只要是桥梁工程类的学术论文就行
桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 从桥梁的原始雏形——堤梁(及在浅滩溪涧中筑起一个个石堤,堤间流水,人从石堤上跨越)、独木桥、浮桥(架设在船只上的桥)和石拱到现在超千米跨度的悬索桥,桥梁工程在几千年的时间里发展可谓翻天覆地。然而桥梁工程能拥有这翻天覆地的发展取决于工程材料和工程技术迅猛发展的有力推动。在原始社会里,懵然无知的古人类还只是追求有一个起身的洞穴和能填饱肚子的食物,还不会想到桥。然而随着社会的发展,人类文明的进步,交通的不断发展,人们开始创造了桥。然而那时工程材料的使用仅限于天然的木和石块,且工程技术非常落后,所以人们只能建造简单的桥——堤梁、独木桥和简单的石拱。世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛,是一座用石块干垒的单孔石拱桥,距今3500年左右建成。我国古代桥梁工程技术的发展在当时处于世界领先地位。公元590——608年建造在河北省赵县(叫)河上留存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。该桥全长,桥面宽约10m,采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高。拱上设有4个小拱,既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧洲同类桥约1000年。近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间。这个时期内土木工程的主要特征有:——有力学和结构理论作为指导;——砖、瓦、木、石等结构建筑材料得到日益广泛的使用;混凝土、钢材、钢筋混凝土及早期的预应力混凝土得到发展;——施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快。在这个时期内,以下几件大事对桥梁工程的影响巨大: (1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论。 (2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律它们是土木工程设计理论的基础。 (3)瑞士数学家欧拉1744年出版《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 (4)1824年英国人阿斯普.丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产。这是形成混凝土的主要材料,使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 (5)1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法,似的钢材得以大量生产,并愈来愈多地应用于土木工程。 (6)1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法应用到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端。1875年他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥。 (8)1779年英国用铸铁建成跨度为的拱桥;1826年英国用锻铁建成跨度为177m的悬索桥;1883年美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥——布鲁克林桥;1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式刚架桥,这样,现代桥梁3种基本形式(梁桥、拱桥、悬索桥)相继出现。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 由于更多新技术新材料的出现,现代桥梁工程的发展尤其迅速,世界各国相继建造出超千米的桥梁。世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥——西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双面辐射形密索布置. 世界第一的悬索桥——日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连.这座大桥全长3190M,中央跨度1990m于1998年竣工.它可以承受里氏级地震.目前中国在建的一批公路桥梁,无论是桥梁的数量还是工程规模、技术难度、科技含量,都代表着当今世界的先进水平,创造了中国建桥史之最。据悉,这些桥梁主要有:阳逻长江大桥,主跨1280米的悬索桥;南京长江三桥,主跨648米的斜拉桥;润扬长江公路大桥,跨江连岛的主跨1490米悬索桥和406米斜拉桥组合;深圳湾跨海大桥,主跨180米独塔单索面斜拉桥;苏通长江公路大桥,主跨1088米的斜拉桥,居世界第一;杭州湾跨海大桥,按双向六车道高速公路标准建设,全长36公里,是世上在建最长的公路跨海大桥。一个国家同时在建这么多世界级桥梁,在世界上不多见。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等),将继续作充分的研究,使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中,使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面,对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位;引用自升式水上平台克服深水基础的困难;利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面,要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然,以便延长桥梁的使用寿命。 桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下,遵循适用、安全、经济与美观的原则,不断的向前发展。人们除了要求桥的功能完善,还讲求桥的外形美观、有艺术性 ,桥梁地建造将更加复杂化,更加艺术化,桥梁的未来将更加多元化,是现代桥梁更现代,还是旧式桥梁的复兴,值得期待! 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。 在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。 我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。 1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。 广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。 1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。 在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。而九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。 改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
写作思路:可以根据现如今中国桥梁建设的发展水平进行阐述,可以从技术创新体制建设方面这个角度出发进行描述,中心要明确等等。
正文:
现如今,我国的桥梁建设事业飞速发展,如何利用现有的设备来满足人民对交通便利的需求,成为桥梁建设所要面对的主要问题。相信随着施工施工技术的发展、经验的积累及计算软件的普及,会出现更多更好的公路桥梁施工方法。
由于我国仍处于社会主义初级阶段,我国桥梁施工单位与其他一些企业一样,工作任务仍要靠上级直接下达命令,所要做的科研项目和技术改进还要靠有关部门立项拨款才可进行后续工作,而当桥梁施工完成后又往往束之高阁,只有一小部分能产生应有的可观效益。自从中国加入世贸组织以来,由于受国际关系的影响,我国桥梁建设行业与真正的国际标准要求还是存在很大的距离。这使得企业在桥梁施工的技术创新方面的紧迫感和积极性都大打折扣。
首先,在技术创新体制建设方面出现了缓慢进展的局势。虽然国家有关部门已经明令要求大型桥梁施工单位要建立以技术为中心的一种系统的创新体系,但仅仅有一小部分的企业响应了国家的号召,大部分桥梁施工单位仍选择维持旧有的施工技术体制,甚至有些企业仅仅在表面上建立了技术中心,而实际上却没有按新的体系运行。
其次,桥梁施工单位对技术创新工作的重视程度还是不够。由于施工建设市场的不完善和一些不良的施工风气的影响,许多人认为只要能拿下桥梁施工工程就可以把一系列的任务都能完成,这也就造成了他们重经营轻技术问题的产生。
除了以上两个方面,施工技术创新的投入还是不够。这也就导致了技术创新的积极性不够,多数桥梁施工单位对于科技的投入量不够,技术进步速度受到不同程度的影响,造成了产业升级相应滞缓。
施工人员可以利用强制式来对混凝土的拌制,需要注意的是拌制时间一定要达到施工要求,拌制时间既不能太长,也不能太短。因为搅拌时间如果过短,那么混凝土的混合将不会均匀,而搅拌时间如果过长,那么将会破坏混凝土原材料的结构。
同时,在混凝土搅拌的过程中,一定要严格的控制加水量和外加剂的用量。只有科学的控制水灰比例,减少混凝土的干缩量。只有把混凝土拌制均匀,才能达到混凝土的设计强度,从而满足桥梁施工的需要。
良好的混凝土施工技术不仅能降低混凝土内部的温度,还能减少混凝土的内外温差,这样会使由温度造成的裂缝产生几率得到降低。施工人员可以利用插入式振动器的振实来进行混凝土浇筑的过程,在这个环节,是不允许过振现象所导的混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中问题的出现,也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、裂缝等质量问题。
在每次地振捣部位振动直到混凝土停止下沉不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆,才可以徐徐提起振动器。总之,混凝土的振捣应引起施工人员足够重视,只有混凝土振捣的结果符合要求,才能使桥梁的施工质量得到保证。
裂缝是桥梁施工的主要病害,那么对于防止裂缝产生的关键在于混凝土的养护。混凝土浇筑收浆完成后应及早进行洒水养护,保持混凝土表面处于湿润的状态。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土空心板在浇筑完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝。
在桥梁工程的施工期间,预应力的检查结果一切正常。但在后期的相邻标段的现浇梁施工时,却发现梁顶面的高程出现异常,这很可能是由于边墩顶内侧支座脱空造成的。在对桥梁预应力问题的处理中,桥梁施工单位面临着巨大的压力, 桥梁的基础、桥墩、现浇梁施工的各个工序都会造成预应力问题的发生。
在桥梁可以通车后,气温回升会造成桥梁弯处梁不同程度发生了支座脱空现象, 使桥面伸缩缝受到严重的损害而使路面无法正常行车。支座脱空的处理方法是十分困难和复杂的,需要将箱梁整体起顶后进行支座位移,同时要对墩帽及桥墩进行加宽处理,基础要增加钻孔桩。匝道被迫封闭,处理时间长达半年。
局部蜂窝问题的产生主要是因为混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎达到了最低点。在桥梁的使用过程中,如果发生局部蜂窝问题,会导致它所承受能力极大地减少,并且遭受腐蚀而造成重大的损伤的几率更大,大大地降低了桥梁施工工程的承载力和耐久性。
现如今,我国的桥梁施工建设如火如荼,如何利用现有的施工技术来满足人民对交通便利的需求成为桥梁建设所要解决的主要问题。相信随着施工技术的发展、经验的积累,会出现更多更好的桥梁施工方法,为国家和人民的财产安全提供更有效的保障。
桥梁吊杆疲劳问题及分析方法研究综述工学论文
摘要:吊杆是把桥面系的恒载与活载传递到拱肋的关键受力构件,它的使用正常与否,关系到桥梁的整体寿命和安全。随着经济的发展,一方面越来越多的桥梁设计成了公轨两用桥梁,另一方面交通流量急剧增加,由于公轨两用桥梁结构较轻,跨度大,在轻轨列车和很多汽车同时通过大跨度桥梁时,桥梁可能产生较大的振动,吊杆的应力变化幅度将会很大,进行疲劳分析是十分必要的。
关键词:桥梁;疲劳;吊杆;共轨两用桥
一、桥梁吊杆的破损现状
自1858年第一座带吊杆的系杆拱桥建成以来,世界上这类桥型发展迅猛,在中国情况更是如此。1960年兰州至新疆铁路昌吉桥(主跨56m)建成后,我国修建了大量的带吊杆拱桥。据不完全统计,迄今为止,我国已建成带吊杆的中、下承式拱桥达70余座,仅四川和重庆地区就达30多座。随着钢结构的广泛使用,这种趋势将持续下去,上海卢浦大桥、拉萨柳梧大桥的建设就是最好的佐证。
中、下承式拱桥吊杆是把桥面系的恒载与活载传递到拱肋的关键受力构件,它的使用正常与否,关系到桥梁的整体寿命和安全。然而,由于受当前设计理论,科学技术和工业水平发展进程的制约,桥梁吊杆吊具的设计、制造、防护、安装、服役、维护、健康诊断、拆换乃至设计寿命的确定、使用一段时间后剩余寿命的预测等等,皆无明确、统一的规范。在大量的中、下承式拱桥和斜拉桥的吊杆设计、营运、维护、拆换、修复过程中,主要依据设计者的主观判断,缺乏公认的准则,以致吊杆失效造成的桥梁损坏和事故时有发生。
1967年12月15日,美国西佛吉利亚州的PoiniPleasant大桥在没有任何征兆的情况下突然倒塌,造成桥上31辆汽车坠落,46人死亡。该桥是一主跨为的悬索桥,其大缆是眼杆链,眼杆材料是经过热处理的碳钢,事故原因正是眼杆在孔眼处断裂。断裂发生的主要原因是眼杆孔眼处发生应力腐蚀(拉应力使晶间出现裂纹,裂纹凭毛细管作用,将空气中的HZS和盐类吸入,使腐蚀加剧)和腐蚀疲劳(裂纹因多次承受拉应力而穿过晶粒);但孔眼位于隐蔽位置,其裂纹无法检查也是导致这次事故的一个原因。从此美国将这一类桥梁封闭不用,也不许新建桥梁再用这一桥式;帕斯克.肯捏威科桥仅通车7年即被迫换索;1903年,纽约威廉斯堡桥建成后,分别于1921、1924、1963年对主缆和吊杆进行过全面修补;美国Pasco-Kennewick桥,建成仅3-5年,拉索失效拆换,原计划寿命为25年;
德国汉堡KohlbrandEstuary桥通车几年即被迫全部更换斜缆,其费用相当于建桥总费用的一半,造成相当大的经济损失。
1994年10月21日,韩国汉城的圣水桥突然断裂。该桥是一悬臂静定钢析梁,主跨120m,两端伸出的悬臂各长36m,悬挂跨跨度为48m.悬挂跨两端的吊杆截面呈工字形,翼缘板厚度为18mm,为了让吊杆上端采用销钉连接,应将翼缘板与52mm厚的竖板进行对接焊(销钉孔是在竖板内设置)。按照正常的工艺规则,在施焊前应该在翼缘板和竖板都开坡口,两面施焊且必须熔透,然后再进行机加工,使表面平顺。可是,由于该桥建造时对焊接工艺的要求不严,施焊前没有开坡口。而该对接焊又是被节点板所盖住,裂缝很难被检查出来,这便是断裂事故突然发生的原因。该桥在1979年10月建成通车,发生事故时仅仅使用了15年。
著名的委内瑞拉Maracaibo桥,使用16年后,斜缆失效,全部换索,耗资达5000万美元。
中国广州海印大桥建成6年后,斜拉索断裂导致全部换索;济南黄河公路桥使用13年后,20%索面严重锈蚀,不得不换掉272根旧索,安装248根新索,历时62天;虎门大桥刚刚建成便发现索有锈蚀;红水河铁路桥使用20年后,因锈蚀严重,不得不全部换索。
2001年11月7日清晨,宜宾金沙江桥连续桥面两端的短吊杆先后断裂,局部桥面坠落江中。该桥为中承式拱桥,采用飘浮式连续桥面,桥面两端设伸缩缝,由于短吊杆离伸缩缝的距离太近,当桥面在断缝处发生反复的纵向位移时,短吊杆反复发生剪切变形,产生较大的应力幅值,导致其发生疲劳断裂。其次,设计时应使潜在的疲劳裂纹开裂处易于被发现,但该桥的开裂点却封闭在硫磺粘结料中,裂纹不易被发现,而且由于封闭设计的不合理,造成雨水常年积于其中,再加上大气的腐蚀性介质又加速了这一开裂过程。该桥是在1990年7月1日正式通车,事故发生时仅仅使用了11年半。
二、桥梁吊杆的疲劳破坏机理
所谓疲劳,通常指在交变荷载的反复作用下,结构在低于名义应力情况下断裂破坏的现象。
一般地说,疲劳破坏经历三个阶段:裂纹的形成、裂纹的缓慢发展和最后的迅速断裂。钢结构主要是最后两个阶段,因为结构内总会有内在的细小缺陷,这些缺陷促使裂纹的形成。
疲劳破坏的产生必须是应力反复、拉应力及塑性应变三者同时存在。3者缺一均不能形成疲劳破坏。满足这三个条件,应力平均值即使在抗拉强度或屈服点以下也可能产生疲劳破坏。
腐蚀介质与循环应力交互作用,大大降低了材料和构件的疲劳强度。腐蚀介质和静应力共同作用产生的腐蚀破坏称为应力腐蚀;腐蚀介质与循环应力先后作用产生的.疲劳破坏称为预腐蚀疲劳;腐蚀介质与循环应力同时作用产生的腐蚀破坏现象称为腐蚀疲劳。应力腐蚀是一种由于缓慢的裂纹扩展而导致的破坏过程,它与疲劳破坏过程很相似,但这时只有静应力,而无循环应力,所以又称为静疲劳。预腐蚀疲劳是腐蚀介质与循环应力未同时作用,它只是两种过程的机械组合。而腐蚀疲劳则是一种腐蚀介质和循环应力联合作用、互相促进的破坏过程。在腐蚀疲劳时,循环应力增强介质的腐蚀作用,而腐蚀介质又加快了循环应力下的疲劳破坏,因而二者共同作用更加有害。
对于腐蚀疲劳,按照腐蚀介质的状态和性质,又可分为气相疲劳和水介质疲劳。严格讲来,只有在真空中的疲劳才是纯疲劳。空气本身就是腐蚀介质,材料在空气中短寿命时,上述4种情况的疲劳强度相差很小;而长寿命时则有很大差别,按疲劳强度由高到低的顺序为:真空疲劳、空气疲劳、预腐蚀疲劳和腐蚀疲劳。长寿命时的腐蚀疲劳强度随试样材料和腐蚀介质的不同,可以是空气疲劳强度的10%~100%,碳钢和中低合金钢在腐蚀介质中疲劳极限降低1/3~8/9,而不锈钢仅降低10%。
系杆拱桥的吊杆破损是疲劳和腐蚀共同作用的结果,在反复高应力的作用下,吊杆的疲劳为腐蚀创造条件,加速腐蚀的进行;反过来,腐蚀会降低吊杆的抗疲劳能力,使得吊杆更加容易发生疲劳破损。因此,在桥梁设计时,不仅仅要使吊杆满足强度要求,而且要使吊杆具有足够的抗疲劳能力。
三、疲劳分析方法的研究现状
随着交通运输的不断发展以及桥梁跨度不断增加,交通流量以及车型不断变化,同时焊接及低合金结构逐步被引用于桥梁中,致使桥梁的疲劳问题日渐突出,吸引了约来越多的学者对此开展了研究。
陈兵,赵雷等在对拉萨柳梧大桥吊杆进行疲劳寿命研究时,采用童乐为等建立的城市桥梁荷载谱,通过每类车辆对吊杆的影响线加载获取吊杆的应力历程,再由每类车型出现的概率和总的交通量得到吊杆的应力谱,最后通过已有的S-N曲线和Palmgren一Miner准则得到吊杆的剩余寿命。
黄华钢采用Matlab程序,利用童乐为等建立的城市桥梁荷载谱筋及BS540O荷载谱模拟了随机车流,通过随机车流对某20m跨简支T梁加载对该混凝土梁桥的动力性能进行了分析,并对该梁的混凝土及钢筋进行了疲劳寿命评估。
王春生在对铆接钢桥进行剩余寿命与使用安全评估时,首先通过实桥进行交通流量进行调查获取了该桥的车辆荷载谱,通过该荷载谱模拟了通过桥梁的随机车流,最后铆接钢桥进行剩余寿命和安全评估。
郑晓燕在对吴堡黄河大桥杆件进行分析时,首先依据交通部门提供的数据建立了荷载谱,基于蒙特卡洛原理模拟了通过桥梁的随机车流,将车流在构件影响线上加载获得应力历程,采用雨流法得到杆件的应力谱,最后通过选取S-N曲线对杆件进行了剩余寿命评估。
综上所述,同时考虑铁路荷载和公路荷载,当前对公轨两用大桥在列车和汽车同时作用下吊杆的疲劳问题的研究还很少。而且随机车流也未考虑车道分布的影响。因此有必要展开大跨度桥梁同时在轻轨及汽车作用下吊杆的疲劳分析。
参考文献:
[1]英国标准BS5400(1978一1983).钢桥、混凝土桥及结合桥(第一篇:疲劳设计使用规则).西南交通大学出版社.
[2]辛济平,万国朝,张文,鲍卫刚等译.美国公路桥梁设计规范,第一版,1994.北京:人民交通出版社.1997.
[3]中华人民共和国铁道部.铁路桥梁钢结构设计规范.中国铁道出版社,2005.
桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 从桥梁的原始雏形——堤梁(及在浅滩溪涧中筑起一个个石堤,堤间流水,人从石堤上跨越)、独木桥、浮桥(架设在船只上的桥)和石拱到现在超千米跨度的悬索桥,桥梁工程在几千年的时间里发展可谓翻天覆地。然而桥梁工程能拥有这翻天覆地的发展取决于工程材料和工程技术迅猛发展的有力推动。在原始社会里,懵然无知的古人类还只是追求有一个起身的洞穴和能填饱肚子的食物,还不会想到桥。然而随着社会的发展,人类文明的进步,交通的不断发展,人们开始创造了桥。然而那时工程材料的使用仅限于天然的木和石块,且工程技术非常落后,所以人们只能建造简单的桥——堤梁、独木桥和简单的石拱。世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛,是一座用石块干垒的单孔石拱桥,距今3500年左右建成。我国古代桥梁工程技术的发展在当时处于世界领先地位。公元590——608年建造在河北省赵县(叫)河上留存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。该桥全长,桥面宽约10m,采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高。拱上设有4个小拱,既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧洲同类桥约1000年。近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间。这个时期内土木工程的主要特征有:——有力学和结构理论作为指导;——砖、瓦、木、石等结构建筑材料得到日益广泛的使用;混凝土、钢材、钢筋混凝土及早期的预应力混凝土得到发展;——施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快。在这个时期内,以下几件大事对桥梁工程的影响巨大: (1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论。 (2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律它们是土木工程设计理论的基础。 (3)瑞士数学家欧拉1744年出版《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 (4)1824年英国人阿斯普.丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产。这是形成混凝土的主要材料,使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 (5)1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法,似的钢材得以大量生产,并愈来愈多地应用于土木工程。 (6)1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法应用到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端。1875年他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥。 (8)1779年英国用铸铁建成跨度为的拱桥;1826年英国用锻铁建成跨度为177m的悬索桥;1883年美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥——布鲁克林桥;1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式刚架桥,这样,现代桥梁3种基本形式(梁桥、拱桥、悬索桥)相继出现。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 由于更多新技术新材料的出现,现代桥梁工程的发展尤其迅速,世界各国相继建造出超千米的桥梁。世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥——西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双面辐射形密索布置. 世界第一的悬索桥——日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连.这座大桥全长3190M,中央跨度1990m于1998年竣工.它可以承受里氏级地震.目前中国在建的一批公路桥梁,无论是桥梁的数量还是工程规模、技术难度、科技含量,都代表着当今世界的先进水平,创造了中国建桥史之最。据悉,这些桥梁主要有:阳逻长江大桥,主跨1280米的悬索桥;南京长江三桥,主跨648米的斜拉桥;润扬长江公路大桥,跨江连岛的主跨1490米悬索桥和406米斜拉桥组合;深圳湾跨海大桥,主跨180米独塔单索面斜拉桥;苏通长江公路大桥,主跨1088米的斜拉桥,居世界第一;杭州湾跨海大桥,按双向六车道高速公路标准建设,全长36公里,是世上在建最长的公路跨海大桥。一个国家同时在建这么多世界级桥梁,在世界上不多见。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等),将继续作充分的研究,使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中,使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面,对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位;引用自升式水上平台克服深水基础的困难;利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面,要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然,以便延长桥梁的使用寿命。 桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下,遵循适用、安全、经济与美观的原则,不断的向前发展。人们除了要求桥的功能完善,还讲求桥的外形美观、有艺术性 ,桥梁地建造将更加复杂化,更加艺术化,桥梁的未来将更加多元化,是现代桥梁更现代,还是旧式桥梁的复兴,值得期待! 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。 在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。 我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。 1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。 广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。 1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。 在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。而九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。 改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
桥梁主要手段是预应力
为防止或减轻震害,提高结构抗震能力,对结构构造所作的改善和加强处理,通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥,要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块,以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性,增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施;⑦须特别重视施工质量,如施工接缝处的强度保证等;⑧在重要的大桥上,必要时需采用减震消能装置,如橡胶垫块,特制的消能支座等。地震具有突发性与毁灭性,一次地震,持续时间往往只有几十秒,却会造成巨大的生命财产损失,这是其它自然灾害无法相比的。历来是严重危害人类的大自然灾害,尤其是最近20年全球发生的许多次大地震,其中,多次破坏性地震都集中在城市,造成了非常惨重的生命财产损失。城市地震的共同特点是:由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线工程,造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,对交通线的依赖性越来越强,而一旦地震使交通线遭到破坏,可能导致的生命财产以及间接经济损失也将会越来越大。数次大地震一再显示桥梁工程破坏的严重后果,也再次显示了桥梁工程抗震研究的重要性。 缆索单元计算缆索线形的方法可以分为解析法和有限元法。在有限法计算缆索单元的非线性刚度矩阵有等效弹性模量、等效割线弹性模量法。1等效弹性模量在斜拉桥或悬索桥中,缆索的垂度影响缆索的表观刚度,随着缆索张力的增加,垂度减少,倾斜缆索的轴向表观刚度增加,简便计算方法是Enst等效弹性模量计算方法。2等效割线弹性模量如果缆索拉力在施加一荷载=增量过程中从Ti增加到Tj,那么在荷载增量范围内等效割线弹性模量可表达为:
现在的桥梁施工,是如何做到抗震的呢?今天算长见识了
对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文
摘要:
近年来,随着城市公路交通量的增加,公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和,考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构,且大多为建国后所建,桥龄基本在40年左右,这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度,防止混凝土裂缝的产生,因此,施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案,即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题,本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述,并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析,根据分析结果提出相应的处理对策。
关键词: 桥梁工程方形桥墩裂缝对策
引言:
根据相关病害调查,桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一:桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件,不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩,有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁(根据混凝土结构缺损状况评定标准,墩台部件权重约占全桥的50%)的安全性、实用性、耐久性和美观。
裂缝形成原因归结为温度裂缝,温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1、裂缝成因。
分析桥墩病害的主要表现形式为:混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中,裂缝作为混凝土结构的主要病害之一,其成因复杂繁多,裂缝划分无严格界限,每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素,其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含:桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因,拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。
(1)桥墩设计。
桥墩在设计阶段,结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符,内力与配筋计算错误,结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。
(2)桥墩施工。
桥墩施工过程中,水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。
①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热,受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响,桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩,内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力,当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时,会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。
②施工工艺。
在桥墩浇注、起模等过程中,若施工工艺不合理、质量低劣,可能产生各种形式的'裂缝,裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异:模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实、不均匀,也会引发蜂窝、麻面等缺陷;混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝;混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。
(3)桥墩运营。
桥梁在运营阶段,交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,则应特别注意,往往是结构达到承载力极限的标志。此外,环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视,引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括:年、月温差、日照变化、骤降温差等,尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。
2、裂缝对策研究。
混凝土不可避免地带裂缝工作,裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力,并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等,甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而,针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因,进行控制对策的研究,列述如下。
(1)设计阶段。
在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下,可选择尺寸较小的圆形截面桥墩,以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值,从而降低其开裂风险。此外,在桥墩四周加防裂钢筋网,配筋除满足承载力及构造要求外,应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋,以提高钢筋控制裂缝的能力。
(2)施工阶段。
①水化热。
认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见,水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应,可采取以下措施以改善并控制开裂情况:在满足设计强度的前提下,尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土;采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂,其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果,也可提高自身抗裂性。此外,对墩身内部布设冷水管以循环降温。
②入模温度。
降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的,混凝土从塑形状态转变为弹性状态时,浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升,使得温度应力更大。
③其它。
桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性,可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载;混凝土的振捣密实、均匀,可有效防止收缩裂缝,不可过捣,否则造成混凝土离析;拆模不应太早,混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护,使水泥水化作用顺利进行,以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括:覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。
(3)运营阶段。
运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容:对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者,若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响,桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析,圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优,因而,可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。
除此,可在温度骤降前期或初期,于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者,虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施,但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定,公路桥墩裂缝缝宽>,铁路桥墩裂缝缝宽>以下的局部收缩裂缝,须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝,由变形变化所引起的裂缝,其无承载力危险,可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。
混凝土桥墩工程中,多属于大体积混凝土工程,较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作,可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文,相同体积情况下,满足强度、刚度、稳定性要求后,圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小,因而建议桥墩设计采用圆截面。
形成原因:1、由变形引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。2、由外荷载(动、静荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。目前常用的混凝土裂缝的修补措施主要有:1、混凝土置换法。该方法是将严重损坏或失效的混凝土除掉,置换新的混凝土或其他材料。2、表面封闭。这是一种在微细裂缝(宽度一般<012mm)的表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法,是一种极简单和最普通的裂缝修补方法。3、堵漏法。4、电化学防护法。
现浇混凝土施工裂缝原因分析及预防措施论文
混凝土是一种非匀质材料,脆性较大,具有较高的弹性模量、较低的抗拉强度,加之外部因素的影响,使现浇混凝土裂缝产生的原因较为复杂。总结许多工程实际,多数裂缝发生在混凝土拌和物的初凝到终凝这段时间内,其表面症状也不一。不同结构构件的裂缝成因也就不一样。
一、混凝土裂缝产生的主要原因有:
1、温度变化大,在混凝土内部产生拉应力,产生温度胀缩裂缝。2、湿度不匀引起表面干燥收缩,开成裂缝。
3、混凝土中掺加外加剂的碱骨料反应,产生内部应力膨胀开裂。、4、混凝土表面塑性收缩引起裂缝。
5、浇筑过程中,振捣不足或过度振捣使混凝土产生离析和泌水,在表面形成水泥含量较多的水泥浆层,水分蒸发,易形成收缩裂缝。
6、混凝土配合比不良,胶—骨料过大和砂率过大,混凝土本身缺少抵抗温度,干缩变形的.骨架作用,容易开裂。
7、养护不当是造成现浇混凝土裂缝的主要原因,过早养护会影响混凝土的胶结能力,过迟养护,混凝土表面游离水蒸发过快,水泥缺少必要的水化水,而产生急剧的体积收缩,产生裂缝。
8、在施工中混凝土未达到规定强度过早拆模;在混凝土未达到终凝时间就上荷载,施工中不注意钢筋的保护,钢筋移位,后浇带未按设计规范要求施工等都可能造成混凝土的裂缝。
二、裂缝预防控制措施
从上面的分析可以看出,很多因素都会导致混凝土产生不同程度的裂缝,因此必须采取多种措施加以控制。
(一)混凝土的制作
1、材料的选用;
(1)对于大体积混凝土应采用水化热低的矿渣水泥、粉煤灰水泥。
(2)掺加适宜的外加剂,如添加碱水防裂剂,改善水泥浆的稠度,提高混凝土的抗拉强度。
(3)精细骨料的选择,采用适宜的砂率。
2、搅拌技术措施:
(1)各种材料称量准确。
(2)严格控制水灰比,混凝土应充分搅拌。
3、混凝土的运输:
(1)采取的混凝土运输方式,应当严格掌握混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间,不得超出规范的要求和试配的初凝时间。
(2)对商品混凝土应就近选择搅拌站,并向搅拌站提出具体的技术要求,包括施工部位、强度等级、坍落度及允许偏差,有无早强及缓凝要求、初凝时间、浇筑速度等。
4、混凝土浇筑
对不同的混凝土构件,应有针对性的采用相应的浇筑工艺,浇筑大体积混凝土首先应制定详细的浇筑施工方案。采取切实可行的措施。
(1)合理的分缝分块,安排合理的浇筑顺序。
(2)热天浇筑混凝土时分层浇筑,减小浇筑厚度,利用浇筑层面散热。
(3)在混凝土中埋设降温水管,通入冷水降温。
(4)合理安排浇筑顺序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
(5)注意控制钢筋位置,防止钢筋位移造成混凝土保护层过大而开裂。
浇筑薄形构件时,控制措施尤为重要:
(1)严禁在浇筑时在混凝土中任意加水。
(2)尽量避免中高温天气施工。
(3)浇筑时及时移动混凝土布料管,以防止出料口处混凝土过于集中。
(4)使用合适的振捣设备,在浇筑前,应将基层和模板充分湿润,振捣时避免过度或不足。
(5)混凝土振捣完后,先用木刮刮平,在初凝时,用木抹子做第一次抹压,要求加力较大,使面层充分达到密实。在混凝土终凝前进行二次抹压,抹压力应比第一次抹压力较大,使混凝土面层再次充分达到密实。
5、混凝土的养护措施
(1)及时养护,应在浇筑完后12小时内对混凝土加以覆盖保湿养护。根据采用水泥品种不同,确定养护时间,洒水养水应以保持混凝土处于湿润状态为宜。
(2)薄膜布养护应在振捣二次抹压后立即塑料薄膜严密覆盖,保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护,同时辅以洒水养护。
(3)蓄水养护,对大面积楼板可采用此方法。
(4)冬期浇筑混凝土后,应采用适宜可行的养护方法,但总归要保证混凝土的环境温度。如蓄垫法养护覆盖式养护、暖棚法养护、电热法养护等。
三、工程实例
我单位施工的温州大厦工程,建筑面积达53600㎡,箱形基础,框剪结构,筏板厚米,防水板厚米,楼层板厚120——200㎜,板跨度5—米不等,由于严格采用合适的混凝土裂缝控制措施,裂缝产生极少。特别是筏板、防水板控制措施得力,没有产生裂缝,200㎜厚大跨度现浇板采用薄膜覆盖与洒水综合养护,没有一处裂缝。
四、结束语
以上对现浇混凝土施工裂缝原因分析及预防措施的采用能够很好的解决这一施工质量通病问题,而关键在于我们在施工中如何去贯彻执行,是否有可靠、健全的制度去规范。
下面是中达咨询给大家带来关于混凝土桥梁裂缝的成因及解决办法,以供参考。混凝土裂缝经常困扰着桥梁工程技术人员。其实只要采取一定的措施是可以克服和控制的,本文就桥梁在建造和使用中的常见病及多发病“裂缝”,进行一些探讨。混凝土自从发明以来便在工程建设中被广泛使用。然而混凝土的裂缝较为普遍,在各种结构工程中中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化的控制不到位是其产生裂缝的原因之一。混凝土的裂缝有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至;在湿气及土中为;在海水及干湿交替中为。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域,其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下,其收缩与水化热大大增加,约束应力裂缝很难避免,张拉前开裂,张拉后又不闭合,裂缝控制的难度更加困难。预应力结构裂缝允许宽度是严格的,预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂,预兆性较小,裂缝扩展速度快。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下:h≤表面裂缝;<h<浅层裂缝;≤h<纵深裂缝;h=H贯穿裂缝。应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝,如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度,即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。早期裂缝一般出现在一个月之内,中期裂缝约在6个月之内,其后1~2年或更长时间属于后期裂缝。1桥梁裂缝的种类及其成因混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:荷载引起的裂缝混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。收缩引起的裂缝在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。地基变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地基冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。钢筋锈蚀引起的裂缝要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚,否则构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。冻胀引起的裂缝大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。施工材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。2如何对混凝土裂缝进行处理表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。填充法用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(),作业简单,费用低。宽度小于,深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。灌浆法此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。结构补强法因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气试验等。3结论由上述可知,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的环节。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
桥梁工程施工中的裂缝问题论文
摘要: 基于当前桥梁建设施工现状, 将桥梁施工裂缝进行分类并分析其裂缝成因, 从而具有针对性的研究桥梁工程施工中的裂缝防止策略, 以提高施工效率和施工质量, 推动施工工作的稳定进行, 并提高桥梁工程的外观美观度。
关键词: 桥梁施工; 裂缝; 防治措施;
随着国家经济的发展和城市化建设的推进, 桥梁工程数量逐渐增多, 在市场经济体制的引导和影响下, 桥梁工程对城市经济发展起到了巨大的推进作用, 也极大的促进了国民经济的发展, 对国家的综合实力的发展起着重要的推进作用。随着桥梁工程数量的增多, 桥梁工程也逐渐暴露出了一些问题。桥梁裂缝现象一旦发展到严重的地步, 就会造成极大的安全事故和极大的资源浪费。
1 桥梁施工裂缝的危害
就目前国家桥梁建设工程的现状来看, 桥梁工程质量影响因素中最为重要的就是桥梁裂缝, 一旦产生桥梁裂缝, 就会对桥梁整体工程质量造成不可估计的负面影响。裂缝对桥梁工程质量的主要危害包括以下几个方面:第一, 一旦出现桥梁裂缝就对桥梁的整体工程结构的稳定性造成严重影响, 结构发生断裂或是结构稳定性破损的情况下, 使用桥梁工程就是非常危险的事情。第二, 对于桥梁工程而言, 外部的水泥等混合材料保障着桥梁内部钢筋架构的稳定性和安全性, 一旦出现桥梁裂缝就会使桥梁内部的钢筋暴露出来, 在长时间受到周围环境的影响, 比如长时间日晒或是雨水侵蚀的情况下就会使钢筋受到不同程度的磨损和腐蚀, 从而造成桥梁内部结构松散的情况, 影响着桥梁工程的整体结构的使用安全和稳定性, 更是缩短了桥梁工程的使用寿命, 造成一定的经济资源浪费。第三, 由于出现了桥梁裂缝的情况, 会使得桥梁工程的使用性能和使用寿命出现不同程度的缩短, 由于造成桥梁裂缝的原因和周边环境对内部结构的损坏程度不同, 对桥梁工程寿命的影响也是不一样的, 但是都会造成一定的使用安全风险。
2 桥梁工程裂缝的成因
上文提到桥梁工程一旦出现裂缝的情况, 一定会对桥梁工程的整体质量和使用寿命造成影响, 为了研究桥梁工程的防治措施, 必须要对桥梁工程的裂缝成因进行探究和分类, 有针对性的研究桥梁工程的防治, 提高桥梁工程的安全性和稳定性。
混凝土材料质量不合格
在桥梁工程建设的过程中, 混凝土是必不可少的建设材料之一, 对于桥梁工程的最终质量有着非常大的影响, 桥梁工程基本上是由混凝土包裹着内部结构, 因此混凝土如果出现了质量问题, 就会一定程度上造成桥梁裂缝的出现。混凝土主要是由水泥、骨料以及一些添加剂组成的, 因此即使是混凝土中的材料成分存在质量问题, 也会对混凝土的整体质量造成影响, 进而影响桥梁工程建设的质量。一般来说, 混凝土是建筑工程中非常常见的建筑材料, 实践证明其具有较为稳定的性质和承载力, 因此也不难理解当混凝土建筑材料的质量存在问题, 就会对桥梁工程的整体建设质量造成极大的影响, 裂缝只是其中的一种影响的表现形式, 威胁着桥梁工程的安全性与稳定性。
荷载导致的裂缝
一般情况下, 桥梁工程在设计初期就对桥梁工程的载重进行了设定, 根据预算中的桥梁负重要求进行桥梁工程的建设, 但是在实际投入使用的`时候, 桥梁工程的实际负重量往往会更大。这是投入使用后的问题。在进行桥梁施工的过程中, 往往需要采用质量较大的施工设备和施工材料, 这些设备和材料一般放置在桥梁建设过的地方从而方便调用, 但是在实际施工的过程中如果相关施工设备和施工材料的摆放位置不合理, 或者在进行桥梁结构安装的过程中没有遵守相关建设要求, 就会使桥梁结构的实际荷载大于理论上的荷载, 从而造成了桥梁工程的额外压力, 造成桥梁裂缝的现象, 影响了桥梁建设工程的整体质量。此外, 在桥梁建设的过程中, 由于相关施工建设人员在技术和经验上存在不足, 专业素质相对较低的情况下, 没有完全按照施工体制的设计进行建设, 造成桥梁工程内部工程结构发生了变化, 再加上对桥梁工程的疲劳检验度不足造成对桥梁实际承载力的错误估算, 就会使桥梁工程荷载增加, 从而出现桥梁裂缝。最后, 在桥梁工程的实际施工过程中, 施工单位的机械设备在桥梁疲劳的计算中存在误差也会影响造成桥梁施工裂缝的出现。
收缩导致的裂缝
在桥梁工程的建设过程中, 在几个环节处如果操作不当就会引起桥梁裂缝的产生。首先是缩水收缩。在桥梁工程的建设过程中, 混凝土的浇筑环节是重要的施工流程。在混凝土进行浇筑之后需要达到硬化标准, 其表面的水分在短时间内急剧蒸发, 就会使混凝土结构中的整体水分下降, 但是内部结构中的水分不会完全蒸发, 这就在混凝土的表面和内部存在了水分的差异, 使得内外受力存在不均衡的情况。在混凝土完成硬化的过程后, 由于水分的不平均会造成一定的收缩现象, 进而产生裂缝的情况。第二种是塑性收缩。这种收缩情况一般会发生在混凝土浇筑过后5 h左右, 由于混凝土水分的变化影响形成分子链, 加上表面水分的快速流失形成塑性变形, 也会出现沿着钢筋方向发生的裂缝。第三种裂缝成因较为常见, 是由于温度差异导致的裂缝。受热胀冷缩作用的影响, 当混凝土的内外部温度差异较大的时候就会使混凝土出现硬化的情况, 短时间的快速硬化会造成收缩不均匀的情况, 从而形成温度裂缝。除此之外, 在一定的环境条件的影响下, 也会造成温度裂缝的情况, 是由于桥梁温度大于荷载应力, 使得桥梁内部结构出现断裂。在夏季, 桥梁结构受热不均也会影响混凝土的质量, 从而造成温度裂缝, 影响工程质量。
3 桥梁工程混凝土裂缝的防治措施
严格把控材料质量
在桥梁工程的建设过程中, 建筑材料的质量极大的影响着桥梁的最终建成质量。为了确保桥梁工程的施工质量, 需要相关单位做好对施工材料的管理和把控。首先需要施工单位配备具有专业知识的人员进行施工材料的选择, 需要具有一定的经验和对各种混凝土材料具有一定的了解, 在不增加工程施工成本的基础上, 尽量选择高质量的施工材料, 避免由于施工材料的质量问题造成的二次返工和最终的建设质量不达标, 避免由于混凝土材料的质量问题导致的桥梁工程裂缝情况。同时在进行混凝土浇筑的过程中, 需要重视相关技术环节, 避免由于技术操作不当造成的混凝土凝结不均匀或性质不良的情况, 使用混凝土之前需要做好对混凝土材料的配比, 科学合理的进行桥梁工程的施工建设工作。
改进荷载问题
对于桥梁工程而言, 合理的荷载量能够极大的减少桥梁工程出现裂缝的几率。因此需要相关工作人员提高对于桥梁荷载的改进工作, 提高混凝土结构设计与钢筋布置间距的合理性, 避免由于结构问题造成桥梁工程的裂缝情况。在混凝土的浇筑过程中可以适当的添加外加剂, 提高混凝土对内部结构的保护作用。为了避免荷载问题对于桥梁工程的影响, 需要限制超载车辆的通行, 将桥梁工程的实际荷载量控制在合理范围内。
4 结语
一些桥梁在建设过程中或投入使用一段时间后产生了裂缝的现象, 不仅仅影响着桥梁整体结构的稳定性和安全性, 更重要的是会影响到桥梁的使用寿命。因此对于桥梁裂缝的成因和防治措施的研究是非常有必要的, 能够有效的减少桥梁工程出现裂缝的情况, 提高桥梁工程的稳定性和使用寿命, 保障城市居民的出行安全, 促进城市化建设和经济的进一步发展。
参考文献
[1]白兰天.桥梁工程施工中的裂缝问题管窥[J].建筑工程技术与设计, 2014 (27) :329.
[2]余纯勇.桥梁工程施工中的裂缝问题及措施[J].城市建筑, 2015 (32) :254.
[3]马金良, 王付华.桥梁工程施工中的裂缝问题分析与探讨[J].房地产导刊, 2013 (21) :207.
写作思路:可以根据现如今中国桥梁建设的发展水平进行阐述,可以从技术创新体制建设方面这个角度出发进行描述,中心要明确等等。
正文:
现如今,我国的桥梁建设事业飞速发展,如何利用现有的设备来满足人民对交通便利的需求,成为桥梁建设所要面对的主要问题。相信随着施工施工技术的发展、经验的积累及计算软件的普及,会出现更多更好的公路桥梁施工方法。
由于我国仍处于社会主义初级阶段,我国桥梁施工单位与其他一些企业一样,工作任务仍要靠上级直接下达命令,所要做的科研项目和技术改进还要靠有关部门立项拨款才可进行后续工作,而当桥梁施工完成后又往往束之高阁,只有一小部分能产生应有的可观效益。自从中国加入世贸组织以来,由于受国际关系的影响,我国桥梁建设行业与真正的国际标准要求还是存在很大的距离。这使得企业在桥梁施工的技术创新方面的紧迫感和积极性都大打折扣。
首先,在技术创新体制建设方面出现了缓慢进展的局势。虽然国家有关部门已经明令要求大型桥梁施工单位要建立以技术为中心的一种系统的创新体系,但仅仅有一小部分的企业响应了国家的号召,大部分桥梁施工单位仍选择维持旧有的施工技术体制,甚至有些企业仅仅在表面上建立了技术中心,而实际上却没有按新的体系运行。
其次,桥梁施工单位对技术创新工作的重视程度还是不够。由于施工建设市场的不完善和一些不良的施工风气的影响,许多人认为只要能拿下桥梁施工工程就可以把一系列的任务都能完成,这也就造成了他们重经营轻技术问题的产生。
除了以上两个方面,施工技术创新的投入还是不够。这也就导致了技术创新的积极性不够,多数桥梁施工单位对于科技的投入量不够,技术进步速度受到不同程度的影响,造成了产业升级相应滞缓。
施工人员可以利用强制式来对混凝土的拌制,需要注意的是拌制时间一定要达到施工要求,拌制时间既不能太长,也不能太短。因为搅拌时间如果过短,那么混凝土的混合将不会均匀,而搅拌时间如果过长,那么将会破坏混凝土原材料的结构。
同时,在混凝土搅拌的过程中,一定要严格的控制加水量和外加剂的用量。只有科学的控制水灰比例,减少混凝土的干缩量。只有把混凝土拌制均匀,才能达到混凝土的设计强度,从而满足桥梁施工的需要。
良好的混凝土施工技术不仅能降低混凝土内部的温度,还能减少混凝土的内外温差,这样会使由温度造成的裂缝产生几率得到降低。施工人员可以利用插入式振动器的振实来进行混凝土浇筑的过程,在这个环节,是不允许过振现象所导的混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中问题的出现,也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、裂缝等质量问题。
在每次地振捣部位振动直到混凝土停止下沉不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆,才可以徐徐提起振动器。总之,混凝土的振捣应引起施工人员足够重视,只有混凝土振捣的结果符合要求,才能使桥梁的施工质量得到保证。
裂缝是桥梁施工的主要病害,那么对于防止裂缝产生的关键在于混凝土的养护。混凝土浇筑收浆完成后应及早进行洒水养护,保持混凝土表面处于湿润的状态。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土空心板在浇筑完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝。
在桥梁工程的施工期间,预应力的检查结果一切正常。但在后期的相邻标段的现浇梁施工时,却发现梁顶面的高程出现异常,这很可能是由于边墩顶内侧支座脱空造成的。在对桥梁预应力问题的处理中,桥梁施工单位面临着巨大的压力, 桥梁的基础、桥墩、现浇梁施工的各个工序都会造成预应力问题的发生。
在桥梁可以通车后,气温回升会造成桥梁弯处梁不同程度发生了支座脱空现象, 使桥面伸缩缝受到严重的损害而使路面无法正常行车。支座脱空的处理方法是十分困难和复杂的,需要将箱梁整体起顶后进行支座位移,同时要对墩帽及桥墩进行加宽处理,基础要增加钻孔桩。匝道被迫封闭,处理时间长达半年。
局部蜂窝问题的产生主要是因为混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎达到了最低点。在桥梁的使用过程中,如果发生局部蜂窝问题,会导致它所承受能力极大地减少,并且遭受腐蚀而造成重大的损伤的几率更大,大大地降低了桥梁施工工程的承载力和耐久性。
现如今,我国的桥梁施工建设如火如荼,如何利用现有的施工技术来满足人民对交通便利的需求成为桥梁建设所要解决的主要问题。相信随着施工技术的发展、经验的积累,会出现更多更好的桥梁施工方法,为国家和人民的财产安全提供更有效的保障。
在工程项目建设中桥梁施工是个重要环节,桥梁建设发展的关键在施工技术水平。下面是由我整理的桥梁工程技术论文范文,谢谢你的阅读。
桥梁工程施工技术
摘要:在工程项目建设中桥梁施工是个重要环节,桥梁建设发展的关键在施工技术水平。科学技术在不断的进步,施工机具、设备和建筑材料都在发展,桥梁施工技术也得到了不断地改进、提高。为桥梁施工技术水平的不断提高,本文浅谈了桥梁施工方法及桥梁的几项施工技术。
关键词: 桥梁 施工 技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
前言
在我国古代桥梁的兴盛年代,其间在桥梁型式、结构构造方面有着很多创新,可谓“精心构思,丰富多姿”。宋代之后,建桥数量大增,桥梁的跨越能力、造型和功能又有所提高,在桥梁施工方面充分表现了我国古代工匠的智慧和艺术水平,成为我国桥梁建造史上的宝贵财富。解放初期,我国的公路、城建部门在恢复、改造和新建公路与城市道路上改建和新建了数量可观的桥梁,使通车里程比解放前有了成倍的增长。随着科学技术的进步,施工机具、设备和建筑材料的发展,桥梁施工技术得到了不断地改进、提高。
一、现浇连续梁
1、支架法就地现浇连续梁一般要求
支架法就地现浇连续梁的支架施工,安装前必须进行支架刚度、强度及稳定性等计算,确定立杆间距及横杆间距,并对杆件进行逐根质量检查。基础处理是现浇梁支架体系的关键部位,桥梁全长范围内地基承载力必须满足连续梁施工的全部荷载,并须保持支架不产生变形,不得发生沉降现象,否则,进行加固处理。若地基所处路段为软土路基地段,地基承载力较低,地基采用三七灰土换填、压实处理,换填厚度根据计算荷载确定,以提高地基承载力。处理后的地基,经地基承载力检验合格后,方可进行支架搭设施工。支架底设置底托。
2、施工控制
施工控制的目的是确保结构的安全和稳定,使成桥后桥面系线形达到设计要求,并且使结构的内力分布与设计理想的状态基本吻合。在确保结构稳定的前提下,采用变形与应力双控,以变形控制为主,兼顾应力的发展情况。全桥都要进行变形、施工挠度与标高控制。
控制方法:以整体承载能力和抗倾覆稳定为主;加强纵横斜拉剪刀撑布置,增加外侧斜支撑或者斜拉筋,提高抗倾覆稳定性;高宽比特别悬殊的(大于5的)独立支架,应优先选用大型型钢支架。立杆接头错开布置,每个水平面接头不得大于总立杆数的50%。立杆接头扣件索紧牢固,或者加楔塞紧;加强纵横斜拉剪刀撑布置,约束立杆变形;水平杆接头扣件索紧牢固,或者加楔捆绑牢固,确保有效;水平拉结杆步距不得大于计算值;加强纵横斜拉剪刀撑布置,约束立杆变形。针对性保证措施:
(1)地基碾压整平,达到承载力要求。
(2)支架基础高于周围地面20cm~30cm,周围设置截水沟,防止雨水流进,施工中严防水侵泡。
(3)对碾压碎石基础而言,应设置纵横交叉枕梁(方木或者型钢),提高整体受力效果;格外加强高低差方向斜拉剪刀撑;顺桥向高低差形式的,应将支架与墩台身间采用较强的刚性连接;横桥向高低差形式的,设法在支架高边一侧增加斜支撑和矮边增加斜拉筋;通过预压检测和检验计算成果,为施工调差提供准确参数,荷载集中部位横梁严格检查验收。
3、待浇混凝土的梁段搭设新的暖棚, 与已浇注混凝土梁段的暖棚之间, 挂保温帘分隔保温管道压浆:
(1)已施工的现浇梁段的暖棚、外模、底模不拆除,也不前移,用于已浇梁段的预应力管道的保温。待浇混凝土的梁段搭设新的暖棚,与已浇注混凝土梁段的暖棚之间,挂保温帘分隔保温。采取覆盖和包裹保温措施后。
(2)预应力孔道内的浆液,其强度达到25MPa前,保持其温度位于0℃以上。
(3)压浆前,孔道及两端必需密封,用高压水或高压风将管段内吹沈干尽,管道内不得存水。然后进行压浆。
(4)预应力孔道注浆的保护主要是泌水问题,浆体要求不泌水,适当早强,减少受冻的可能性、微管的膨胀性。浆体搅拌时,不能用热水与水泥直接搅拌,水泥应保温,不露天存放。为了使浆体不泌水,适当早强采取以下方式:
a采用1000r/min的高速搅拌装置,降低水灰比至以下;
b增加保水性材料(如粉煤灰、硅灰)减少泌水;
c添加高效减水剂降低水灰比;
d应用毛细水泌水试验,检验浆体的泌水性能。
二、悬臂式现浇
1、悬臂式现浇一般要求
托架采取自支撑体系构件设计。墩身施工时按要求在墩身相应位置预先埋设托架钢桁件。结构需要经过严格的受力计算。托架预压:
(1)托架使用前对托架进行预压,以检测托架的强度及稳定性,同时测量托架的非弹性变形值和弹性变形值。
(2)预压的荷载大小按照托架承载的混凝土重量,然后再考虑施工荷载和施工的安全系数来计算。
(3)卸载的顺序按照压载的反顺序进行并且作好观测记录,对预压期间获得的数据进行分析,找出非弹性变形值和弹性变形值,归纳出回归方程作为调整立模变高的依据。挂篮设计:包括主桁架、底模平台、模板系统、锚固系统、走行系统设计满足施工荷载、稳定性、安全性、可操作性。
2、悬浇梁施工技术措施
技术措施:
(1)挂篮的安装运行及使用均为高空作业,要采取全面的安全保证措施;现场技术人员必须检查挂篮的位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键受力部位的情况,发现问题及时解决。
(2)检查预留孔位置的准确性及孔洞是否垂直;浇筑混凝土前后吊带用千斤顶顶紧,且受力均匀,以防承重后与已浇筑梁段产生错台。
(3)施工中加强观测标高,轴线及挠度等,整理出挠度曲线。
3、悬臂梁施工注意事项
悬臂段施工必须把安全工作放在头等位置。在施工中,除做好防护平台,安全网等措施外,特别要对施工人员进行交底,提高安全意识,避免可能出现的各种落物等危险因素。
三、加强桥梁施工质量管理
1、应重视结构的耐久性问题
桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化,从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化,既影响了使用又增大了经济损失。
2、加强混凝土质量管理
首先,施工单位要严格按照国家建材标准采购材料,并由始至终地保证水泥材料的质量稳定、不变质,对于大体积混凝土,要采用水热化低的水泥;其次,在施工过程中,施工工人必须按照强度等级、抗渗等级配比混凝土,还有充分控制好混凝土入模时的温度,进行分层浇筑以及设计合理的养护措施,通过在混凝土表面覆盖草席、草帘等确保降低温度应力,避免混凝土出现温度裂缝;再次,在浇筑混凝土时一定要振捣充分,尤其是腹板内预应力管道比较集中的地方更要做到不欠振、不漏振,确保混凝土浇筑密实。
3、加强桥梁结构质量管理
首先,施工单位要仔细精确地做好测量工作,放线定位工作要做到准确无误,不能出现丝毫偏差。在桥墩、桥台施工完成后,要将桥梁的平面位置完全确定下来;其次,由于桥梁结构形式很多,施工工序和技术较复杂,要求的施工工艺较精确,因此,施工单位必须严格按照设计图纸进行施工,从混凝土的振捣、养生、到预应力的张拉等都要严格管理和控制,以确保桥梁结构的承载能力;再次,还要着重注意桥梁外观的美观平滑,不能出现由于施工手段的缺陷或混凝土振捣不均而引起的外观质量欠缺。
结束语
总之,在桥梁建设中,我们应该根据实际情况来选择适宜的施工方法和技术。现代桥梁建设的施工技术发展突飞猛进,不断地涌现出了先进的技术、设备和高科技材料。当然在建设的过程中我们会遇到各种新问题,这就需要我们不断探求新方法、新技术。
参考文献
[1] 徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2] 向木生,张世,张开银.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].中国公路学报,2002,10.
[3] 郝志刚.探讨桥梁施工技术与管理[J]. 科技信息. 2012(08)
[4] 柏冰,王灿彬.浅谈桥梁工程的施工技术与安全管理[J]. 科技创新导报. 2012(11)
点击下页还有更多>>>桥梁工程技术论文范文
桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 从桥梁的原始雏形——堤梁(及在浅滩溪涧中筑起一个个石堤,堤间流水,人从石堤上跨越)、独木桥、浮桥(架设在船只上的桥)和石拱到现在超千米跨度的悬索桥,桥梁工程在几千年的时间里发展可谓翻天覆地。然而桥梁工程能拥有这翻天覆地的发展取决于工程材料和工程技术迅猛发展的有力推动。在原始社会里,懵然无知的古人类还只是追求有一个起身的洞穴和能填饱肚子的食物,还不会想到桥。然而随着社会的发展,人类文明的进步,交通的不断发展,人们开始创造了桥。然而那时工程材料的使用仅限于天然的木和石块,且工程技术非常落后,所以人们只能建造简单的桥——堤梁、独木桥和简单的石拱。世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛,是一座用石块干垒的单孔石拱桥,距今3500年左右建成。我国古代桥梁工程技术的发展在当时处于世界领先地位。公元590——608年建造在河北省赵县(叫)河上留存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。该桥全长,桥面宽约10m,采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高。拱上设有4个小拱,既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧洲同类桥约1000年。近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间。这个时期内土木工程的主要特征有:——有力学和结构理论作为指导;——砖、瓦、木、石等结构建筑材料得到日益广泛的使用;混凝土、钢材、钢筋混凝土及早期的预应力混凝土得到发展;——施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快。在这个时期内,以下几件大事对桥梁工程的影响巨大: (1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论。 (2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律它们是土木工程设计理论的基础。 (3)瑞士数学家欧拉1744年出版《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 (4)1824年英国人阿斯普.丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产。这是形成混凝土的主要材料,使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 (5)1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法,似的钢材得以大量生产,并愈来愈多地应用于土木工程。 (6)1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法应用到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端。1875年他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥。 (8)1779年英国用铸铁建成跨度为的拱桥;1826年英国用锻铁建成跨度为177m的悬索桥;1883年美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥——布鲁克林桥;1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式刚架桥,这样,现代桥梁3种基本形式(梁桥、拱桥、悬索桥)相继出现。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 由于更多新技术新材料的出现,现代桥梁工程的发展尤其迅速,世界各国相继建造出超千米的桥梁。世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥——西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双面辐射形密索布置. 世界第一的悬索桥——日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连.这座大桥全长3190M,中央跨度1990m于1998年竣工.它可以承受里氏级地震.目前中国在建的一批公路桥梁,无论是桥梁的数量还是工程规模、技术难度、科技含量,都代表着当今世界的先进水平,创造了中国建桥史之最。据悉,这些桥梁主要有:阳逻长江大桥,主跨1280米的悬索桥;南京长江三桥,主跨648米的斜拉桥;润扬长江公路大桥,跨江连岛的主跨1490米悬索桥和406米斜拉桥组合;深圳湾跨海大桥,主跨180米独塔单索面斜拉桥;苏通长江公路大桥,主跨1088米的斜拉桥,居世界第一;杭州湾跨海大桥,按双向六车道高速公路标准建设,全长36公里,是世上在建最长的公路跨海大桥。一个国家同时在建这么多世界级桥梁,在世界上不多见。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等),将继续作充分的研究,使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中,使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面,对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位;引用自升式水上平台克服深水基础的困难;利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面,要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然,以便延长桥梁的使用寿命。 桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下,遵循适用、安全、经济与美观的原则,不断的向前发展。人们除了要求桥的功能完善,还讲求桥的外形美观、有艺术性 ,桥梁地建造将更加复杂化,更加艺术化,桥梁的未来将更加多元化,是现代桥梁更现代,还是旧式桥梁的复兴,值得期待! 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。 在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。 我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。 1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。 广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。 1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。 在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。而九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。 改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
世界桥梁工程发展格局演变早在距今约三千年的周文王时,我国就已在宽阔的渭河上架设过大型浮桥。后陆续涌现了一大批以石料、铁为建材的桥梁建筑,其中以赵州桥(跨度,公元605年)、大渡河铁索桥(跨度约100m,1803年)等为标志,体现了古代桥梁的伟大成就,也显示了古代中国的强盛。18世纪以后,欧洲率先进入工业社会,从根本上改变了200年西方文明的历史,促进了大规模的铁路桥梁建设。迄今,以英国不列颠尼亚箱梁桥(跨度141m,185年)、美国布鲁克林悬索桥(跨度486m,1883年)及英国福斯悬臂桁架桥(跨度520m,1890年)为标志的桥梁建筑仍散发着西方工业文明的气息。20世纪初期,西方工业社会获得空前发展,日趋发达。于30年代掀起了第1个大跨悬索桥建设高峰,以美国纽约、华盛顿桥(跨度1067m,1931年)、旧金山金门大桥(跨度1280m,1937年)为代表显示出其桥梁领域的垄断实力。二战后,德国、日本再度堀起。50年代起,德国经济的复苏推动了德国桥梁工程的发展,斜拉桥结构得以初现光芒,并很快波及世界桥梁工程界。60年代,日本、丹麦开辟了兴建跨海工程的先河。80年代初,我国迎来了改革开放的新时期。经过近20年的发展,我国经济突飞猛进,国力显著增强。同时,我国也加快了基础建设的步伐,一大批桥梁如雨后春笋,层出不穷。特别是近十年来建成的代表当今世界桥梁最高发展水平的一大批斜拉桥、悬索桥(见表1,表2),更是确定了中国的世界地位。当今,世界桥梁工程的格局如同国际政局的多极化局面,不再是美、英垄断的天下,呈现了以日、美、英、中、德、法及其他国家共同发展的新局面。展望下一世纪,崛起的中国定会有再现东方文明的辉煌时刻。320世纪桥梁发展主要成就学科发展桥梁工程已被确认为一门独立的科学技术,不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步,一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中,发展了新的分支学科,如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。建设规模及施工技术跨径不断增大目前,钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径将突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为270m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。桥型不断丰富20世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。所有这一切,使桥梁技术得到空前的发展。结构不断轻型化悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻颖;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、板件减薄等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。桥梁墩台及基础技术不断发展随着上部结构的迅猛发展,必然给下部结构提出更高的要求。自钢筋混凝土推广使用以来,桥梁墩台的结构形式趋于多样化。除了传统的重力墩台外,发展了空心墩、桩柱式墩台、构架式墩台、框架式墩台、双柱式墩、拼装墩台及预应力钢筋薄壁墩等新型墩台,并日趋轻型、柔性化。高墩技术也有较大发展。与此同时,桥梁基础也在发展。50年代以后,越江、跨海湾、海峡大桥的兴建以中国、日本为首大力发展了深水基础技术。如50年代在武汉长江大桥中首创了管柱基础;60年代在南京长江大桥中发展了重型沉井、深水钢筋混凝土沉井和钢沉井;70年代在九江长江大桥中创造了双壁钢围堰钻孔桩基础;80年代后进一步发展了复合基础。在日本,由于本四联络线工程的建设,近20年来,其深水基础技术发展很快,以地下连续墙、设置沉井和无人沉箱技术最为突出。设计风格桥梁设计风格的转变主要表现为以下3个方面:(1)由于计算机的出现与发展,为桥梁设计师们提供了新的设计工具,并已逐步取代了手工制图。桥梁设计师们的创造力与想象力在电脑中得以充分展现。(2)随着人类对地球生态平衡、自然环境及资源的日益重视,对桥梁工程提出了与周围环境相协调的要求桥梁的设计更加注重景观设计。(3)大跨度桥梁的发展,不仅要求对成桥状态进行设计,对施工阶段的设计也很重视,将施工方法与施工过程相结合已成为现代桥梁设计的一大特色。4桥梁工程发展探因材料革新土木工程发展史表明,材料的每一次变革都会带来土木工程的巨大飞跃。桥梁工程因此获得了一次又一次的发展机遇。公元前5世纪至公元前3世纪,砖出现于中国,实现了土木工程的第1次飞跃,开始了砖、木结构的桥梁时代。19世纪波特兰水泥、现代钢材在欧洲的出现,实现了土木工程的第2次飞跃,桥梁工程获得了空前大发展,桥梁结构形式及规模有了突破。20世纪初叶,预应力混凝土的出现,实现了土木工程的第3次飞跃,开始了混凝土桥梁结构的时代。20世纪70年代开始,出现了以碳纤维为代表的高级复合材料,首先被用于航空、航天等高科技领域,现正逐步渗透到桥梁工程领域之中。电子计算机技术当今的各种高新技术革命中,以计算机技术革命最为耀眼。自本世纪70年代第1台微型计算机的诞生,开辟了计算机新时代,从根本上改变了结构工程分析的历史,一门新的学科———计算结构力学得以产生,有限元法就此成为分析复杂桥梁结构形式的主要方法。随着计算机技术的不断进步,促成了以计算机为辅助设计的桥梁CAD技术分支学科的形成。预应力思想预应力思想被喻为本世纪中最为革命的结构思想,它源于1910年法国工程师金.弗来西奈设计建造的足尺试验拱桥(跨度)中。此后的数十年里被推广到混凝土结构中,形成了一整套预应力混凝土技术。在桥梁工程的建设中,发挥出重大作用,创造了巨大的经济与社会效益,其应用已遍及各种桥梁结构形式,不仅带动了中小跨度桥梁的迅猛发展,也促成了大跨度桥梁的进步。尤其在斜拉桥中,这种思想的发挥达到了顶点。此外,它也被用于桥梁工程的施工过程之中,衍生出许多新的施工方法和工艺;而在旧桥加固领域里,也显示出很强的竞争力。当今由于预应力思想的结合,使得预应力混凝土已成为本世纪最主要的桥梁材料。自架设体系思想在本世纪桥梁工程的发展历程中,预应力思想促进了桥梁结构形式的变革,而自架设体系思想带来了大跨度桥梁施工技术的变革,两种思想交相辉映。自架设体系思想是通过将结构离散成若干小的单元或构件,以便于预制或现浇,然后按特定的施工步骤进行拼装或浇注,已完成的结构部分就可以作为支撑体系参与下一阶段的施工,直到全部结构的完成。它体现了“化整为零、集零为整”的特点。这种思想在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥及连续梁桥等桥型的施工中得到灵活应用。在施工过程中,由于存在着体系转化及受几何非线性、材料非线性因素的影响,施工期间结构的受力状态比成桥状态更为不利,于是提出了对施工阶段进行控制设计的要求。几经发展,施工控制技术已逐步成为一门新兴的桥梁工程分支学科。桥梁设计竞赛机制桥梁设计竞赛的传统在19世纪末就已在瑞士盛行,促进了当时瑞士桥梁工程的发展。两位世界级的桥梁设计师罗伯特.马亚尔(1872-1940)和奥斯玛.安曼(1879-1966)就深得这种传统的熏陶,前者曾创造出轻盈的薄混凝土拱桥,而后者设计了乔治.华盛顿桥、维拉扎诺悬索桥。随后在国外的许多大型跨海工程中都广泛地实行了竞赛制,如丹麦的大贝尔特工程,由于政治原因设计竞赛持续了25年之久,期间许多新的设计构思层出不穷,积累了丰富的桥梁结构设计经验。因而设计竞赛的实行一定程序上推动了桥梁工程事业的发展。施工管理体制桥梁工程的建设过程实际上也是施工组织活动的过程。18世纪,欧洲兴起花型建筑的热潮,开始出现设计与施工的分离。后来在英国进一步发展成了工程建设监理体制。1956年由国际咨询工程师联合(FIDIC)和欧洲建筑工程联合会(FIEC)共同发起对英国土木工程师学会(ICE)制定的合同条款进行修改,颁布“FIDIC”合同条件,后经历了1969、1977、1987年的3次改版。几十年来它已被世界各国土木工程界广泛接受和借鉴,给桥梁工程建设行业注入了新的活力,为确保桥梁的工程质量、加快工程进度、控制工程造价提供了可靠的保障。521世纪桥梁工程发展前瞻学科发展如前所述,本世纪以来桥梁结构工程已发展成系统性的工程学科,主体框架已构筑完毕,但远未完善。可以预见,未来的世纪,这些分支将得以独立发展成熟,同时也会相互渗透。桥梁抗风领域,大跨度桥梁风致振动控制技术将成为研究的热点,试验仍将以风洞为依托。随着计算机技术的不断更新进步,数值风洞技术可望有突破。随着计算机微处理器技术的迅猛发展,桥梁CAD技术将面临新的发展机遇。集结构分析、工程制图、工程数据库及专家系统的桥梁CAD软件将会问世,并将迈入桥梁设计的网络时代。桥梁施工控制技术将进一步发展,GPS(Global Posi-tioning System)技术的应用将成为施工测量技术研究的热点。基础工程发展的重点在于海洋钻井平台技术的引进。旧桥加固检测技术的开发应用将成为下一世纪桥梁工程领域的另一道风景线。材料发展目前,在世界范围,高性能混凝土的研究在深入,应用在扩展。北欧国家如挪威、瑞典,桥梁基本都采用HPC(高性能混凝土)建造,目前对桥梁混凝土除高耐久与高强要求外,又增加了轻质的要求,因为桥梁上部结构使用轻质HPC(容重约),桥梁自重减轻了,可以降低桥梁下部结构的成本,轻质高强(56~74MPa)HPC已经成功地在挪威一些工程中应用。美国、加拿大在SHRP计划的研究与应用基础上,正在大力宣传和推广应用HPC建设桥梁。有理由相信,高性能混凝土将获得越来越广泛的应用,并且会成为21世纪桥梁建设的优选工程材料。
320世纪桥梁发展主要成就学科发展桥梁工程已被确认为一门独立的科学技术,不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步,一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中,发展了新的分支学科,如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。建设规模及施工技术跨径不断增大目前,钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径将突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为270m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。桥型不断丰富20世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。所有这一切,使桥梁技术得到空前的发展。结构不断轻型化悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻颖;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、板件减薄等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。桥梁墩台及基础技术不断发展随着上部结构的迅猛发展,必然给下部结构提出更高的要求。自钢筋混凝土推广使用以来,桥梁墩台的结构形式趋于多样化。除了传统的重力墩台外,发展了空心墩、桩柱式墩台、构架式墩台、框架式墩台、双柱式墩、拼装墩台及预应力钢筋薄壁墩等新型墩台,并日趋轻型、柔性化。高墩技术也有较大发展。与此同时,桥梁基础也在发展。50年代以后,越江、跨海湾、海峡大桥的兴建以中国、日本为首大力发展了深水基础技术。如50年代在武汉长江大桥中首创了管柱基础;60年代在南京长江大桥中发展了重型沉井、深水钢筋混凝土沉井和钢沉井;70年代在九江长江大桥中创造了双壁钢围堰钻孔桩基础;80年代后进一步发展了复合基础。在日本,由于本四联络线工程的建设,近20年来,其深水基础技术发展很快,以地下连续墙、设置沉井和无人沉箱技术最为突出。设计风格桥梁设计风格的转变主要表现为以下3个方面:(1)由于计算机的出现与发展,为桥梁设计师们提供了新的设计工具,并已逐步取代了手工制图。桥梁设计师们的创造力与想象力在电脑中得以充分展现。(2)随着人类对地球生态平衡、自然环境及资源的日益重视,对桥梁工程提出了与周围环境相协调的要求桥梁的设计更加注重景观设计。(3)大跨度桥梁的发展,不仅要求对成桥状态进行设计,对施工阶段的设计也很重视,将施工方法与施工过程相结合已成为现代桥梁设计的一大特色。4桥梁工程发展探因材料革新土木工程发展史表明,材料的每一次变革都会带来土木工程的巨大飞跃。桥梁工程因此获得了一次又一次的发展机遇。公元前5世纪至公元前3世纪,砖出现于中国,实现了土木工程的第1次飞跃,开始了砖、木结构的桥梁时代。19世纪波特兰水泥、现代钢材在欧洲的出现,实现了土木工程的第2次飞跃,桥梁工程获得了空前大发展,桥梁结构形式及规模有了突破。20世纪初叶,预应力混凝土的出现,实现了土木工程的第3次飞跃,开始了混凝土桥梁结构的时代。20世纪70年代开始,出现了以碳纤维为代表的高级复合材料,首先被用于航空、航天等高科技领域,现正逐步渗透到桥梁工程领域之中。电子计算机技术当今的各种高新技术革命中,以计算机技术革命最为耀眼。自本世纪70年代第1台微型计算机的诞生,开辟了计算机新时代,从根本上改变了结构工程分析的历史,一门新的学科———计算结构力学得以产生,有限元法就此成为分析复杂桥梁结构形式的主要方法。随着计算机技术的不断进步,促成了以计算机为辅助设计的桥梁CAD技术分支学科的形成。预应力思想预应力思想被喻为本世纪中最为革命的结构思想,它源于1910年法国工程师金.弗来西奈设计建造的足尺试验拱桥(跨度)中。此后的数十年里被推广到混凝土结构中,形成了一整套预应力混凝土技术。在桥梁工程的建设中,发挥出重大作用,创造了巨大的经济与社会效益,其应用已遍及各种桥梁结构形式,不仅带动了中小跨度桥梁的迅猛发展,也促成了大跨度桥梁的进步。尤其在斜拉桥中,这种思想的发挥达到了顶点。此外,它也被用于桥梁工程的施工过程之中,衍生出许多新的施工方法和工艺;而在旧桥加固领域里,也显示出很强的竞争力。当今由于预应力思想的结合,使得预应力混凝土已成为本世纪最主要的桥梁材料。自架设体系思想在本世纪桥梁工程的发展历程中,预应力思想促进了桥梁结构形式的变革,而自架设体系思想带来了大跨度桥梁施工技术的变革,两种思想交相辉映。自架设体系思想是通过将结构离散成若干小的单元或构件,以便于预制或现浇,然后按特定的施工步骤进行拼装或浇注,已完成的结构部分就可以作为支撑体系参与下一阶段的施工,直到全部结构的完成。它体现了“化整为零、集零为整”的特点。这种思想在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥及连续梁桥等桥型的施工中得到灵活应用。在施工过程中,由于存在着体系转化及受几何非线性、材料非线性因素的影响,施工期间结构的受力状态比成桥状态更为不利,于是提出了对施工阶段进行控制设计的要求。几经发展,施工控制技术已逐步成为一门新兴的桥梁工程分支学科。桥梁设计竞赛机制桥梁设计竞赛的传统在19世纪末就已在瑞士盛行,促进了当时瑞士桥梁工程的发展。两位世界级的桥梁设计师罗伯特.马亚尔(1872-1940)和奥斯玛.安曼(1879-1966)就深得这种传统的熏陶,前者曾创造出轻盈的薄混凝土拱桥,而后者设计了乔治.华盛顿桥、维拉扎诺悬索桥。随后在国外的许多大型跨海工程中都广泛地实行了竞赛制,如丹麦的大贝尔特工程,由于政治原因设计竞赛持续了25年之久,期间许多新的设计构思层出不穷,积累了丰富的桥梁结构设计经验。因而设计竞赛的实行一定程序上推动了桥梁工程事业的发展。施工管理体制桥梁工程的建设过程实际上也是施工组织活动的过程。18世纪,欧洲兴起花型建筑的热潮,开始出现设计与施工的分离。后来在英国进一步发展成了工程建设监理体制。1956年由国际咨询工程师联合会(FIDIC)和欧洲建筑工程联合会(FIEC)共同发起对英国土木工程师学会(ICE)制定的合同条款进行修改,颁布了“FIDIC”合同条件,后经历了1969、1977、1987年的3次改版。几十年来它已被世界各国土木工程界广泛接受和借鉴,给桥梁工程建设行业注入了新的活力,为确保桥梁的工程质量、加快工程进度、控制工程造价提供了可靠的保障。521世纪桥梁工程发展前瞻学科发展如前所述,本世纪以来桥梁结构工程已发展成系统性的工程学科,主体框架已构筑完毕,但远未完善。可以预见,未来的世纪,这些分支将得以独立发展成熟,同时也会相互渗透。桥梁抗风领域,大跨度桥梁风致振动控制技术将成为研究的热点,试验仍将以风洞为依托。随着计算机技术的不断更新进步,数值风洞技术可望有突破。随着计算机微处理器技术的迅猛发展,桥梁CAD技术将面临新的发展机遇。集结构分析、工程制图、工程数据库及专家系统的桥梁CAD软件将会问世,并将迈入桥梁设计的网络时代。桥梁施工控制技术将进一步发展,GPS(Global Posi-tioning System)技术的应用将成为施工测量技术研究的热点。基础工程发展的重点在于海洋钻井平台技术的引进。旧桥加固检测技术的开发应用将成为下一世纪桥梁工程领域的另一道风景线。材料发展目前,在世界范围,高性能混凝土的研究在深入,应用在扩展。北欧国家如挪威、瑞典,桥梁基本都采用HPC(高性能混凝土)建造,目前对桥梁混凝土除高耐久与高强要求外,又增加了轻质的要求,因为桥梁上部结构使用轻质HPC(容重约),桥梁自重减轻了,可以降低桥梁下部结构的成本,轻质高强(56~74MPa)HPC已经成功地在挪威一些工程中应用。美国、加拿大在SHRP计划的研究与应用基础上,正在大力宣传和推广应用HPC建设桥梁。有理由相信,高性能混凝土将获得越来越广泛的应用,并且会成为21世纪桥梁建设的优选工程材料。
研究性学习报告
课题:桥梁的研究
学校:
班级:
姓名:
研究时间:
一、中国桥梁五十年回眸
二、桥梁名人
李 春
茅以升
林同炎
邓文中
李国豪
林元培
冯泉钧
三、桥梁知识点滴
1、桥梁的分类
按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。
按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。
桥梁分类多孔跨径总长L(米)单孔跨径L0(米
特大桥L≥500L0≥100
大桥L≥100L0≥40
中桥30 小桥8≤L≤3005< L0<20 涵洞L<8L0<5 按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。 按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥(斜拉桥、悬索桥)。 按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。 按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。 2、桥梁结构知识 一.桥梁的组成部分与各部分的作用 根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。 其所承受的重力(竖直的)或外力(竖直的或水平的),叫做荷载。 树干作为梁,起承受重力的作用,在桥梁上的学名就叫做承重结构。 二.上部结构 近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大,结构就比上面说的要复杂一点。 拿上部结构来说,如果承重结构是梁,就叫做主梁,可以用钢(钢板栗、钢箱梁、铜街梁)、钢筋混凝土(跨度不大时)或预应力混凝土做成。 承重结构如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱时拱肋);如果是悬索,就叫做主索或大缆。 桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥;桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥(在两片(或数片)主梁之间用纵向的及横向的杆件,将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空间结构,以抵抗横向的及纵向的力(风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等)。 这些联结杆件形成一个联结系统,叫做联结系。 于是上部结构便扩充为四个部分,即:1.桥面;2.桥道结构;3.承重结构及4.联结系。 三.下部结构 荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。 为了使上部结构与下部结构的受力明确(在支点处力的作用位置明确),以便进行精确的力学计算,同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠,必须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造,这个支点构造就叫做支座。 对于梁式桥来说,由于荷载和温度的作用,梁都会发生变形。 这种变形在支座处有两种:一种是梁弯曲时的转动变形;一种是梁伸缩时的移动变形。 既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座;只允许梁作转动变形而不能作伸缩变形的支座叫固定支座。 每根梁只能有一个固定支座,其余的均为活动支座 桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有时可用钢做成。 承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。 如果地基具有设计需要的足够的承载力,那么就可将墩台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大,直接支承在距地面深度不大的地基上。 这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。 如果地基浅层的承载力不足以承受墩台身传下的压力,则要将基础下降到一定的深度,直到满足承载力的需要为止。 下降的方法一类叫沉井,一类叫沉桩。 沉井与沉桩统称深基础。 深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于:浅基础只靠基础底部面积传递压力;深基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外,还依靠井壁和极壁与土层间的摩阻力,将一部分荷载传至地基。 所以深基础的承载能力要比浅基础为大。 这样一来,桥梁的下部结构通常就由三个部分组成:1.支座;2. 墩台;3.基础。 桥梁结构:拱桥式 在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力。 拱桥的支座则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力。 因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。 下图分别表示上承式拱桥(桥面在拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方,一部分在拱助下方)与下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。 仅供人、言行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。 而通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度,不能直接铺在曲线形的拱肋上,因此要通过立柱或吊杆将桥面间接支承在拱肋上。 下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。 此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。 这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。 桥梁结构:斜拉桥 斜拉桥日文称"斜张桥",德文称"斜索桥",英文称"拉索桥(Cable Stayed Bridge)"。 将梁用若干根斜拉索拉在塔在上,便形成斜拉桥。 与多孔梁桥对照起来看,一根斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点,从而增大了桥梁的跨度。 斜拉桥这种结构型式古已有之。 但是由于斜拉索中所受的力很难计算和很难控制,所以一直没有得到发展和广泛应用。 直到本世纪中,由于电子计算机的出现,解决了索力计算难的问题,以及调整装置的完善,解决了索力的控制问题,使得斜拉桥成为近50年内发展最快,应用日广的一种桥型。 下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。 此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。 这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。 桥梁结构: 梁桥式 在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯短,支座只承受竖直方向的力。 多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁;在桥墩上连续的称为连续梁;在桥墩上连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。 支承在悬臂上的简支架称为挂梁;伸出有悬臂的梁称为锚梁。 架式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的(称为桁梁)。 3、跨线桥桥型设计 随着我国公路交通事业的发展,近年来互通式立交桥和跨线桥越来越多。 这些立交桥和跨线桥不仅是公路交通的重要组成部分,而且已经成为现代的标志性建筑。 一个好的桥型设计,能使立交桥在发挥其自身通行能力的同时,体现出对周围环境的美化作用,有的甚至被看作现代建筑中的艺术品。 因而在选择桥型时,既要考虑实施的可行性,符合经济适用的原则;同时,又要考虑建筑造型艺术,满足美观要求。 这一点已经被当今越来越多的设计者所重视,并且成为现代工程设计的一个重要特征。 本文结合笔者对“桥南村”跨线桥的设计,提出应该在适用的基础上,对结构进行美化设计,并针对跨线桥桥型设计中一些认识问题进行探讨。 1实例桥简介 “桥南村”桥(以下称为“实例桥”)是南京机场高速公路K17+006处的一座上跨主线的分离式跨线桥,与高速公路呈10°斜交角。 桥面宽度为:7+2×,行车道净宽7m。 设计荷载:汽车—20级,挂车—100。 此桥处在R=2500m的凸曲线中,左右纵坡对称,均为3%。 桥下净空高度按略超过5m设计。 本实例桥上部采用5×20m普通钢筋混凝土等高度连续箱梁结构,下部采用无盖梁独柱式桥墩及肋板式桥台,基础为钻孔灌注桩。 该桥已于1997年6月28日与南京机场高速公路同步建成通车。 2桥型选择 通常,选择桥型应根据适用、美观、经济合理以及设计施工的难易程度等因素进行综合分析,以最终确定工程实施方案。 对于跨线桥而言,经过国内工程技术人员多年的实践,目前所采用的型式已基本集中为预制空心板梁和等高度连续箱梁。 这中间尤其以空心板梁居多。 但是笔者认为,在设计方案时应该以首先考虑等高度连续箱梁方案为佳。 其原因是: ⑴在当今社会,人们对于美的要求越来越高,对周围的建筑物,也同样要求美观。 如今的设计师应该顺应这种要求,在对结构本身强度进行设计的同时,也应该对结构进行美化设计。 作为跨线桥,因为下边要通车,就更为引人注目。 因而要尽量减少横向墩的数量,加强下部空间的透视度,增加墩的纤细感,这对整个跨线高架桥是否美观并具有现代的气势,起着很重要的作用。 而就这一点来说,只有当采用箱形连续梁方案时才能做到,因为箱形截面抗扭刚度很大,对于需要在其梁底下设置独柱单支点的支承形式特别有利。 这时,下部结构可以根据美观要求,做成无盖梁的独柱式结构。 但如果上部结构采用预制拼装式板梁的话,下部就只能做成传统形式的有盖梁式墩台结构,难以达到美观要求。 ⑵等高度连续箱梁桥整体性好,耐久性强,行车舒适。 箱梁顶板和底板都具有较大的面积,能有效地抵抗弯矩,受力合理。 桥墩处也不需要设置伸缩缝,梁长伸展,加上梁高一致,整个桥梁外型简洁优美,线条流畅。 ⑶对现代跨线桥来说,弯、坡、斜桥已越来越多。 如采用预制板桥,那对弯、坡、斜的平面布置处理就比较复杂,设计和施工随之也带来一些问题。 譬如,如何使桥梁各部位、各板块之间准确地组合,斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造以及墩台长度、墩台轴线交角、墩台横坡和各点高差计算等等都比较繁琐,施工中对于诸特征点的座标及高程控制要求非常严格。 再者,如果是预应力空心板,那么实际施工中每片预应力板梁在钢筋张拉后的上拱值,由于混凝土龄期的不同往往会有较大差别,以至于造成板梁间连接不顺畅,或是桥面铺装层厚度不能统一、甚至摊铺困难等较为严重的后果,施工质量难以保证。 与斜交空心板梁相比,如采用等高度连续箱梁配以独柱墩,则结构轻巧,由于其上部为整体化结构,下部又无盖梁,细部构造比弯斜板桥好处理得多,上述一些不利之处几乎都可以避免,有其独到优点。 并且,等高度连续箱梁桥斜交跨越主线时,采用独柱单点支承则可将斜桥改为直桥,实际增大了主线两侧的有效净空,相应地加大了桥梁的跨径。 因此,这种独柱式结构非常适合于弯、斜桥。 ⑷采用等高度连续梁体系,由于在桥墩支点处负弯矩的存在,使得其跨中正弯矩同简支空心板体系的跨中正弯矩相比显著减小,这就意味着可以节省上部结构的材料数量,减轻梁体自重,也使得下部结构桥墩部分的工程数量相应减少。 这些都可以从实例桥中得到验证。 实例桥曾对预应力空心板梁方案作了较为详细的技术经济比较,同样是5孔20m的上部构造,采用预应力空心板梁的上部所需主要材料用量为:混凝土C50数量,钢绞线,普通钢筋;而最后采用的实施方案—等高度连续箱梁的上部主要材料用量为:混凝土C30数量,普通钢筋。 相比之下,如果考虑钢绞线及其工艺特点,两种方案的综合用钢指标相差不多,但是在混凝土用量上,即使不考虑强度等级差异(板梁混凝土强度等级相对更高一些),普通钢筋混凝土等高度连续箱梁比简支空心板梁竟少用混凝土将近1/3。 这样,上部构造的重量大大减轻了,随之当然也节省了墩台和基础的材料用量,体现出技术经济上的优越性。 还要指出的是,跨线桥目前一般常用的跨径在16~25m之间,上述20m跨径两种桥型间的对比应该说具有较强的代表性。 因此可以讲,同等桥长时,在跨线桥的通常跨径范围内,等高度连续箱梁型式比预应力空心板梁主要材料节省、重量轻,上下部构造均十分轻巧,具有很好的技术经济指标。 3结构造型 结构造型与各部位尺寸比例应相互协调。 例如跨径与梁高及桥下净空比例,墩柱直径与高度及桥梁跨径的比例,主桥箱梁翼缘板悬挑长度与梁高的比例等。 在这些方面,实例桥做得非常成功,墩柱和梁体结构简洁流畅,纤细轻巧,连续和谐。 4横截面设计 常用的箱形梁截面有单箱单室、单箱双室、双箱单室和双箱双室截面等几种,实际采用何种横截面形式,一般应根据桥的宽度和施工方便性来决定。 对实例桥来说,采用单箱单室截面,可以方便施工,同时也节省了材料,其箱顶宽为,箱底宽,两侧翼板各挑出,并采用直腹板。 用支架法现场浇筑施工时,这种单箱单室的截面设计有利于全断面一次浇筑成型,设计成直腹板则对施工更加有利。 实例桥采用较大的翼板挑出长度,主要是为了美观,同时也考虑到要充分利用箱梁受力特性的变化情况,减小箱底宽度以适当提高正弯区截面重心,充分发挥底板受力筋的作用,减轻箱梁自重。 需要指出的是,虽然大挑臂的翼板设计有利于美观效果,但对于类似本桥这样的普通钢筋混凝土连续箱梁桥,如果想用施加横向预应力来增大翼板的挑出长度,则并不可取,那样既不经济,又使施工工艺变得复杂,而且箱室太窄,箱梁在局部荷载作用下,横向弯曲应力往往很大,这样箱梁的横向配筋就要大大增加。 5。 下部构造 下部构造应能满足上部结构对支撑受力的要求,同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。 实例桥采用无盖梁独柱式桥墩,与连续箱梁的大挑臂结构相配合,能够充分利用桥下空间,简洁明快,外形美观,通透性好,施工方便。 对于墩柱的截面形式,一般来说取作圆形看起来更美观一些,墩柱的直径要根据其同上部结构的协调关系及所需盆式橡胶支座的平面尺寸来定。 对于一般的跨线高架桥,墩柱直径可在~之间,本实例桥实际采用柱直径。 实例桥还将其中间的3号墩作为制动墩,墩顶设固定支座,并加强了3号墩的墩柱及桩基配筋,来抵抗汽车制动力作用。 实例桥的独柱墩基础设置为单排双钻孔桩,桩径,承台按斜桥向布置,这种布置形式能使承台在主线中央分隔带位置顺应主线走向,较合理。 另外,桥台的形式采用肋板式,这种型式的桥台适用性较强。 6。 结构施工 跨线高架式混凝土连续箱梁桥所采用的支架立模、现场浇筑方法,能广泛采用现代施工技术和设备,尤其能适应弯桥和有竖曲线的连续箱梁,施工中上部结构的几何位置易于调整。 此方法在梁体施工时,支架工程是主要的一项工作,目前多采用组合式钢管支架。 其质量稳定可靠,搭设速度快,可以多次周转使用。 除此以外,如能使用混凝土泵车等较先进的设备,则更能体现“省”和“快”。 这种非预应力的等高度连续箱梁结构,施工并不复杂,其整体现浇式梁更为经济,而且非常美观,工期也较短,经济及社会效益明显。 也因为此法是在桥位上现浇施工,可免去大型的运输设备,省去了预制吊装用的架桥机、贝雷桁架或龙门等一些大型安装设备,其优势还在于一次可以进行多孔桥的连续浇筑施工,一气呵成,桥梁整体性好,结构的耐久性强。 7结束语 ⑴在进行跨线桥设计时,应该把对结构的美化设计放在突出位置;在考虑结构自身强度的同时,应注重桥梁造型艺术。 ⑵结构造型与各部位尺寸比例应相互协调,梁体结构要舒展流畅,讲究其线型,下部构造要简洁轻巧,通透性好。 ⑶多跨等高度连续箱梁配以无盖梁独柱式桥墩,具有现代建筑风格和特色。 此桥型整体性好、耐久性强、行车舒适,所用材料省,工期较短,并且非常适合于弯、坡、斜桥形式,富有强大的生命力。 在支架法就地浇筑可以实现的情况下,应将其作为跨线高架桥优先考虑的桥型。 4.桥梁建设的成就与发展趋势 一、斜拉桥 我国在400米以上大跨径斜拉桥建设中,创造了自己独特的风格: 索塔采用混凝土塔、不用钢塔。 最高的混凝土塔为徐浦大桥,塔高210米; 索塔型式多种多样,有A型、倒Y型、H型、独柱; 主梁结构类型多种,有钢箱梁4座、混合式5座、结合梁4座、混凝土梁7座; 斜拉索采用平行钢丝的有15座、钢绞线的有3座。 2001年建成的名列世界第三位的南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)和名列世界第五位的福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)均处于世界斜拉桥领先地位。 整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。 目前,我国正在筹划建设的香港昂船洲大桥、江苏苏通大桥,其主跨均达到1000米以上,斜拉桥建设技术将要有新的突破。 二、悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,悬索桥优美的造型和宏伟的规模,人们常将它称为“桥梁皇后”。 当跨径大于800米,悬索桥方案具有很大的竞争力。 我国在90年代以前,虽也修建了60多座悬索桥,但跨径小,桥面窄,荷载标准低。 悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。 大缆以AS法(空中送丝法)或PPWS法(预制束股法)制造,美国、英国、法国、丹麦等国均采用AS法,中国、日本采用PPWS法。 塔架型式一般采用门式框架,材料用钢和混凝土,美国、日本、英国采用钢塔较多,中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。 加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁,美国、日本等国用钢桁架梁较多,中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。 锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇,采用重力式锚碇居多。 三、PC连续刚构桥 PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。 近年来,各国修建PC连续刚构桥很多,随着世界经济发展,PC连续刚构桥将得到更快发展。 1998年挪威建成了世界第一stolma桥(主跨301米)和世界第二拉夫特桥(主跨298米),将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。 我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180米),开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例,十多年来,PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。 世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座,中国占7座,其中西部地区占5座(表五)。 1997年建成的虎门大桥副航道桥(主跨270米)为当时PC连续刚构世界第一。 近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252米)、重庆黄花园大桥(主跨250米)、黄石长江大桥(主跨245米)、重庆高家花园桥(主跨240米)、贵州六广河大桥(主跨240米),近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。 我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术,已居世界领先水平。 四、拱 桥 1.石拱桥 石拱桥是我国历史悠久的源远流长的一种技术。 最近又有新的突破,2001年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥,跨径146米,是世界最大跨度的石拱桥。 2.混凝土拱桥 混凝土拱桥分箱形拱、肋拱、桁架拱。 我国采用缆索吊装架设法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥(主跨150米),采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市宝鼎大桥(主跨170米),采用支架法施工的最大跨度是河南许沟大桥(主跨220米),采用转体法施工的最大跨度是1990年建成的重庆涪陵乌江大桥(主跨200米)。 在这个时期,国外混凝土拱桥最大跨度已达390米(前南斯拉夫克尔克桥,1980年建成)。 此时,我国与国外差距最少10年。 1990年宜宾南门金沙江大桥在国内首先采用劲性骨架,建成了主跨240米中承式钢骨混凝土拱桥,接着广西邕宁邕江大桥改进了工艺(钢骨采用钢管混凝土)使这种施工方法又跨上了一个新台阶,于1996年建成了主跨312米中承式钢骨混凝土拱桥、1997年建成的重庆万州长江大桥(主跨420米),为世界最大跨度的混凝土拱桥。 与此同时,贵州江界河大桥建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱桥(主跨330米)。 据统计,世界上已建成跨径超过240米混凝土拱桥15座,中国占4座,而跨径大于300米的混凝土拱桥,世界上仅有5座,中国占3座,其中西部地区占2座(表六)。 我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。 (1)钢管混凝土拱桥 钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料,具有高强、支架、模板三大作用,自架设能力强,较好地解决了大跨径拱桥经济、省料、安装方便,后期承载能力高的问题。 该桥型我国近年来发展很快,自90年代以来,我国建成跨径大于120米钢管混凝土拱桥40多座,建成跨径大于200米的13座,(表七),最大跨径为2000年建成的广州ㄚ髻沙珠江大桥(主跨360米)中承式钢管混凝土拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。 相继建成的还有武汉江汉三桥(主跨280米)、广西三岸邕江大桥(主跨270米)等多座钢管混凝土拱桥。 表七:中国大跨径钢管混凝土拱桥 目前正在建设的巫山长江大桥(主跨460米),这将又是一座创世界纪录特大跨径钢管混凝土拱桥。 (2)钢拱桥 世界最大跨径钢拱桥是1997年建成的美国新河桥(主跨米)上承式钢桁架拱桥;名列第二是1931年建成的美国贝尔桥(主跨504米)中承式钢桁架拱桥;名列第三是1932年建成的澳大利亚悉尼港桥(主跨503米,公铁两用)中承式钢桁架拱桥。 我国大跨径钢拱桥修建较少,最大跨径的钢拱桥是四川攀枝花3002桥(主跨180米)(表八)。 上海最近动工建设的芦浦大桥(主跨550米)中承式钢箱拱桥,建成后比世界第一的美国新河桥还长米,将夺冠世界第一钢拱桥。 五、21世纪世界桥梁的发展趋向 综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设 *** 。 就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程,渤海湾跨海工程、长江口跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。 其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。 此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。 在世界上,正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米);希腊里海安蒂雷翁桥(多跨斜拉桥,主跨286+3×560+286米),已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,主塔高376米,桥面宽60米,主缆直径米,估计造价45亿美元;在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡桥也提出了一个修建大跨度悬索桥,其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨,基础深度约300米。 另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥,基础深约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。 这个方案需要高级复合材料才能修建,而不是当今桥梁用的钢和混凝土。 六、桥梁技术的发展方向 1.大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展 研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下,结构的安全和稳定性,将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,增大特大跨度桥梁的刚度; 采用以斜缆为主的空间网状承重体系; 采用悬索加斜拉的混合体系; 采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 2.新材料的开发和应用 新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。 3.在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。 4.大型深水基础工程 目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程,下一步需进行100~300米深海基础的实践。 5.桥梁建成交付使用后,将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行,一旦发生故障或损伤,将自动报告损伤部位和养护对策。 6.重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。 宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。 因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。 在20世纪桥梁工程大发展的基础上,描绘21世纪的宏伟蓝图,桥梁建设技术将有更大、更新的发展。 我用5个币给你下载的,请点采纳。 世界桥梁工程发展格局演变早在距今约三千年的周文王时,我国就已在宽阔的渭河上架设过大型浮桥。后陆续涌现了一大批以石料、铁为建材的桥梁建筑,其中以赵州桥(跨度,公元605年)、大渡河铁索桥(跨度约100m,1803年)等为标志,体现了古代桥梁的伟大成就,也显示了古代中国的强盛。18世纪以后,欧洲率先进入工业社会,从根本上改变了200年西方文明的历史,促进了大规模的铁路桥梁建设。迄今,以英国不列颠尼亚箱梁桥(跨度141m,185年)、美国布鲁克林悬索桥(跨度486m,1883年)及英国福斯悬臂桁架桥(跨度520m,1890年)为标志的桥梁建筑仍散发着西方工业文明的气息。20世纪初期,西方工业社会获得空前发展,日趋发达。于30年代掀起了第1个大跨悬索桥建设高峰,以美国纽约、华盛顿桥(跨度1067m,1931年)、旧金山金门大桥(跨度1280m,1937年)为代表显示出其桥梁领域的垄断实力。二战后,德国、日本再度堀起。50年代起,德国经济的复苏推动了德国桥梁工程的发展,斜拉桥结构得以初现光芒,并很快波及世界桥梁工程界。60年代,日本、丹麦开辟了兴建跨海工程的先河。