#墩都安置成雙支座,則汽車荷載帶來的箱梁扭矩最大值只有1959kN·m。
此外通過表1還能得出,在中支點(diǎn)處選擇雙支座有利于上部結(jié)構(gòu)。由于引橋箱梁底板部位相對(duì)狹窄,橋墩最好不要選擇雙柱式,因此在設(shè)計(jì)過程中引橋橋墩采取雙支撐, 而橋墩型式選擇為實(shí)體墩，也可以是獨(dú)柱加擴(kuò)頭,具體情況見圖3。由于該橋墩具有這樣的外形特點(diǎn)，所以通常也被叫做花瓶墩。在本工程中,該橋墩型式不僅與支座布置要求相符,而且和上部處的斜腹板箱梁相互協(xié)調(diào),與美觀需求相符。
圖3 引橋橋墩結(jié)構(gòu)圖
3 對(duì)橋墩受力情況進(jìn)行的分析
結(jié)合對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行的分析以及計(jì)算結(jié)果,針對(duì)橋墩順橋向以及橫橋向的具體受力情況，分別進(jìn)行計(jì)算以及分析。
3.1 順橋向方面
對(duì)橋墩順橋向進(jìn)行的計(jì)算根據(jù)承載能力最大值法驗(yàn)算承載力以及實(shí)施配筋。計(jì)算圖式選擇常規(guī)偏心受壓構(gòu)件這一方式,配筋選擇了對(duì)稱配筋,而控制截面選擇了墩身根部處的截面,至于計(jì)算長(zhǎng)度采取一邊鉸接，一邊固定的方式。對(duì)承載力進(jìn)行驗(yàn)算的過程中不管是垂直彎矩作用平面還是彎矩作用平面都要與抗力在作用效應(yīng)組合值之上的這一原則相符。
關(guān)鍵詞：城市橋梁；健康監(jiān)測(cè)；集群監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)；平臺(tái)
隨著城市橋梁病害的增多，橋梁養(yǎng)護(hù)與維修工作日趨繁重，管理者亟需一套針對(duì)城市橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際安全性能，進(jìn)行遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)評(píng)估的智能管理系統(tǒng)，以確保城市橋梁以及整個(gè)交通運(yùn)輸體系的安全運(yùn)營(yíng)。因此將現(xiàn)代城市橋梁管理理論與“數(shù)字城市”技術(shù)相結(jié)合從而形成城市橋梁集群化、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測(cè)管理，將是未來城市橋梁信息化管理的新模式。
1 城市橋梁健康監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀
我國(guó)已有約60座以上的大型橋梁安裝了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包括了一部分城市橋梁，這些健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由少則50、多則500個(gè)以上的傳感器組成，其費(fèi)用約占到橋梁總造價(jià)的0.5-2.0%，但是按照功能要求和效益-成本分析兩大準(zhǔn)則來看，系統(tǒng)還存在著以下問題。
1）監(jiān)測(cè)范圍滿足不了需求。開展監(jiān)測(cè)的范圍較小，一般只注重大江大河，而隨著城市橋梁的發(fā)展，城市干道橋梁的管養(yǎng)任務(wù)日益繁重。
2）只針對(duì)具體某一座或某幾座橋梁，還只能作為單個(gè)的“信息孤島”，并沒有從城市橋梁管理的角度集成為統(tǒng)一的平臺(tái)，信息不共享，缺乏與其它管理系統(tǒng)的有機(jī)銜接。
3）缺乏引導(dǎo)與規(guī)劃，系統(tǒng)功能還不夠全面，偏重監(jiān)測(cè)內(nèi)容和技術(shù)輕視測(cè)試數(shù)據(jù)處理和評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)方案越來越不易被橋梁業(yè)主所接受，系統(tǒng)投入使用后，后續(xù)升級(jí)及再開發(fā)困難。
4）軟硬件開發(fā)平臺(tái)不統(tǒng)一，由于城市橋梁的類型眾多，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不盡相同，針對(duì)每一座具體橋梁開發(fā)出一套專用的監(jiān)測(cè)軟件，存在著開發(fā)周期長(zhǎng)，代碼可移植性差，不能重復(fù)等缺點(diǎn)，造成人力資源和開發(fā)成本的增加。
5）目前的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于監(jiān)測(cè)時(shí)間較短，尚未能充分利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在各種時(shí)間尺度上蘊(yùn)含的信息，實(shí)現(xiàn)從中挖掘數(shù)據(jù)演變規(guī)律的長(zhǎng)效機(jī)制，也還沒有將橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上升為對(duì)結(jié)構(gòu)整個(gè)生命過程的跟蹤式監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)管理的目的。
2 城市橋梁集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素
城市橋梁集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)“開放”式的系統(tǒng)，它的建立和完善是一個(gè)相當(dāng)龐大的工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，應(yīng)考慮以下關(guān)鍵因素：
1）資金規(guī)劃
目前我國(guó)大規(guī)模的橋梁建設(shè)其投入是巨大的，進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)有充足的資金支持，這也是目前健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立的主要資金來源，但對(duì)于大范圍的城市在役橋梁，其養(yǎng)護(hù)管理的投入嚴(yán)重不足。因此，城市橋梁集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)資金的一次性籌集存在一定的困難，在現(xiàn)階段，提倡“綜合規(guī)劃，分步實(shí)施”的集散型方式更具有現(xiàn)實(shí)意義。
2）技術(shù)規(guī)劃
在技術(shù)上，由于健康監(jiān)測(cè)所面臨問題的解決不可能一蹴而就，高新技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的研制和應(yīng)用在我國(guó)還剛剛起步，許多關(guān)鍵性的技術(shù)還有待突破，目前的理論研究與實(shí)踐應(yīng)用還存在著較大差距，需要在實(shí)踐中逐步發(fā)展完善，以達(dá)到最佳的效果。
3）橋梁壽命
對(duì)于新建橋梁，其建成初期安全狀況大多良好，此時(shí)建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是為橋梁積累重要的原始數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)突發(fā)性事故(地震、撞擊等)下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，因此只需在關(guān)鍵部位布設(shè)測(cè)點(diǎn)即可。
4）儀器壽命
橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身也有使用期及壽命的問題，而且由于系統(tǒng)大多使用電子設(shè)備，在惡劣環(huán)境中損壞的可能性更大。根據(jù)橋梁的實(shí)際情況采取分階段實(shí)施的方案，不僅可以節(jié)省費(fèi)用，還可以延長(zhǎng)系統(tǒng)使用周期。
2.2 集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其功能分析
在國(guó)內(nèi)外橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究的基礎(chǔ)上，城市橋梁集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以基于GIS的城市橋梁管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加分布式遠(yuǎn)程橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)集成管理平臺(tái)等三個(gè)核心部件，具體由不同的模塊組成，如圖1所示。GIS系統(tǒng)的電子地圖技術(shù)將與橋梁屬性相關(guān)聯(lián)，方便對(duì)城市全部范圍的橋梁分布狀況及屬性的把握。
2.2.1 分布式遠(yuǎn)程橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
主要包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集模塊和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊。其中傳感器模塊由各種類型的傳感器及二次儀表等部分組成，主要監(jiān)測(cè)載荷變化、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化及結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況；數(shù)據(jù)采集模塊主要由微機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集儀器組成，功能是收集由傳感器傳來的原始信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、根據(jù)系統(tǒng)功能要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解、變換等預(yù)處理，以獲取所需要的參數(shù)；數(shù)據(jù)傳輸模塊主要是建立遠(yuǎn)程傳輸?shù)耐ㄓ嶆溌?，?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。分布式遠(yuǎn)程橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最前端和最基礎(chǔ)的系統(tǒng)。
2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
主要由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)局域網(wǎng)模塊、與其它局域網(wǎng)或主干網(wǎng)的連接模塊及遠(yuǎn)程控制模塊組成，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊、傳輸及遠(yuǎn)程控制功能，是聯(lián)系分布式遠(yuǎn)程橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與系統(tǒng)集群管理平臺(tái)的橋梁。
2.2.3 系統(tǒng)集群管理平臺(tái)
系統(tǒng)集群管理平臺(tái)由中心數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、數(shù)據(jù)分析及處理模塊、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估模塊、決策支持模塊以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制管理與維護(hù)模塊組成。
上述三個(gè)組成部分分別在不同的硬件和軟件環(huán)境下運(yùn)行，承擔(dān)著各自不同的功能，它們之間的協(xié)同工作，將實(shí)現(xiàn)集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)城市重要橋梁的在線監(jiān)測(cè)及評(píng)估的功能。
3 結(jié)論
本文為保障城市橋梁的公共安全，提出了城市橋梁集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概念，此系統(tǒng)利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)覆蓋城市重要橋梁的結(jié)構(gòu)安全遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)保障城市交通安全暢通具有極其重要的意義和價(jià)值，并隨著研究的深入，逐步實(shí)現(xiàn)橋梁管理的信息化和科學(xué)化。
參考文獻(xiàn)：
[ ]馮良平，李娜，張革軍，張新越.中國(guó)長(zhǎng)大跨橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].公路，2009，(5):176-181.
關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計(jì)；隔震設(shè)計(jì)；隔震裝置
在橋梁建設(shè)過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其抗震能力。為了設(shè)計(jì)出抗震性能較強(qiáng)的橋梁，相關(guān)工程師應(yīng)不斷深化對(duì)隔震設(shè)計(jì)的研究，以降低地震產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)虧損與人員傷亡。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)與隔震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在理論聯(lián)系實(shí)際的基礎(chǔ)上，綜合考慮多方面要素，展開分析與研究，找到合理的抗震理論。
1橋梁工程隔震技術(shù)的原理與特征
1.1橋梁的隔震設(shè)計(jì)
在進(jìn)行道路建設(shè)時(shí)，橋梁是重要的連接裝置，需要對(duì)其制定科學(xué)且合理的設(shè)計(jì)方案，從而不斷提升橋梁工程的安全與抗震能力，可以從如下幾個(gè)方面展開詳細(xì)處理。首先，應(yīng)做好充足的前期準(zhǔn)備工作。眾所周知，橋梁的抗震能力受到各個(gè)方面要素的影響，比如地質(zhì)、氣候等，在橋梁隔震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考察各個(gè)相關(guān)要素的實(shí)際情況，并獲取精確的考察數(shù)據(jù)，之后精準(zhǔn)計(jì)算出橋梁的隔震設(shè)計(jì)周期。其次，加強(qiáng)橋梁隔震裝置的應(yīng)用穩(wěn)固性。隔震裝置對(duì)于隔震設(shè)計(jì)而言十分重要，應(yīng)給予充分的重視。在設(shè)計(jì)橋梁隔震裝置時(shí)，只要發(fā)現(xiàn)橋梁上部結(jié)構(gòu)存在移動(dòng)情況，就應(yīng)立即進(jìn)行處理，保證橋梁的安全，合理規(guī)避安全事故的發(fā)生；要想全面提升抗震裝置的有效性，應(yīng)對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化，從而制作出高質(zhì)量的隔震裝置。最后，改善橋梁的抗震能力。在設(shè)計(jì)橋梁工程的抗震能力時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)法律文件展開設(shè)計(jì)工作，并保障符合具體需要，同時(shí)在設(shè)計(jì)具有抗震能力的橋梁過程中，其強(qiáng)度應(yīng)高于普通橋梁。
1.2隔震設(shè)計(jì)基本原理
建設(shè)橋梁工程時(shí)，應(yīng)大量采用隔震技術(shù)，其設(shè)計(jì)原理是為了減弱地震對(duì)橋梁工程產(chǎn)生的重大危害，進(jìn)而降低主體結(jié)構(gòu)的損壞程度，提升橋梁抗震能力。同時(shí)，應(yīng)完善隔震設(shè)計(jì)方式，確保提升橋梁抗變形能力與強(qiáng)度。還可應(yīng)用防震設(shè)計(jì)方式與柔性設(shè)備來降低地面移動(dòng)與結(jié)構(gòu)部件間的聯(lián)系所引發(fā)的橋梁變形現(xiàn)象。如果出現(xiàn)地震或其他自然災(zāi)害時(shí)，橋梁工程顯著低于地面的反應(yīng)速度，如此有利于降低橋梁工程受損程度。在橋梁工程設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用隔震設(shè)計(jì)手段，能有效消除地震災(zāi)害引起的負(fù)面影響，地震出現(xiàn)時(shí)，造成的破壞性能量會(huì)不斷向橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳遞，能夠有效減弱其帶來的負(fù)面影響。此外，工程師在進(jìn)行橋梁工程抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照如下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：首先根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況，合理設(shè)立隔震等級(jí)；其次，橋梁設(shè)計(jì)人員還應(yīng)建立相應(yīng)模型開展對(duì)隔震裝置以及橋梁主體架構(gòu)的模擬研究，利用合適的相關(guān)理論模型，得到最接近施工實(shí)際的受力數(shù)據(jù)，以確保橋梁的安全性。
1.3隔震設(shè)計(jì)的技術(shù)特征
在橋梁工程隔震設(shè)計(jì)過程中，其主要目的是提供良好的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。在橋梁工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)隔震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將橋梁的各個(gè)部分單獨(dú)設(shè)立隔震設(shè)施，要特別關(guān)注在此過程中采用柔性支柱，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)的完好無(wú)損，保證有效降低橋梁構(gòu)部件的損壞。設(shè)置隔震裝置是隔震設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單且基礎(chǔ)的部分，應(yīng)強(qiáng)化隔震設(shè)備等效阻尼與剛度的計(jì)算，并保證選取合適的隔震裝置。在隔震設(shè)計(jì)過程中，還可以通過輔助附屬結(jié)構(gòu)展開相關(guān)工作，同時(shí)，在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，務(wù)必精細(xì)化處理相關(guān)細(xì)部設(shè)計(jì)，確保提升橋梁建筑的抗震能力。附屬結(jié)構(gòu)主要包括伸縮縫裝置與防水落梁裝置等[1]。
2橋梁工程中隔震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探討
2.1隔震裝置的設(shè)計(jì)策略
在設(shè)計(jì)橋梁過程中，設(shè)立隔震裝置是完成隔震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，優(yōu)化隔震裝置并改善主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)是其重要組成部分，進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)其主要部分是設(shè)立良好的隔震裝置。為提升橋梁抗震能力，應(yīng)最大程度地運(yùn)用隔震裝置提升結(jié)構(gòu)周期來減弱地震能量，進(jìn)而減弱結(jié)構(gòu)響應(yīng)。如今，我國(guó)重點(diǎn)使用彈性反應(yīng)譜法進(jìn)行隔震裝置設(shè)計(jì)，此方法被廣泛使用，并且能達(dá)到較好的應(yīng)用成效。這是由于該方法所應(yīng)用的相關(guān)理論等通俗易懂，而且能夠根據(jù)行業(yè)規(guī)范進(jìn)行有效約束，進(jìn)而確保設(shè)計(jì)精度的準(zhǔn)確性。將隔震裝置主體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，可以大大減小隔震裝置被地震襲擊后遭受的震蕩變形。隔震裝置自設(shè)計(jì)到運(yùn)行的每一個(gè)步驟均需要參與其中。為了有效提升橋梁工程抗震性能，應(yīng)不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的隔震技術(shù)。橋梁設(shè)計(jì)工程師應(yīng)掌握隔震裝置設(shè)計(jì)的隔震原理及相應(yīng)周期等重點(diǎn)內(nèi)容，提升橋梁建筑的抗震能力，進(jìn)而提高其安全性能。在實(shí)際計(jì)算過程中，已有的計(jì)算方式存在較大偏差，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理規(guī)避這一問題，尋找能夠精確計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)程度的方法，進(jìn)而制定有效方案，提升橋梁設(shè)計(jì)的科學(xué)性。在設(shè)計(jì)橋梁隔震裝置過程中，也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注橋梁的附屬結(jié)構(gòu)，比如限位裝置、防落梁裝置等，應(yīng)開展對(duì)地震災(zāi)害與動(dòng)力過程的相關(guān)分析，從而得出細(xì)部構(gòu)件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)程度與隔震成效的影響程度。然而實(shí)際情況下，由于附屬結(jié)構(gòu)計(jì)算公式難以快速計(jì)算，大部分工作人員忽視了細(xì)部構(gòu)件的作用。
2.2隔震設(shè)計(jì)的相關(guān)原則
在進(jìn)行橋梁工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)完善的橋梁隔震裝置，以提高橋梁的抗震能力。要想有效提高橋梁的抗震能力，應(yīng)按照如下原則進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)：第一，采取實(shí)地調(diào)研的方式檢查其隔震設(shè)計(jì)是否合理，橋梁工程已有的隔震設(shè)計(jì)是否適當(dāng)，以及運(yùn)用這一體系提升震后能量吸收能力的判斷依據(jù)等。在設(shè)計(jì)相關(guān)的隔震策略時(shí)，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便并且能有效加強(qiáng)隔震能力的設(shè)備。第二，應(yīng)選擇對(duì)稱結(jié)構(gòu)以預(yù)防由于地震引發(fā)的橋梁倒塌現(xiàn)象。在加入相關(guān)隔震策略后，應(yīng)轉(zhuǎn)變其結(jié)構(gòu)周期，預(yù)防地震引起的共振作用，進(jìn)而減弱橋梁遭受的地震沖擊力，增強(qiáng)穩(wěn)定性與防震功效。第三，應(yīng)重視橋梁的整體性能，如果橋梁整體能力較弱，則不能充分體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的空間作用，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件被震掉。應(yīng)盡可能選用持續(xù)不斷的上部結(jié)構(gòu)，并使用能提高結(jié)構(gòu)整體性能的連接方式，于所有連接點(diǎn)制定減震措施，進(jìn)而高效地提高橋梁穩(wěn)固性。第四，在進(jìn)行具體抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)制定構(gòu)造措施，采取冗余的方式，加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力。如此能有效地提升橋梁的安全與穩(wěn)定，最大化規(guī)避橋梁坍塌的情況[2]。
2.3隔震設(shè)計(jì)的相關(guān)方法
首先，可以采用橋梁延性控制方法加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力，這種方式主要利用結(jié)構(gòu)確定相關(guān)部位的塑性變形，從而有效抵御地震作用。通過相應(yīng)部位的塑性變形，能夠減弱地震能量并增加結(jié)構(gòu)周期，進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)反應(yīng)。由于地震作用致使彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不符合具體情況，且具有較低的性價(jià)比。存在嚴(yán)重的地震災(zāi)害時(shí)，容許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性，進(jìn)而產(chǎn)生局部塑性變形，此時(shí)可以通過結(jié)構(gòu)延展性展開有效抗震。在地震出現(xiàn)概率較低的地區(qū)，設(shè)置延性結(jié)構(gòu)能夠有效節(jié)約成本。然而這種方法在具體應(yīng)用時(shí)仍存在一定的限制，原因是地震強(qiáng)弱引發(fā)的災(zāi)害等級(jí)不一定，并且在不同地震作用下，橋梁的抗震能力不確定，在產(chǎn)生地震時(shí)，所造成的嚴(yán)重破壞力會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能，嚴(yán)重會(huì)引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效，進(jìn)而造成橋梁坍塌。其次，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還可采用減隔震技術(shù)有效提升橋梁的抗震能力。當(dāng)出現(xiàn)地震時(shí)，隔震支座與阻尼器能快速降低震力，減小橋梁上部結(jié)構(gòu)響應(yīng)，從而提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力。通過選擇摩擦力小的滑動(dòng)摩擦型減震支座（此類支座是由不銹鋼與聚四氟乙烯材料制成），水平地震作用會(huì)引起上部結(jié)構(gòu)的橫向移動(dòng)，致使支座間存在滑動(dòng)摩擦力，上部結(jié)構(gòu)到下部結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)很大的地震力，致使支座出現(xiàn)最大摩擦力，支座移動(dòng)使力量減弱的同時(shí)，材料間的相互摩擦力又使得部分地震能量被削弱。然而這種支座不能主動(dòng)恢復(fù)原位，并且上下結(jié)構(gòu)造成的位移大，不易掌握支座響應(yīng)時(shí)的相關(guān)性質(zhì)，因此應(yīng)與阻尼器或其他支座共同使用[3]。最后，在減隔震設(shè)計(jì)過程中，要想充分展現(xiàn)減隔震裝置的減耗能作用，應(yīng)在減隔震裝置中加入非彈性變形與耗能環(huán)節(jié)，如此能有效避開下部結(jié)構(gòu)的屈服作用，并確保下部結(jié)構(gòu)剛度高于減隔震裝置的水平剛度。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮上部與下部結(jié)構(gòu)的相關(guān)特性?？傊陂_展結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計(jì)過程中，提升延性的方法之一是加大相應(yīng)結(jié)構(gòu)斷面尺寸與配筋比率，能有效降低縱橋向地震作用。在嚴(yán)重地震災(zāi)害作用下，使用減隔震裝置能夠減弱固定墩和主梁間的剛性約束力，極大減弱橋墩的地震響應(yīng)，然而利用橋墩梁會(huì)使相對(duì)位移變大，應(yīng)建立合適的阻尼裝置與構(gòu)造策略，來掌控橋墩的相對(duì)位移。
3結(jié)語(yǔ)
總之，橋梁專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)提升自身隔震設(shè)計(jì)意識(shí)，掌握隔震設(shè)計(jì)相關(guān)理論知識(shí)并運(yùn)用到實(shí)際建設(shè)中，進(jìn)而有效改善地震對(duì)橋梁的沖擊作用。在我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制不斷完善的背景下，橋梁工程快速轉(zhuǎn)型，要最大程度地提升橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量，工程師應(yīng)按照橋梁場(chǎng)所、結(jié)構(gòu)特征等開展隔震設(shè)計(jì)工作，來提升其抗震能力與穩(wěn)固能力。工程施工單位與設(shè)計(jì)單位，也應(yīng)主動(dòng)選取有效的設(shè)計(jì)理論與隔震技術(shù)，以提升有關(guān)橋梁工程的抗震能力與安全性能，進(jìn)而確保橋梁工程的快速進(jìn)步與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：耐久性;混凝土;防腐蝕;施工控制
中圖分類號(hào)：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、工程概況
津汕高速公路天津段工程第三合同段青泊洼互通立交橋，位于天津市西青區(qū)境內(nèi)，大寺鎮(zhèn)與青泊洼勞教所之間，津汕與威烏高速公路相交處，交叉樁號(hào)為K7+126.813。部分工程位于大沽排污河內(nèi)，對(duì)橋梁具有腐蝕作用。
二、地下水特征及對(duì)混凝土腐蝕機(jī)理
設(shè)計(jì)勘察期間其地下水靜止水位埋深為0.8米，標(biāo)高為1.9米，地下水特征見表1：
表1 地質(zhì)特征表
侵蝕類型 環(huán)境條件特征 判定項(xiàng)目
侵蝕程度
地質(zhì)條件 水質(zhì)PH值 弱侵蝕
鹽類結(jié)晶侵蝕 濱海平原鹽漬土 10.0~12.0 溶解鹽類（g/L） 10-15
該地下水對(duì)鋼筋混凝土存在結(jié)晶類腐蝕，結(jié)晶類腐蝕的腐蝕等級(jí)為弱腐蝕。
三、結(jié)構(gòu)混凝土耐久性要求
耐久性混凝土是指采用耐久性混凝土綜合技術(shù)施工的橋梁等工程結(jié)構(gòu)，抵御各種惡劣的環(huán)境作用，長(zhǎng)期保持原設(shè)計(jì)性能的混凝土。
混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的耐久性取決于在外部環(huán)境作用下，混凝土材料及混合料的耐久性。
四、混凝土耐久性影響因素分析
混凝土耐久性劣化的主要因素有以下四個(gè)方面：
4.1堿-骨料反應(yīng)
所謂堿-骨料反應(yīng)是骨料中的活性礦物與混凝土中的堿性細(xì)孔溶液之間的化學(xué)反應(yīng)。由于這種反應(yīng)，混凝土內(nèi)部局部發(fā)生體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成混凝土毀壞。
混凝土中發(fā)生堿-骨料反應(yīng)必須具備以下三個(gè)條件：堿性離子（K2O，Na2O）、活性骨料和水。
4.2有害物質(zhì)侵蝕
工程中為了滿足混凝土施工工作性要求，需加大用水量，提高水灰比，因而導(dǎo)致混凝土的孔隙率增高，其中毛細(xì)孔占相當(dāng)大的部分，毛細(xì)孔是水分，各種侵蝕介質(zhì)、氧氣、二氧化碳及其它有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，引起混凝土耐久性的不足。
4.3凍融
混凝土建筑物所處環(huán)境凡是有正負(fù)溫交替，混凝土內(nèi)部含有較多水的情況，混凝土都會(huì)發(fā)生凍融循環(huán)，導(dǎo)致疲勞破壞。
4.4鋼筋銹蝕
鋼筋銹蝕后生成物是原體積的3倍以上，引起混凝土保護(hù)層順筋脹裂，脫落，鋼筋與混凝土之間黏著力下降，銹蝕引起鋼筋截面損失，力學(xué)性能降低，剛度、承載力逐步下降，從而影響結(jié)構(gòu)的適用性和安全性。
五、提高混凝土耐久性方法
針對(duì)引起混凝土耐久性劣化的主要因素，我們應(yīng)該采取以下措施：
5.1預(yù)防堿骨料反應(yīng)的條件
堿骨料反應(yīng)需要水、活性骨料、堿三個(gè)條件，缺一不可。所以只要去掉三個(gè)條件中任何一個(gè)，即可預(yù)防堿骨料反應(yīng)的發(fā)生。
5.2摻入外加劑和礦物摻和料，減少混凝土的孔隙、增加混凝土的密實(shí)性
5.2.1摻入高效減水劑：在保證混凝土拌合物所需流動(dòng)性的同時(shí)，盡可能降低用水量，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別使毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。許多研究表明，當(dāng)水灰比降低到0.38以下時(shí)，消除毛細(xì)管孔隙的目標(biāo)便可以實(shí)現(xiàn)，而摻入高效減水劑后，完全可以將水灰比降低到0.38以下。隨著水灰比的降低，混凝土孔隙降低，混凝土的強(qiáng)度也不斷提高。與此同時(shí)，隨著孔隙率降低混凝土的抗?jié)B性提高，因而各種耐久性指標(biāo)也隨之提高。
5.2.2摻入高效活性礦物摻合料：活性礦物摻合料中含有大量活性SiO2及活性Al2O3,它們能和水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石灰及高堿性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng)，生成強(qiáng)度更高，穩(wěn)定性更優(yōu)的低堿性水化矽酸鈣，從而達(dá)到改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透路。
5.3抗凍融混凝土的關(guān)鍵技術(shù)是引氣劑的加入
引氣劑在混凝土中產(chǎn)生大量的球形微孔（孔徑多小于200um），這些均布的微小封閉氣孔可阻斷混凝土中連通的毛細(xì)孔通路降低毛細(xì)水的滲透作用，并可吸收，緩沖因凍融或化學(xué)腐蝕等原因所造成的混凝土內(nèi)部膨脹壓力。
5.4鋼筋防銹方法
防止鋼筋銹蝕主要方法有：1.增加鋼筋保護(hù)層厚度；2.在混凝土中摻入鋼筋阻銹劑；3.使用環(huán)氧涂層鋼筋，鍍鋅鋼筋，耐蝕鋼筋和不銹鋼筋等。
六、耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)
6.1控制原材料的質(zhì)量
原材料好壞直接影響著混凝土的耐久性。
6.1.1水泥：天津振興水泥有限公司生產(chǎn)的正通牌P.O42.5低堿水泥。技術(shù)性能如表3：
表3正通牌P.O42.5技術(shù)性能表
檢測(cè)項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)值 實(shí)測(cè)值
氧化鎂（%） ≤5.0 4.44
三氧化硫（%） ≤3.5 0.52
比表面積（m2/kg） ≥300 379
堿含量（%） / 0.52
氯離子（%） ≤0.06 0.004
凝結(jié)時(shí)
間（h：min） 初凝 ≥0：45 02：54
終凝 ≤10：00 03：57
抗折強(qiáng)度
（Mpa） 3d ≥3.5 5.7
28d ≥6.5 9.4
抗壓強(qiáng)度
（Mpa） 3d ≥17.0 28.6
28d ≥42.5 54.4
6.1.2砂子：閩江河砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量1.2%，泥塊含量0.0%，非活性集料。篩分析如表4：
表4 閩江河砂篩分表
篩孔尺寸（mm） 9.5 4.25 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15
累計(jì)篩余量（%） 0 2 6 20 59 94 100
6.1.3碎石：薊縣碎石連續(xù)級(jí)配5mm-25mm，含泥量0.5%，泥塊含量0.1%，非活性集料。篩分析如表5：
表5 薊縣碎石篩分表
篩孔尺寸（mm） 31.5 26.5 19.0 16.0 9.50 4.75 2.36
累計(jì)篩余量（%） 0 3 20 64 91 99 100
6.1.4外摻料：大港電廠生產(chǎn)的低鈣粉煤灰。技術(shù)性能如表6：
表6 外摻料技術(shù)性能表
檢驗(yàn)項(xiàng)目 結(jié)果
細(xì)度45um方孔篩篩余（%） 16.2
燒失量（%） 2.07
需水量比（%） 99
SO3含量（%） 0.15
堿含量（%） 0.57
6.1.5、外加劑：
1、天津北辰飛龍綜合化工廠UNF-6緩凝高效減水劑，減水率≥20%。
2、天津豹鳴股份有限公司UEA低堿膨脹劑。
3、廣州西卡建筑材料有限公司引氣劑SikaAER.
4、天津市斯泰迪實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司SRA-1防腐劑。
6.2配合比的確定
天津市塘沽區(qū)濱海建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心根據(jù)耐久性要求，出具配合比如下：
6.2.1、大沽排污河內(nèi)C25W6F250灌注樁配合比：（坍落度為180mm-220mm）
水泥：砂：碎石：水：UNF-6：SRA-1：UEA：SikaAER：粉煤灰
=350：679：1024：171 ：8.76：8.76：35：0.1315：80
6.2.2、C30W6F250墩柱配合比：（坍落度70-90mm）
水泥：砂：碎石：水：UNF-6：UEA：SikaAER：粉煤灰
=346：605：1178：152：8.44：34：0.422：67
6.2.3、C40W6F250橋面鋪裝配合比（坍落度70-90mm）
水泥：砂：碎石：水：UNF-6：UEA：SikaAER
=399：742：1067：152：8.68：35：0.04774
七、抓好施工控制，改善施工質(zhì)量
合理良好的混凝土配合比是抗耐久性最基本的條件，更重要的是加強(qiáng)施工控制，保證施工質(zhì)量。
7.1混凝土拌和控制
混凝土的拌和應(yīng)采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)，自動(dòng)計(jì)量裝置。對(duì)自動(dòng)上料系統(tǒng)，水計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行周期性檢定，并在每一次拌和之前，進(jìn)行驗(yàn)證?；炷僚浜媳炔捎觅|(zhì)量比，拌和之前要測(cè)定砂石含水率，換算成施工配合比。拌和過程中，要隨時(shí)注意含水率的變化，加強(qiáng)對(duì)混凝土坍落度的測(cè)定，當(dāng)混凝土坍落度有明顯變異時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析并調(diào)整施工配合比。在保證混凝土攪拌時(shí)間的基礎(chǔ)上盡量采用“二次投料法”，這種攪拌工藝，可以達(dá)到提高水泥砂漿與砂子界面粘結(jié)強(qiáng)度的目的。采用這種工藝生產(chǎn)的混凝土，國(guó)外稱SEC混凝土，即用水泥包裹砂子的混凝土?？蓞⒖枷聢D所示的投料順序：
圖1 投料順序
采用這一工藝配制的混凝土，各齡期強(qiáng)度都得到較大提高，早期強(qiáng)度提高約10%，28d強(qiáng)度提高約16%-25%，混凝土的其它性能也得到改善。
7.2混凝土的運(yùn)輸
采用混凝土運(yùn)輸罐車，以2-4r/min的慢速進(jìn)行攪動(dòng)，保證在運(yùn)輸過程中不造成離析現(xiàn)象。
7.3混凝土的澆筑
當(dāng)混凝土傾落高度超過2m時(shí)，應(yīng)采用串筒，溜槽等防止混凝土離析措施，澆筑過程中隨時(shí)注意混凝土的變化，及時(shí)通知試驗(yàn)人員進(jìn)行調(diào)整。有振搗的混凝土要注意不漏振，不過振，以及振搗時(shí)間（混凝土不再沉落，不出現(xiàn)氣孔，表面出現(xiàn)浮漿為止）。
7.4養(yǎng)護(hù)
混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)是不可忽視的，它是提高混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍性能以及防止裂縫的重要因素。因此對(duì)耐久性混凝土更要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)?；炷两K凝后立即開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于28d，如有條件，應(yīng)長(zhǎng)期使混凝土保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)水要避免采用含有腐蝕介質(zhì)的水，應(yīng)與拌和用水相同。
7.5鋼筋施工控制
根據(jù)工程進(jìn)展情況，組織鋼筋進(jìn)場(chǎng)加工，避免鋼筋積壓。鋼筋場(chǎng)地進(jìn)行硬化，下墊上蓋，盡可能防止鋼筋銹蝕。制作專用模具進(jìn)行保護(hù)層墊塊加工，保證墊塊形狀和質(zhì)量。在綁扎過程中嚴(yán)格遵循圖紙數(shù)量和位置，來保證保護(hù)層厚度。
八、結(jié)語(yǔ)
本文通過具體的工程實(shí)例，分析影響混凝土耐久性的因素，從解決原材料質(zhì)量入手，確定合理的施工配合比（配合比中摻加了UNF-6緩凝高效減水劑，SikaAER引氣劑、SRA-1防腐劑和粉煤灰等提高了混凝土的耐久性），加強(qiáng)施工控制，保證施工質(zhì)量，是解決混凝土耐久性的必要措施。
參考文獻(xiàn)
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[5]天津市預(yù)防混凝土堿-集料反應(yīng)技術(shù)規(guī)程DB29-176-2007.
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代橋梁；鋼結(jié)構(gòu)；完整性；設(shè)計(jì)
對(duì)于我國(guó)橋梁建設(shè)來說，要想順利完成建設(shè)任務(wù)，并且保證橋梁的實(shí)際質(zhì)量，就必須要從建設(shè)前的設(shè)計(jì)入手，在這幾階段就注意細(xì)節(jié)等個(gè)方面因素，才能在整體上保證建設(shè)的質(zhì)量。此外，在實(shí)際建設(shè)過程中，要重視鋼結(jié)構(gòu)的完整性保護(hù)，對(duì)于出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的損傷要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)于出現(xiàn)的問題進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以此避免同樣問題再次出現(xiàn)，也能夠更好的促進(jìn)橋梁建設(shè)。
一、橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)理念
現(xiàn)代橋梁的鋼結(jié)構(gòu)主要受力系統(tǒng)是由結(jié)構(gòu)鋼加工而成的，可以承載安全而且具有很好的耐久性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，雖然設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)按照相應(yīng)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮其滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和承載目標(biāo)系數(shù)等，但卻無(wú)法避免橋梁鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中的內(nèi)部損壞。究其主要原因就在于因?yàn)榫植繐p傷而擴(kuò)展到橋梁的整體損壞，影響到橋梁的安全性以及實(shí)際使用耐力。這就急需橋梁設(shè)計(jì)者對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代橋梁的鋼結(jié)構(gòu)完整性，要求既要滿足傳統(tǒng)透鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的要求，又要與耐久度和其斷裂度想關(guān)聯(lián)，因此在進(jìn)行橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要考慮以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)理念：
1.橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性設(shè)計(jì)目標(biāo)，是要確保橋梁鋼結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)保證安全。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，材料性能、安裝方法、制造工藝以及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)構(gòu)造等多種因素，都影響著橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者不但要考慮到結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造細(xì)節(jié)的實(shí)際強(qiáng)度和剛度的要求，還要對(duì)損傷和損傷容限以及斷裂和抗斷裂方面進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
2.在實(shí)際建設(shè)過程中，鋼結(jié)構(gòu)從材料加工過程一直到使用過程中，其內(nèi)部以及表面會(huì)形成很多微小的變化，容易造成一些缺陷。在荷載、腐蝕以及溫度等因素影響下，這些細(xì)小的缺陷很有可能會(huì)擴(kuò)展成宏觀的裂縫，大大降低了材料和材料力學(xué)的性能，這是需要設(shè)計(jì)者注意的地方。對(duì)于橋梁鋼結(jié)構(gòu)來說，完整性和損傷是對(duì)應(yīng)來說的，實(shí)際損傷程度會(huì)影響結(jié)構(gòu)的完整性。所說的損傷容限指的是，鋼結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用周期以內(nèi)，抵抗因?yàn)槿毕莺土鸭y等其它損傷破壞的能力。損傷容限概念的使用，是承認(rèn)橋梁鋼結(jié)構(gòu)在使用之前存在有初始缺陷，但是通過對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的有效設(shè)計(jì)，來對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)判。
二、橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)的方法
1.焊接結(jié)構(gòu)完整性的設(shè)計(jì)方法
保證橋梁整體穩(wěn)定性的重要一點(diǎn)就是焊接結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)。一般來說，焊接的接頭形式主要會(huì)因?yàn)槭芰Φ牟煌a(chǎn)生不同的變化，母材結(jié)構(gòu)和受力性能的接頭部位的應(yīng)力作用影響也會(huì)有所不同。此外，在實(shí)際焊接過程中，不能全部消除應(yīng)力，焊接應(yīng)力經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致焊接接頭發(fā)生變形情況，所以經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)形成大量缺陷，達(dá)不到橋梁整體性設(shè)計(jì)要求。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，橋梁設(shè)計(jì)者必須要考慮到焊接接頭的設(shè)計(jì)，在滿足相關(guān)規(guī)定的前提下，選擇方式要結(jié)合實(shí)際情況，還要通過焊監(jiān)測(cè)的方法來獲得疲勞以及靜力的實(shí)際等級(jí)。
2.加勁肋設(shè)計(jì)設(shè)置的設(shè)計(jì)方法
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，在有集中荷載的地方，為了保證構(gòu)件的局部穩(wěn)定性并且能夠傳遞集中力，必須要設(shè)置加勁肋。一般來說，大部分設(shè)計(jì)者都認(rèn)為加勁肋的設(shè)計(jì)是多此一舉，沒有實(shí)際作用。但實(shí)際上，我們必要通過計(jì)算才能夠決定是否增設(shè)加勁肋。增設(shè)加勁肋的主要目的，在于在原有構(gòu)件截面不足的時(shí)候，可以用來增強(qiáng)橋梁的抵抗彎矩以及剪力，可以有效的縮小原構(gòu)件的截面大小，從而實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本，減少用鋼量。
3.橫向抗傾覆穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法
鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕便，強(qiáng)度大。橋梁設(shè)計(jì)者在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)中，將鋼結(jié)構(gòu)橫向抗傾覆在小半徑和多車道中的影響和用途納入到設(shè)計(jì)和考慮范圍之內(nèi)。發(fā)生的多少橋梁損壞事故中，包括在施工過程中以及橋梁的實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的橋體傾覆，大部分傾覆根源都是在起初的設(shè)計(jì)上有所失誤。就其傾覆的主要原因是處于正常情況下的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，在連續(xù)使得鋼梁半徑小于一般情況是，這樣就會(huì)導(dǎo)致梁的跨度增加，兩者相對(duì)而言會(huì)有大的偏差，即這時(shí)候橋面寬度大于鋼梁，就會(huì)使得橫梁外側(cè)支座受力加大，而內(nèi)側(cè)支座卻沒有受力。因此橫梁上受力不平衡，就會(huì)出現(xiàn)梁體傾覆的現(xiàn)象。
4.在設(shè)計(jì)過程中，如果橋梁的設(shè)計(jì)的太寬，就必須要優(yōu)化車道鋼結(jié)構(gòu)的寬箱梁。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者必須要滿足其豎向的計(jì)算要求，對(duì)于橫梁的跨徑，則需要經(jīng)過支座間雙懸臂簡(jiǎn)支梁的計(jì)算來獲得。在實(shí)際支座處，可以選擇豎向加勁肋相應(yīng)辦法，如果豎向加勁肋也不能滿足實(shí)際使用需求時(shí)，就需要考慮增加橫向加勁肋，橫向加勁肋的計(jì)算和縱向加勁肋的計(jì)算方法類似。
三、橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷的主要情況
當(dāng)前在我國(guó)橋梁建設(shè)過程中，焊接技術(shù)以及高強(qiáng)度材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到橋梁鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中?，F(xiàn)階段，橋梁研究者對(duì)工藝損傷和材料算數(shù)的敏感性逐步上升，并逐漸成為大家共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題。碳素結(jié)構(gòu)和低合金強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的算數(shù)已經(jīng)不能改變這些材料本身固有的物理特性，但是卻使得其破壞形態(tài)得到了明顯的改變，這些都主要表現(xiàn)在低能量的破壞，雖然應(yīng)力水平都不算高，但是危險(xiǎn)系數(shù)卻一直沒有得到降低。實(shí)際設(shè)計(jì)中，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的損傷以及發(fā)展在工藝上和使用過程中有以下表現(xiàn)：
（1）材料損傷。材料損傷顧名思義就是建筑母材在某些工序中物理特性得到破壞，主要是指母材在冶金過程或者壓制時(shí)產(chǎn)生瑕疵。在焊接熱過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)的時(shí)候發(fā)生了破壞，進(jìn)而引發(fā)了層狀的撕裂。損傷指的是在焊接過程中，在焊接區(qū)域所形成的一些焊接缺陷，損傷一般主要發(fā)生在焊接接近度比較差的構(gòu)造細(xì)節(jié)地方，經(jīng)常會(huì)引起疲勞裂紋。
（2）焊接的接頭處，母材強(qiáng)度因?yàn)榻饘僭俳Y(jié)晶過程而逐漸增加，可塑性和其韌性逐漸降低，這就導(dǎo)致母材的力學(xué)性能發(fā)生不良轉(zhuǎn)變，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)注意因焊接縫而倒是的接縫尺寸變大對(duì)建筑母材所造成的不良影響。
（3）在橋梁實(shí)際使用過程中，也會(huì)不斷擴(kuò)展鋼結(jié)構(gòu)的原來?yè)p傷，尤其在橋梁處于腐蝕環(huán)境條件下，損傷的情況會(huì)更加嚴(yán)重。幾何應(yīng)力集中累加因缺口的損傷應(yīng)力比較集中，在交變荷載的作用下，使得早期的損傷變成嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致疲勞裂紋的擴(kuò)散，對(duì)于橋梁有著直接威脅。
（4）不良的設(shè)計(jì)構(gòu)造細(xì)節(jié)也會(huì)是引發(fā)損傷的重要因素。但是這種因素在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中往往會(huì)被人們所忽略，加工工藝中的焊接順序、預(yù)熱等過程都是有嚴(yán)格要求的，鑲嵌等焊接情況若有裂紋發(fā)生，也是造成損傷的因素。因此，細(xì)節(jié)決定上層建筑，在設(shè)計(jì)中注意控制細(xì)節(jié)損傷也是抱著結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵所在。
四、橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接完整性的設(shè)計(jì)措施
因?yàn)闃蛄轰摻Y(jié)構(gòu)受力不同，所以所需要的焊接接頭型式也會(huì)有所不同，因?yàn)榻宇^微觀組織的不均勻，會(huì)導(dǎo)致和母材力學(xué)性能的不同。此外，由于焊接殘余應(yīng)力焊接的變形，以及因?yàn)闃?gòu)造細(xì)節(jié)所帶來的幾何應(yīng)力等因素，使得焊接接頭成為控制部位，這就會(huì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的完整性帶來不利影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要想避免這些因素的不利影響，要考慮到以下幾個(gè)方面：首先要針對(duì)疲勞和靜力要求，來決定焊縫形式，在實(shí)際工藝施工上，作焊接性和可檢測(cè)性要求。其次，根據(jù)荷載、環(huán)境以及細(xì)節(jié)，按照抗疲勞和抗斷裂要求，作相應(yīng)損傷分析以及壽命評(píng)估。第三，在關(guān)鍵構(gòu)造的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，要遵循簡(jiǎn)單傳力和焊接可行以及方便安裝的原則。第四，按照焊接缺陷進(jìn)行預(yù)防，由實(shí)際焊接應(yīng)力和焊接變形焊接收縮量的控制目標(biāo)，來確定制造工藝標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝的評(píng)定要求。第五，要以損傷監(jiān)測(cè)以及維護(hù)方法作為內(nèi)容的使用和維修要求。以上幾個(gè)方面之間都具有直接或者間接的關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行焊接的完整性設(shè)計(jì)是，都要將其考慮進(jìn)去，在工藝市公司，焊接性和可檢測(cè)性是主要要求，其荷載等細(xì)節(jié)要符合抗斷裂要求，根據(jù)損傷做出使用上限的評(píng)估。而在關(guān)鍵的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，要注意焊接等方面的原則，根據(jù)焊接所產(chǎn)生的缺陷因素。
五、總結(jié)：
綜上所述，在橋梁設(shè)計(jì)階段對(duì)于現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)復(fù)雜而又繁瑣的工作，同時(shí)也是一項(xiàng)十分重要的工作。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，橋梁設(shè)計(jì)工作者必須要把握好設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)理念，在國(guó)家規(guī)定的制度下進(jìn)行施工，在整體上進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分考慮到影響橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性的各個(gè)影響因素，保證橋梁的質(zhì)量。要把理論知識(shí)和實(shí)際工作有效結(jié)合起來，從實(shí)際情況出發(fā)，制定科學(xué)的施工方案，在設(shè)計(jì)過程中，不斷總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，以促進(jìn)我國(guó)橋梁建筑業(yè)更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：城市立交橋梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)分析
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口激增的同時(shí)車輛也日益增多，這給城市交通帶來了莫大的壓力，平面交叉的道口經(jīng)常會(huì)發(fā)生車輛堵塞和擁擠。因此，為了提升城市的交通能力，很多城市開始興建立交橋梁?，F(xiàn)如今，城市立交橋梁已經(jīng)廣泛用于城市交通中的交通繁忙地段，城市立交橋梁也成為衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)準(zhǔn)。
一、主要參數(shù)以及水文地質(zhì)條件
以位于市區(qū)的某立交橋?yàn)槔?，此立交橋?yàn)槲寰€三層互通式立交橋梁。底板為地面道路，中層為中環(huán)線直行車道。
1.主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計(jì)載荷汽車為-20級(jí)，掛車為-100驗(yàn)算；地震烈度按照7級(jí)地震烈度設(shè)防；設(shè)計(jì)主橋車速為每小時(shí)100千米，匝道車速為每小時(shí)50千米；平面線匝道半徑設(shè)計(jì)為65米；兩條車道匝道橋梁總寬度、交匯段三車道匝道總寬度、立交橋變段橋梁總寬度分別設(shè)計(jì)為10.5米、14.0米和14.0到30.5米之間；橋梁最大縱坡小于5%，橫坡小于6%；排水標(biāo)準(zhǔn)方面，重現(xiàn)期1a，集水時(shí)間10分鐘，徑流系數(shù)和延緩系數(shù)分別為1.0和2.0。
2.水文地質(zhì)條件
依據(jù)橋址處18個(gè)取土孔和22個(gè)靜力觸深孔的資料，地質(zhì)結(jié)構(gòu)分為7層。第1層為人工填土，第5層為細(xì)砂至中砂，剩下的5層為粉土或粉質(zhì)粘土，第5層的細(xì)砂之中砂厚度要在15.2到17.9米之間。實(shí)測(cè)各土層的剪切波速，得到平均值為每秒228米，可判定場(chǎng)地土為Ⅲ類土。地下水一般為SO4-Na型或Cl-Na型水，對(duì)砼會(huì)有一定程度的侵蝕。
二、城市立交橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃與設(shè)計(jì)原則
在城市立交橋的設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中要把考慮的重點(diǎn)放在交通組成、交通量、設(shè)計(jì)車速、城市景觀、拆遷可能性和將來的遠(yuǎn)景發(fā)展。本文所舉立交橋在設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)考慮了以下幾點(diǎn)：立交范圍內(nèi)地面道路要相互連通，形成網(wǎng)絡(luò)，確保能達(dá)到緩解沿線地方單位進(jìn)出交通的狀況，達(dá)到組織公共交通的目的；立交橋梁應(yīng)向空間方向發(fā)展，從而節(jié)約用地，減少拆遷范圍；要滿叉口所要求的交通功能，使交叉口能與立交性質(zhì)、等級(jí)、任務(wù)以及交通量相適應(yīng)，主要道路和次要道路的交通流向要與次要交通流向相結(jié)合；立交橋梁的造型要美觀，能與所處地形和環(huán)境相適應(yīng)，避免“灰色地帶”的產(chǎn)生。
三、橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.結(jié)構(gòu)選型
本文所舉立交橋具有交通量大、無(wú)斷交條件的特點(diǎn)，且曲線橋和異型段橋占全橋總面積比例七成以上，工期方面的要求也是盡量短。在經(jīng)過多次優(yōu)化比選之后，在主跨25米以上的曲線橋和異型段橋采取澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁的方式，而25米以下的則采取現(xiàn)澆普通鋼筋砼連續(xù)箱梁的方式，至于直線橋，則采取預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼大空心簡(jiǎn)支板梁并設(shè)橋面連接板。
2.結(jié)構(gòu)計(jì)算
依照平面桿系有限元程序計(jì)算箱梁內(nèi)力，并運(yùn)用三維有限元分析程序進(jìn)行驗(yàn)算。通過計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)選擇合理、最優(yōu)的設(shè)計(jì)，使配置的預(yù)應(yīng)力束與受力特征更合理，并能減少4成以上的鋼絞線。預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的計(jì)算，可按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件來考慮。有些截面要按a類受彎構(gòu)件來考慮，在恒載條件下不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，營(yíng)運(yùn)階段的最大拉應(yīng)力值也應(yīng)該控制在砼的極限拉應(yīng)力內(nèi)。預(yù)應(yīng)力束與孔道壁的阻系數(shù)采用0.20，束位置偏差系數(shù)為0.002。因考慮了支座對(duì)箱體的約束效應(yīng)，內(nèi)支點(diǎn)負(fù)彎矩時(shí)，采用0.95的折減系數(shù)。
2.1鋼筋混凝土箱型連續(xù)梁的設(shè)計(jì)計(jì)算
該類箱梁包括曲線梁和異形梁，梁體分別用單箱單室、單箱雙室及單箱三室的截面?？缍仍?8到30米之間，梁高在1.2米和1.6米之間，取4孔為一聯(lián)。最小平面半徑為45米。箱梁頂、底板縱向布置直徑為25和32的鋼筋。異形梁為保證外觀整潔，采用單箱多室處理。對(duì)于分離式基礎(chǔ)，為減小橫向剛度，要在頂板上設(shè)構(gòu)造縫。采用PKPM連續(xù)梁計(jì)算程序來進(jìn)行箱梁的結(jié)構(gòu)分析，并按照施工、運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行內(nèi)力和抗裂性能的計(jì)算并依照計(jì)算結(jié)果配置普通鋼筋。由于橋墩臺(tái)不均勻下沉可能對(duì)梁體產(chǎn)生不利影響，荷載組合要選取偏安全的組合，并按相對(duì)位移2厘米來計(jì)算。箱梁橫向計(jì)算時(shí)，要采用框架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法。
2.2預(yù)應(yīng)力混凝土槽梁及空心板梁
槽形梁及板梁跨度在18到30米之間，采用架設(shè)速度快且預(yù)制質(zhì)量好的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。主筋則采用冷拉雙控Ⅳ級(jí)粗鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為750兆帕。在架設(shè)時(shí)為了形成平面變寬度的匝道線形，采用變化鉸接縫寬度的方法。
3.結(jié)構(gòu)措施
為了使內(nèi)應(yīng)力分布更為合理，可以把箍筋間距加密至10厘米；將中墩單支點(diǎn)向外弧側(cè)的偏心距預(yù)調(diào)8到11厘米；每聯(lián)端支點(diǎn)采用抗扭雙支座并將其間距加大到3.6米，并將端橫隔梁加長(zhǎng)至與橋同寬。
四、橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.蓋梁
預(yù)應(yīng)力砼大空心板，要采用倒T形蓋梁。跨徑在10.0到12.8米范圍內(nèi)，懸跨比為0.34到0.37之間，部分獨(dú)柱懸臂長(zhǎng)8.1米，蓋梁高度在2.31到2.61米之間，寬度在2.5到2.6米之間，牛腿最小高度為l.l米。對(duì)于相鄰孔的主梁跨徑不等的蓋梁，為抵衡不平衡彎矩可采用支座偏位法。為了適應(yīng)彎橋空心板的布置需要，蓋梁寬度應(yīng)采用大小頭的扇形狀。長(zhǎng)度大于17.5米的獨(dú)柱雙懸臂蓋梁要采用預(yù)應(yīng)力鹼結(jié)構(gòu)，而其余部分均可采用普通鋼筋硅結(jié)構(gòu)。主筋方面，預(yù)應(yīng)力混凝土采用直徑為15.24毫米的高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線，普通鋼筋混凝土用Ⅱ級(jí)鋼。蓋梁混凝土中預(yù)應(yīng)力采用混凝土C50，普通鋼筋采用混凝土C30。
2.墩柱
設(shè)計(jì)立交橋最高柱身為14.923米，一般柱高為3到11米之間，柱身采用倒棱矩形截面。柱高大于11米時(shí)用140乘以200厘米的截面；柱高小于11米時(shí)采用110乘以150厘米的截面，角棱處則采用15乘以15厘米的正方形截面。柱子主筋采用Ⅱ級(jí)鋼，配筋率要控制在1%以內(nèi)，柱身混凝土采用普通混凝土即可。
3.樁基礎(chǔ)
基礎(chǔ)采用40乘以40厘米的鋼筋混凝土打入樁，中心最小橫向和縱向間距分別為1.0米和1.2米。鋼筋混凝土承臺(tái)厚度為1.5米，并根據(jù)具體需要在底、頂部鋪設(shè)受力鋼筋網(wǎng)。簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)樁長(zhǎng)24米，考慮不均勻沉降的影響，樁長(zhǎng)可采用30米。為了確保地下管道的安全性，還采用了鉆孔樁，樁長(zhǎng)最大40米，并使其進(jìn)入了暗綠色粉質(zhì)粘土持力層或草黃色粉質(zhì)粘土。
五、橋面結(jié)構(gòu)
橋面鋪裝層設(shè)8厘米厚的C30混凝土墊層，并設(shè)直徑為8鋼筋網(wǎng)，間距為15厘米。在墊層之上的負(fù)彎矩處涂防水涂料并鋪設(shè)5厘米厚的瀝青混凝土。橋面采用橡膠板式伸縮縫。全橋采用矩形、圓形板式橡膠支座及四氟板式橡膠支座。機(jī)動(dòng)車道兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土墻，并加連續(xù)潤(rùn)管的復(fù)合式防撞墻，同時(shí)，在非機(jī)動(dòng)車道橋面兩側(cè)設(shè)人行欄桿。
結(jié)論：
城市立交橋是城市交通的有力保證，城市立交橋梁的設(shè)計(jì)則是城市立交橋建設(shè)的根本。因此在設(shè)計(jì)階段就要注意總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作，這樣才能保證城市立交橋梁在城市交通中的積極作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：橋梁；連續(xù)剛構(gòu)；設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：U448.23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一、連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
在橋梁工程中，剛構(gòu)具體就是指用剛接來替代鉸接的一種橋跨結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)剛構(gòu)橋梁是連續(xù)梁橋與T形鋼構(gòu)橋梁的完美結(jié)合，其兼具這兩類橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)整體性超強(qiáng)、外觀造型簡(jiǎn)潔大方、行車和抗震性良好，并且整體造價(jià)也相對(duì)較低，施工方法也比較成熟，結(jié)構(gòu)本身還具有較大的跨越能力，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)能力較強(qiáng)。正因連續(xù)剛構(gòu)的這些優(yōu)點(diǎn)，使其在實(shí)際工程項(xiàng)目建設(shè)中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。早在上個(gè)世紀(jì)60年代開始，前聯(lián)邦德國(guó)便采用懸臂澆筑法在萊茵河上建成了沃爾姆斯橋和本道夫橋，這兩座橋梁結(jié)構(gòu)的主跨徑分別為114.2m和208.0m，均是采用薄壁橋墩替代T形剛構(gòu)橋的組大橋墩，中孔為剪力鉸、邊孔為連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。此類橋型可以是連續(xù)剛構(gòu)橋的雛形，這是因?yàn)樗闹饕芰μ匦砸呀?jīng)非常接近于連續(xù)梁橋。自此之后，日本在上世紀(jì)70年代相繼修建了浦戶大橋、彥島大橋和濱名大橋，這三座橋梁的主跨徑分別是230m、236m和240m，均為帶鉸的連續(xù)剛構(gòu)橋梁。因?yàn)門形剛構(gòu)橋的鉸接構(gòu)造相對(duì)比較復(fù)雜，在溫度以及徐變作用的影響下，會(huì)使鉸內(nèi)產(chǎn)生出一定的剪應(yīng)力和整體結(jié)構(gòu)次內(nèi)力，若是預(yù)拱度設(shè)計(jì)的不合理，很有可能造成橋面縱坡呈折線形，這對(duì)于行車安全非常不利，所以在當(dāng)時(shí)便產(chǎn)生出了取消鉸接構(gòu)造的連續(xù)剛構(gòu)體系橋梁的想法，其中較具代表性的有澳大利亞的門道橋，該橋主跨徑為260m，還有挪威的拉夫特通道橋，主跨徑為298m。
就我國(guó)而言，由于受諸多方面因素的制約，在早期的公路工程建設(shè)中，里程數(shù)較少、載重量低，公路項(xiàng)目主要以小規(guī)模為主，與之相應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)也多以簡(jiǎn)支梁和拱橋?yàn)橹?。近些年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展速度，為了滿足不斷增長(zhǎng)的交通運(yùn)輸量，高等級(jí)公路工程項(xiàng)目建設(shè)日益增多，與普通公路不同，高等級(jí)公路對(duì)于路線線形指標(biāo)的要求比較高，這是這一原因推動(dòng)了我國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展，各類橋梁結(jié)構(gòu)不斷被引入國(guó)內(nèi)，其中也包括了連續(xù)剛構(gòu)橋。1990年我國(guó)正式建成了首座連續(xù)剛構(gòu)橋，即廣州洛溪大橋，該橋的主跨徑為180m，在當(dāng)時(shí)來講，是橋梁跨徑上的一次突破，自此之后，隨著公路工程建設(shè)的不斷加快，連續(xù)剛構(gòu)橋的數(shù)量也隨之大幅度增多，較具代表性的有重慶石板坡長(zhǎng)江大橋復(fù)線橋，該橋主跨徑為330m，蘇州長(zhǎng)江大橋輔航道橋，其主跨徑為268m等等。
二、連續(xù)剛構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
橋梁設(shè)計(jì)屬于一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，想要使一座橋梁順利建成并具有良好的使用效果，就必須認(rèn)真做好設(shè)計(jì)工作，并在設(shè)計(jì)過程中充分考慮各個(gè)方面的因素，只有這樣才能設(shè)建造出真正完美的橋梁。下面本文從連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要方面對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行論述。
（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，承載力設(shè)計(jì)是比較重要的環(huán)節(jié)，尤其是大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋，其承載力設(shè)計(jì)更為重要。
1.主梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)本身的腹板高度相對(duì)較低，所以不需要設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力，只需要采用普通的鋼筋便可以達(dá)到良好的抗剪效果。需要注意的是，若是橋梁結(jié)構(gòu)懸臂長(zhǎng)度相對(duì)較短時(shí)，不應(yīng)設(shè)計(jì)橫橋向預(yù)應(yīng)力。
2.主墩設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在連續(xù)剛構(gòu)橋的主墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常的做法都是采用薄壁空心橋墩，并使橫橋向橋墩的兩側(cè)呈圓弧面，具體設(shè)計(jì)時(shí)，順橋向的寬度應(yīng)控制在3m以內(nèi)，承臺(tái)厚度應(yīng)控制在2.8m，建議采用樁柱式設(shè)計(jì)。
3.護(hù)欄設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在對(duì)橋梁護(hù)欄結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可采用現(xiàn)澆混凝土的方法，同時(shí)為了進(jìn)一步降低因混凝土熱脹冷縮對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)變形的影響，可在橋面上每間隔一定的距離設(shè)置一條伸縮縫，并加設(shè)溫度縫。
（二）預(yù)應(yīng)力控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在連續(xù)剛構(gòu)橋梁中，應(yīng)力設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。大量工程實(shí)踐表明，引起連續(xù)剛構(gòu)橋橋身變形的主要原因是橋梁自重，而預(yù)應(yīng)力的張拉效果則能夠有效減少橋身對(duì)底板的壓應(yīng)力。為此，在計(jì)算預(yù)應(yīng)力作用引起的橋梁結(jié)構(gòu)變形時(shí)，不可以只采用直接剛度法對(duì)橋身的變形度進(jìn)行計(jì)算，還要考慮橋梁本身自重的影響。在橋身應(yīng)力控制的設(shè)計(jì)過程中，影響主梁應(yīng)力效果的主要因素是彎矩和剪力，所以應(yīng)當(dāng)將橋身主梁截面的正應(yīng)力以及支點(diǎn)附近的主拉應(yīng)力作為控制重點(diǎn)。在具體工程中，還應(yīng)充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況和所用材料的特性，這樣才能使應(yīng)力控制設(shè)計(jì)更加合理。
（三）線性控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)
由于連續(xù)剛構(gòu)橋梁的跨徑一般都比較大，所以，線性控制較為重要。在該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，主梁結(jié)構(gòu)的立模標(biāo)高對(duì)懸臂的影響較大，其直接關(guān)系到主梁線形的平順性。在對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)盡可能貼合實(shí)際去考慮各方面因素的影響，這樣才能確保線性設(shè)計(jì)效果達(dá)到最佳。通常情況下，各個(gè)參數(shù)會(huì)隨著懸臂的伸長(zhǎng)而加大對(duì)擾度的影響，這樣一來，在施工階段會(huì)由于節(jié)段重量的增大引起掛藍(lán)變形，所以，應(yīng)當(dāng)充分考慮到掛藍(lán)附近變形和擾度變形，并對(duì)其參數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，然后以此為據(jù)對(duì)立模標(biāo)高的計(jì)算公式進(jìn)行修正。
（四）施工設(shè)計(jì)要點(diǎn)
橋梁設(shè)計(jì)與施工有著非常密切的關(guān)系，設(shè)計(jì)的合理與否直接影響施工質(zhì)量，所以在連續(xù)剛構(gòu)橋施工設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到原材料的選用和施工操作規(guī)范的設(shè)計(jì)，這是確保橋梁能夠順利建成的重要部分。首先，在混凝土材料的選擇上，橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量選用標(biāo)號(hào)較高的混凝土，在無(wú)特殊要求的前提下，建議采用50#混凝土，承臺(tái)則采用30#混凝土即可，樁基最好采用30#的混凝土。由于混凝土的熱脹冷縮性會(huì)在一定上影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體使用壽命。我國(guó)不同的地方日常溫差較大，在計(jì)算分析時(shí)，必須考慮這一因素，可按照預(yù)埋傳感器的實(shí)測(cè)溫度推導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果，并根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)對(duì)梁段的立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整；其次，鋼筋的選擇。當(dāng)鋼筋直徑大于10mm時(shí)，應(yīng)選用Ⅱ級(jí)鋼筋，當(dāng)直徑小于10mm時(shí)，宜采用Ⅰ級(jí)鋼筋。工程施工中使用的全部鋼筋均必須符合國(guó)家現(xiàn)行的GB1499-2008中的有關(guān)規(guī)定要求。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：橋墩設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；分析
【分類號(hào)】：U445.57
目前，我國(guó)正大力推進(jìn)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在此背景下，橋梁建設(shè)活動(dòng)愈加頻繁。值得一提的是，對(duì)于鐵路專線而言，橋梁是不可或缺的組成部分，橋梁總長(zhǎng)大約為線路總長(zhǎng)的三分之一。隨著橋梁建設(shè)的持續(xù)升溫，橋梁橋墩設(shè)計(jì)也引起了業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。橋梁橋墩設(shè)計(jì)是橋梁建設(shè)活動(dòng)的關(guān)鍵組成部分，下文將針對(duì)其要點(diǎn)展開分析和思考。
1.工程概況
某城際軌道，其正線采用雙線設(shè)計(jì)（間距4.5m），最高允許時(shí)速200km/h，其橋梁部分的信息如下：一，應(yīng)用了大量的、32m跨徑的雙箱單室簡(jiǎn)支梁；二，橋墩被設(shè)計(jì)成花瓶式，另外，在橋墩外側(cè)留置了一道10cm深的裝飾槽[1]。
在實(shí)際施工中，考慮到橋墩結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較小，所以，應(yīng)該對(duì)該橋墩的整體受力情況展開深入的分析和思考，從而確保橋梁的使用性和安全性，最終保證整條軌道的正常運(yùn)營(yíng)。
2.設(shè)計(jì)原則
2.1荷載設(shè)計(jì)
對(duì)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮荷載類型，還應(yīng)考慮車輛制式。具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，雙線列車荷載按照百分之百進(jìn)行計(jì)算，不采取相關(guān)的折減處理；至于制動(dòng)力部分，則按照列車豎向靜活載的百分之十五進(jìn)行計(jì)算，另外，如果考慮離心力的影響時(shí)，則需要按照列車豎向靜活載的百分之十進(jìn)行計(jì)算。
2.2位移控制
對(duì)橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其剛度設(shè)計(jì)一直以來都是研究的重點(diǎn)。當(dāng)橋墩的剛度設(shè)計(jì)超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致造價(jià)偏高的問題；當(dāng)橋墩的剛度設(shè)計(jì)低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則會(huì)帶來不夠舒適，甚至不夠安全的問題。在剛度設(shè)計(jì)過程中，尋求一個(gè)平衡點(diǎn)便顯得尤為重要了。在設(shè)計(jì)過程中，做好墩頂彈性水平位移的有效控制能夠很好地解決橋墩剛度設(shè)計(jì)的問題[2]。
3.橋墩設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1景觀設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)橋梁建設(shè)提出了更高的要求，要求橋墩設(shè)計(jì)，一方面滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，另一方面能和所處環(huán)境保持高度的協(xié)調(diào)一致。所以，在確定橋墩造型的過程中，應(yīng)結(jié)合保護(hù)自然環(huán)境的考量，盡量做到少些破壞，多些和諧，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：一，和梁部保持高度協(xié)調(diào)；二，造型具有一定的藝術(shù)性；三，便于施工；四，實(shí)用性較強(qiáng)；五，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、維修方便。
對(duì)橋墩造型展開相關(guān)的優(yōu)化計(jì)算，設(shè)計(jì)出最佳的橋墩斷面形式，與此同時(shí)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的大小進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其在允許的范圍內(nèi)盡量小，如此一來，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)周邊自然環(huán)境的有效保護(hù)。實(shí)例中，橋墩被設(shè)計(jì)成花瓶式，且呈流線型，在截面拐點(diǎn)相較部位應(yīng)用了圓弧狀的連接，凸顯了橋墩外形所具有的曲線美感。 橋墩的這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了中西文化的有機(jī)交融，散發(fā)出了濃郁的時(shí)代氣息，給人一種良好的視覺感受[3]。
3.2動(dòng)力分析
動(dòng)力分析主要包括三大內(nèi)容：第一，對(duì)花瓶式橋墩展開仿真分析；第二，對(duì)雙線簡(jiǎn)支梁橋的動(dòng)力特性展開方針分析；第三，對(duì)列車走行性展開仿真分析。
按照相關(guān)鑒定方法以及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，決定采用兩大指標(biāo)（一是脫軌系數(shù)，二是輪重減載率）以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行安全性進(jìn)行有效判斷，與此同時(shí)，運(yùn)用Sperling指標(biāo)以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車舒適性的客觀評(píng)價(jià)。
由表2可知，在乘坐舒適度方面，以上四種情況全部符合良好的標(biāo)準(zhǔn)，由此可見，本文所設(shè)計(jì)的花瓶式橋墩以及整個(gè)橋梁，既符合動(dòng)力特性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又符合列車走行性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，還符合安全性以及舒適性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1墩頂水平線剛度
為了達(dá)到實(shí)際受力的相關(guān)要求，應(yīng)做好墩頂縱向水平線剛度的有效控制。如果保證其擁有足夠的橫向剛度，那么橫向振動(dòng)問題便得到了有效解決，橋梁的穩(wěn)定性便得到了有效保證，如此一來，列車的安全性以及舒適性便得到了大幅提升，另外，還有助于養(yǎng)護(hù)維修工作強(qiáng)度的降低以及相關(guān)費(fèi)用的減少。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)簡(jiǎn)支梁連續(xù)梁墩頂最小縱向水平線剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)保證其最小值符合表1的要求[5]。
表1 墩頂最小水平線剛度限值
3.3.2三種不同類型橋墩的縱向水平力分配問題
固定墩墩頂縱向水平力——所有縱向力；非固定墩墩頂縱向水平力——支座摩阻力；聯(lián)間墩墩頂縱向水平力——墩頂縱向兩排支座摩阻力之差。
3.3.3橋墩各部的構(gòu)造
為有效解決頂梁維修問題以及支座更換問題，通常采用以下三種方法：一，對(duì)支承墊石帽以及托盤的截面進(jìn)行加高處理；二，對(duì)矩形截面四周進(jìn)行抹圓角處理；三，在頂帽上進(jìn)行排水坡的合理設(shè)置。
梁底、墩頂之間的距離通常設(shè)計(jì)為60cm。對(duì)墩身截面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持三大原則，一是和梁部相協(xié)調(diào)，二是施工簡(jiǎn)單，三是養(yǎng)護(hù)方便，除此之外，還應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行截面形狀的有效選?。ň匦位蛘邎A端形）。
為橋墩結(jié)構(gòu)增加某些附屬設(shè)施，其目的在于方便梁部與支座這兩大部位的相關(guān)檢查以及維修工作，如在墩頂?shù)趸@設(shè)計(jì)，又或者在墩頂凹槽設(shè)計(jì)。吊籃一般由角鋼支架制作而成，拆卸或者更換都極為方便，至于吊籃的人行布板通常由鋼板充當(dāng)。值得一提的是，可在墩頂凹槽部位設(shè)計(jì)一個(gè)爬梯以實(shí)現(xiàn)與梁端部底板的有效相連，其能夠?yàn)闄z修工作提供極大的便利，大多數(shù)情況下，將其設(shè)置在活動(dòng)支座的一方，如此一來，充分體現(xiàn)了以人為本的原則。
4.耐久性設(shè)計(jì)
對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)充分關(guān)注橋墩的耐久性設(shè)計(jì)。相關(guān)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范給橋梁結(jié)構(gòu)的使用年限提出了具體的要求，即以一百年為目標(biāo)。值得一提的是，在客運(yùn)專線的橋梁及橋墩設(shè)計(jì)中，普遍存在鋼筋的設(shè)置，所以，在設(shè)計(jì)過程中，更要充分體現(xiàn)其耐久性。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，影響其耐久性的因素通常包括以下幾個(gè)方面：一，材料的性能；二，結(jié)構(gòu)的構(gòu)造；三，施工質(zhì)量；四，維修養(yǎng)護(hù)等。對(duì)橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為保證其具有足夠的耐久性，應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)問題予以重點(diǎn)考慮：一，所采用的混凝土應(yīng)具有較高性能，不管是均勻性，還是密實(shí)性，又或者抗裂性均應(yīng)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；二，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，采取針對(duì)性的構(gòu)造措施；三，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)做好骨料質(zhì)量的有效控制，對(duì)其展開成分分析以及堿活性試驗(yàn)，避免堿骨料反應(yīng)的出現(xiàn)；四，在進(jìn)行預(yù)埋件的施工時(shí)，應(yīng)做好防腐工作；五，應(yīng)為橋墩設(shè)置必要的附屬構(gòu)件，如吊籃或者檢查梯，以便于運(yùn)營(yíng)期間保養(yǎng)、維修工作的開展[6]。
5.結(jié)語(yǔ)
就我國(guó)目前情況而言，由于橋墩設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)剛剛推行不久，所以，相關(guān)設(shè)計(jì)存在很大的難度。作為橋墩設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該將相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落到實(shí)處，不僅要保證工程的質(zhì)量，而且要控制工程造價(jià)，還要加快施工進(jìn)度。在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分考慮實(shí)際需求，如提高或保證列車運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性以及舒適性等。只有對(duì)橋墩設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)，才能促使橋墩設(shè)計(jì)水平的進(jìn)一步提高。
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