首页 优秀范文 桥梁结构论文

桥梁结构论文赏析八篇

发布时间:2022-04-20 11:31:54

序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的桥梁结构论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。

桥梁结构论文

第1篇

1桥梁上部结构的施工技术

一是模板:在工程施工中,虽然预制梁的模板仅仅是临时存在,但是却发挥着十分重要的作用,它直接关系到梁体尺寸,还会在较大程度上影响到工程质量和施工效率。二是后张法预应力空心板梁预制工艺:首先要对施工场地进行规划,进行必要的平整,对场地地基科学处理,板梁底模的铺设,需要严格依据设计图纸来进行;下料要严格依据图纸进行,对钢筋科学制作,并且向施工现场运输,结合设计位置,绑扎于底板上;借助于钢模板来整体拼装模板,要牢固的支撑模板侧模,保证有准确的尺寸和顺直度,要用螺栓拉牢上下,避免有变形或者漏浆等问题出现;要对孔道形状进行预留,并且严格控制尺寸,否则就会直接影响到成品质量。利用木模制作内模,也可以自己订购橡胶蕊模,将空气充进去,借助于定位钢筋来安放固定蕊模,在这个环节之前,需要认真检查,避免有漏气问题出现。利用强制式拌和机来现场拌置板梁砼,运输方面采用的是小翻斗车,要严格依据相关的顺序和厚度来浇筑砼,振捣过程中,需要与波纹管和橡胶蕊模避开,否则一旦出现了不正确振捣的行为,就会带来十分严重的后果。完成了板梁砼浇筑之后,收浆抹面工作需要立即进行,定浆之后,二次抹面拉毛工作需要进行。在穿束之前,需要借助于压力水来对孔道内杂物进行冲洗,避免有串孔问题出现于孔道中,然后用风将孔道内残留的水分吹干。要小心的搬运预应力束,避免有损坏、锈蚀等问题出现。要人工穿预应力筋,如果存在着较大的难度,可以将卷扬机应用过来。强度符合相关要求之后,就可以将模板拆除掉,张拉之前,需要确保混凝土强度与设计强度所符合,通常将一端张拉法给应用过来,采用的是千斤顶,在使用之前,需要进行严格的校验。在张拉的过程中,如果伸长量比设计值大,超过了6%,就需要停止张拉,对超出原因进行分析,之后方可以重新张拉。三是预应力空心板梁的安装:借助于吊机来架设小桥的梁板,如果预制梁板没有较大的质量,而吊机的起重能力符合相关要求,河床没有较多的水,可以行驶或者停搁吊机,架设安装方面,可以采用一台吊机即可。四是桥面铺装:要将钢模应用到防撞护栏模板中,分层浇筑防撞护栏;预制人行道,完成预制之后,吊运过来进行安装。对桥梁测量控制网进行设置,每隔五米,都需要用全站仪来对桥梁的中线和边线进行测量,并且将桥面的标高给定下来。在铺装桥面之前,需要对板梁间绞缝混凝土进行现浇;钢筋网的布置,需要严格依据设计图纸来进行;利用空压机来对板梁上的杂物进行清理,并且对板梁进行洒水湿润。用连续钢筋混凝土铺装桥面,在拌合站集中拌和混凝土,向桥面运输之后,需要借助于振捣器来进行振捣。

2结语

综上所述,桥梁整体结构的施工具有较大的难度,是一项涉及到较多专业和较多因素的系统性工程,在具体实践中,需要结合具体情况,科学设计施工方案,严格依据相关的规定和要求来进行施工;对于施工过程中出现的问题,及时采取针对性解决措施,保证每一个环节的施工质量,这样桥梁整体工程的质量方可以得到提升。

作者:吴志华 单位:扬州天达建设集团有限公司

第2篇

关键词:桥梁上部结构;病害分析;加固方法

1 引言

近年来,随着经济的发展,引起的公路桥梁问题也大大增加,同时长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化等)和使用环境(荷载作用频率的增加、材料与结构的疲劳等)的作用下,许多桥梁已渐渐不能适应现代交通的要求,直接威胁着人民生命财产的安全。因此,对桥梁结构的维修、加固和修复等方面的研究和工程应用,已经引起了广泛的关注[1,2]。

我院通过理论研究和大量的旧桥加固实例,技术人员已经总结出许多行之有效的加固改造方法。如能对其加以正确应用,不但可以提高旧桥的承载能力、刚度和耐久性,相对于重建新桥还可以节约大量的建设资金。因此,旧桥加固的关键就是根据其不同的缺陷与病害,明确加固目的和预期达到的加固效果,才能有针对性的选取合适的加固方法。

2 桥梁上部结构常见病害及加固方法

2.1 预应力混凝土简支板桥

简支板桥是小跨径桥梁常用的结构形式,钢筋混凝土板桥的跨径常为5—13m,有空心板和实心板,施工方法有预制装配和整体现浇。预应力板桥的跨径常为10~20m,一般为空心板,预制装配的较多。

(1)常见病害

1)装配式简支板可能在桥面铰接缝处出现纵向裂缝,这主要是由于铰接缝施工质量差,造成各板块的整体性连接差。

2)产生支座脱空现象,由于每块板的两端各有两个支座,每跨桥都有较多支座,如果施工时支座垫石标高有误差,或预制安装时板有翘曲,或墩台有不均匀沉降都会导致部分支座脱空。

3)板底出现纵向裂缝,预应力混凝土装配式简支板桥大多采用先张法施工,如果由于施工原因造成底板过薄,使得预应力筋周围混凝土局部应力过大,或者由于混凝土中的氯盐添加剂或者混凝土碳化造成钢筋锈蚀,均可能产生板底纵向裂缝。

4)若桥梁采用单块板宽大于l m的空心板,即相当于小箱梁,腹板厚度不大时,有可能出现剪切斜裂缝。

(2)可选的加固方法

1)对板底产生的纵、横向裂缝,当缝宽超过规范的限值时,均可采用粘贴钢板法或粘贴碳纤维复合材料加固法,但该方法对解决跨中下挠的效果不好。

2)预应力加固法,在板底锚固多根平行的预应力细钢丝,张拉后覆盖特制混凝土,或者设转向托架后折线形钢束张拉,预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下。

3)改变结构体系法,如简支板桥变连续板桥,小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑,但应注意在中支点负弯矩区,应结合桥面改造,增设足够的受拉钢筋,以上两种方法对解决跨中下挠效果较好。

4)锚喷混凝土加固法,在板底锚固钢筋网后,喷射混凝土覆盖,其实质是增加板底配筋。

5)对桥面铰缝处的纵向裂缝,只有通过桥面改造来解决,如增加桥面横向钢筋位置,加厚铺装层等。

6)对板桥支座脱空现象,可采用更换、加钢垫板、楔筋等方法解决。

2.2 预应力混凝土连续板桥

预应力混凝土连续板桥一般采用实心板截面或空心板截面,大多采用现浇施工,预应力混凝土连续板桥一般采用后张法,有等高度和变高度截面形式。城市桥梁中的跨线桥、人行桥用的多一些。

(1) 常见病害

1)板桥各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝,横向有可能贯通,竖向弯曲裂缝,表明抗弯能力不足。

2)墩顶处桥面开裂,桥下渗水,一般会横向贯通,裂缝可能有一条到多条,可能由活荷载引起,也可能由墩台不均匀沉降引起,说明负弯矩较大,支点截面抗弯能力不足。

3)各跨中附近板底出现纵向裂缝,可能是混凝土保护层太薄,预应力筋周围混凝土局部应力过大,或是混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈,导致沿钢筋产生裂缝。

4)跨中下挠,可能是由于施加的预应力不足,或是跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多、过宽导致刚度降低,挠度增大。

(2)可选加固方法

1)对板底裂缝,当缝宽超过规范要求时,可采用粘贴钢板或粘贴碳纤维复合材料加固法。

2)对墩顶处桥面开裂,可采用在负弯矩区的混凝土铺装层内增设受拉普通钢筋或局部预应力筋,提高支点截面抗弯能力。

3)预应力加固法,在板底设转向托架,按折线形布束张拉,此法对各种原因受力产生的病害均有利。

4)改变结构体系法,如在跨中或跨中附近增设斜支撑,解决跨中下挠过大,或预应力不足,但应增强支撑面负弯矩区的受拉钢筋。

2.3 预应力混凝土简支梁桥

预应力混凝土简支梁是所有运营中桥梁数量最多的梁桥,其断面形式常有T形、I字形、箱形和各种形式的组合。预应力混凝土简支梁跨径一般在16~50m,少量有更大的跨径。施工方式大多采用预制装配,少量采用现浇施工。由于呈肋板形截面,自重轻、抗弯能力及跨径比板桥大,病害种类也较多。

(1)常见病害

预应力混凝土B类构件允许出现裂缝,A类构件正常使用条件下不允许出现裂缝,常发生的病害有:①跨中附近梁底由下而上的竖向弯曲裂缝,数量随跨径增大而增多,恒载裂缝宽度有可能超过规范限制值,有的还伴有跨中下挠过大。②两支撑段附近腹板上的斜向裂缝系主拉应力过大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害。③梁腹板上的竖向裂缝,多位于薄腹板的中部,中间宽两头细,多为混凝土养护差、或温度变化、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收缩裂缝,主要影响结构的耐久性。④桥面上沿翼缘板接缝处的纵向裂缝,较多发生在预制装配T梁桥翼缘采用铰接或横向联系受损较大的装配式简支梁桥中。此种病害会造成恶性循环,加重单片梁的其他病害程度。⑤张拉锚具的锚下纵向裂缝,长度一般不超过梁高,主要为锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致。⑥沿预应力钢束的纵向裂缝,主要为预应力钢束保护层过薄,钢束处局部应力过大产生劈裂或混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致。⑦跨中下挠过大,超过规范容许值,跨中截面不一定开裂。主要为施加预应力不足或预应力损失过大所致。

(2)可选加固方法

1)对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝,可采用粘贴钢板、粘贴纤维复合材料的方法加固,也可采用增大截面法加固。增加铺装层厚度,加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度有利,但增加高度有限,同时也增加自重,如果增加梁底截面高度,实际上增加配筋。

2)对于腹板上的斜裂缝,可在与裂缝反向并近似于水平线成450,即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料;对梁高度矮,钢板或纤维锚固长度不足时,可粘贴成u形箍和加压条的形式。

3)对于腹板上的收缩裂缝和锚固区的裂缝,视缝宽大小采用环氧封闭或灌缝处理。

4)对桥面纵向裂缝,可结合铺装层改造增加厚度和横向配筋,或者增加、加大横隔板。

5)对病害较多、较重的某一单片梁,条件许可时,可割开横向联系更换增大刚度后的新梁,同时减少其他梁的荷载分布。多数情况下边梁病害较重。

3 结语

由于现役桥梁中引起病害的原因多种多样,我们应根据实际桥梁的病害原因,并结合加固前后检测结果,采用最优的加固方法,使加固后的承载能力满足设计要求,并加强桥梁的后期养护与管理,保证桥梁的长期安全、正常运营。

参考文献

第3篇

【关键词】公路桥梁;设计;安全;方法

中图分类号:F540.3 文献标识码:A 文章编号:

一、前言

近些年来,我国公路工程的建设规模不断发展壮大,各种公路工程施工任务逐渐增多,而公路桥梁工程的建设也随之占据越来越多的分量。桥梁工程的质量好坏评判标准是:是否具有其应有的结构强度、刚度、稳定性和耐久性。而公路桥梁在建设和运用过程中,除了受环境、有害化学物质的破坏以外,还要承受过往车辆、风、疲劳、超载或人为等因素的影响,同时桥梁本身采用的材料也在不断发生退化现象,其内部结构也产生不同程度的损坏和劣化。因此桥梁的设计是决定桥梁的安全性和耐久性的重要因素。

二、桥梁设计安全的构成

对注重结构工程安全性的桥梁设计者来说,安全性和耐久性是设计质量永恒不变的追求。所谓安全性是指结构防止破坏倒塌的能力,主要体现在结构构件承载能力和结构的整体牢固性。耐久性是指结构抵抗由外界环境、有害化学物质侵蚀的能力。

1、桥梁结构的安全性

桥梁结构的安全性主要体现在结构的整体牢固性和构建的承载能力两个方面。桥梁结构的整体牢固性是指结构不应出现与其原因不相称的破坏后果,即在桥梁结构出现局部破坏的情况下,避免发生大范围连续破坏倒塌的能力。结构安全性良好的桥梁,依靠结构具有的优良的延性和必要的冗余度,在对付地震、爆炸等灾害或因人为差错导致的灾难方面,能够发挥较大作用,有效减轻灾害损失。桥梁结构构件承载能力是指桥梁结构具有的承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用的能力。负荷超载,是对桥梁结构构件承载能力的最大威胁,主要体现在以下两方面:

(一)长时间的超负荷或超载,会使桥梁应力幅度加大、损伤加剧,甚至会导致结构破坏事故。

(二)由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性。

2、、桥梁结构的整体牢固性

桥梁结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。

3、桥梁结构的耐久性

在桥梁结构的设计与施工规范中,人们往往把重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用下的耐久性要求则相对考虑较少,实际上这样做存在很大的弊端。因为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及人为因素等外来作用,加之桥梁所采用材料的自身性能不断退化,各种因素的综合作用最终导致结构部分不同程度的损伤和劣化,从而影响了桥梁各结构的耐久性。因此切实改善桥梁耐久性是十分必要的,必须要对其给予高度的重视。

三、影响桥梁安全性、耐久性的原因

1、设计理论和结构构造体系不够完善

桥梁结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并采用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。但是,在实际工作中,在桥梁设计领域特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题上我们还有许多可以改进的地方,主要体现在以下两方面:

(一)设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视对结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性的关注。

(二)在桥梁设计、施工到使用的全部过程中经常出现的人为错误,比较普遍的有:对结构整体性和延性不足;计算图式和受力路线不明确,造成局部受力过大;混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄等,这些都削弱了结构耐久性,严重影响了结构的安全性。

2、施工和管理水平未达标

通过对国内外多座出现安全性和耐久性问题,最终发生恶性事故的桥梁进行认真研究,可以发现导致事故的最主要原因是野蛮施工和管理腐败,施工和管理水平未达到规范和设计要求,从而对桥梁安全造成致命的损害。施工方面的问题体现在材料强度不足和施工工艺不合格;而管理方面存在偷工减料、以次充好等问题,性质更为严重,产生的危害也更大。

四、提高公路桥梁安全性和耐久性的设计方法

1、满足结构混凝土耐久性的基本要求,重视桥梁的耐久性方案设计

提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外,要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。

2、加大钢筋的混凝土保护层厚度,加强构造配筋,防止和控制混凝土裂缝

加大钢筋的混凝土保护层厚度,是保护钢筋免于锈蚀,提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝,除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外,更重要的是要采取构造措施,控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。

3、加强桥面铺装层的防水设计

桥面铺装层应采用密实性较好的C30以上等级的混凝土,混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料,都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层,特别是连续梁(或悬臂梁)的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外.还需加强泄水管设计,应特别注意泄水管周边的构造细节处,加强伸缩缝处的排水设计,防止水分从伸缩缝处渗入梁内。

4、充分重视桥梁的超载问题

桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。

结论

许多设计人员往往只满足于规范要求,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体管理与财富性和延性不足,冗余性小;有的计算图式和受力路线不明确,造成局部受力过大;有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄;这些都削弱了结构耐久性,会严重影响结构的安全性。桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题,不能忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性进行设计。应积极借鉴国外成功的经验和做法,目前国内的设计除考虑了建造成本,注重设计建成时具有的工作能力和性能外,也应重视营运期的维护成本与使用寿命相对应的成本效益,并且加强从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计

【参开文献】

[1] 于向前.李宝银.彭璐璐关于桥梁设计中安全性与耐久性的探讨[期刊论文]-中国新技术新产品2010(19)

[2] 邱树才 桥梁安全性、耐久性差的主要原因及改进措施[期刊论文]-中国新技术新产品2009(11)

[3] 白琳.刘兴饶.肖琳公路桥梁设计安全的探讨[期刊论文]-北方交通2010(3)

第4篇

关键词:桥梁工程;车-桥耦合;冲击系数;展望

中图分类号:U441.2 文献标识码:A

近年来公路交通事业的快速地发展,车辆行车速度的不断提高,导致交通密度日益增加,交通负荷逐渐加重,使得车辆与桥梁结构的动力相互作用问题越来越受到人们的重视。一方面,移动车辆对桥梁的动力冲击作用对结构的使用寿命和工作状态产生直接影响;另一方面,结构上运行车辆的安全性和平稳性又是评价结构动力设计参数合理与否的重要考虑因素。因此,学者们对车辆-桥梁动力相互作用(即车-桥耦合)系统进行综合研究,以便对桥梁的动力性能和桥梁上车辆的走行性做出动力分析和评估。而冲击系数是车-桥耦合中最重要的指标,故研究与对比分析冲击系数的不同原理及缺陷对推进冲击系数精确化具有重要的理论和实际意义。

1定义

移动荷载作用下的桥梁结构通常在空间横向、竖向、纵向三个方向都产生冲击、振动等动力效应。人们把竖向的动力效应称为移动荷载对桥梁结构的冲击效应。桥梁结构总的竖向动力效应()等于车辆荷载竖向静力效应()与其产生的动力效应之和。通常把车辆荷载竖向静力效应乘以一个增大系数()作为计入车辆荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应,这也是国内外各种桥梁规范中常用的方法。即:

因此,冲击系数的定义为:在移动荷载作用下,桥梁结构产生的竖向动力效应增大系数。

2研究历程

2.1 国外冲击系数研究

对冲击系数的研究分理论研究和实验研究两种方法,由于实验研究方法需要大量的试验经费,而且试验周期大,经常需要中断交通,各国学者们更多地致力于理论上的分析。本文重点阐述理论研究历程。

R.Willis于1847年推导了不考虑质量的桥梁结构在移动荷载作用下的振动方程。1849年,他又分析了考虑移动质量通过无质量桥梁的振动方程。

1896年G G.Stokes K.P.Chatterjee等研究了桥梁结构在移动质量力作用下的耦合振动,推导了振动方程并求出了精确解。为车-桥耦合问题在数学研究上打下了坚实的基础。1911年,S.Timoshenko等分析了桥梁在移动简谐力作用下的振动过程,研究模型进一步接近实际情况。20世纪中期,计算机问世。J.M.Biggs第一次实现了车-桥耦合振动响应的数值积分方法求解。20世纪70年代,随着科技手段的进步,车-桥耦合动力响应的模拟实现了重大突破。计算机不但可以模拟复杂的桥梁模型、车辆模型,还可以对移动车辆的加速、减速、桥面铺装情况进行系统的模拟。P.Sean分析了桥梁结构在两轴车、三轴车动载作用下的动力响应。他认为单点集中荷载不适于做桥梁冲击系数的研究,而适合研究桥梁关键截面在不同车速下的弯矩变化情况。

2.2 国内冲击系数研究

冲击系数在国内的研究发展比较晚,而且很少有针对冲击系数专门的研究,但通过大量的工程实例和试验也积累了宝贵的资料。

上世纪60年代,李国豪教授研究了移动列车经过悬索桥时,桥梁引起的动力响应。随后又研究了拱桥在移动荷载作用下的动力响应问题。黄东洲、项海帆等人提出了桥梁振动的数值分析方法,针对公路桥梁做了大量的有价值的冲击系数研究。2000年,鲍卫刚等人从结构力学的角度分析了影响桥梁冲击系数的因素,并提出了两个新概念:冲击动力放大系数、路况系数,同时拟合了冲击系数的计算方法。2001年,长安大学的宋一凡、贺拴海教授将车辆模拟为“弹簧-质量”模型,他们的车-桥耦合振动模型还考虑了桥面不平整度、阻尼比、车速、桥梁基频对桥梁振动响应的影响。2003年,盛国刚等将简支梁桥模拟成平面梁模型,将车辆模拟成2轴1/2车辆模型,利用时变力学系统方法和振型叠加方法进行求解。2004年黄东洲把桥面铺装状况模拟成一个各态历经均值为零的平稳随机过程,车辆用空间3轴车模型模拟。2005年王解军等分别用二维梁单元和两轴车辆模型来模拟桥梁结构和移动车辆。他着重研究了在移动荷载作用下预应力简支梁桥的动力冲击效应。

随着科技手段的进步,车辆模型和桥梁模型越来越复杂,越来越接近实际情况。2010年史奇彬建立了ANSYS环境下的桥梁模型,并利用其中的APDL语言编制了用于研究冲击系数的车-桥耦合振动模块。该模块考虑了车体质量、车辆行车速度、车辆自振频率、桥梁自振频率、车辆阻尼比、桥梁跨数、桥面不平整度、车辆的行驶方式、桥梁刚度、下部结构形式等9个因素,实现了对车-桥耦合振动实际情况比较好的模拟,而且实现了模型参数化,计算更加简便、实用。

3缺陷分析

随着科技的进步,国内外对冲击系数的研究虽然有了巨大进步,但仍存在着缺陷:

1.各国现行规范大部分是在大量实测数据和理论研究的基础上制定的,但它仅仅考虑了桥梁基频或者跨境,没考虑到桥面不平整度、车速等诸多重要因素。

2. 冲击系数传统的计算方法是用车辆行驶过程中在桥梁的跨中位置处产生的最大动力响应来计算的。但是实际情况是桥梁并不一定刚好在车辆行驶在跨中位置处时达到最大动力响应,往往会有一定的“延迟”。

3. 研究中很少涉及到多梁式桥梁。桥梁实际工作状况下,即使同一辆车辆作用在相同的位置上,引起的各片梁的冲击系数也是不同的。

4研究前景及方向

过去的专家学者们做的关于冲击系数的研究都是关于跨径或者桥梁基频的函数。其实冲击系数作为车桥动力研究的核心内容,不仅与桥梁的跨径、基频有关,还和桥梁类型、桥面不平整度等诸多因素有关。本着精益求精的科学态度,我们不能笼统的把所有类型桥梁的冲击系数用一个计算方法来表示。

因此未来冲击系数的研究方向将会朝考虑如下因素方向发展:

(1)桥梁结构的动力特性(结构型式、几何尺寸、支承条件、桥梁质量和刚度的分布状况等);

(2)车辆的动力特性(自振频率、轴数、轴重、轴间距以及由减振装置和弹簧中的摩擦装置阻力等);

(3)车辆的行驶速度;

(4)车辆在桥上行驶的位置及其数量;

(5)桥头引道与桥面不平顺状况,桥头沉陷及伸缩装置的状况;

5结束语

随着交通行业迅猛发展,桥梁结构类型、跨径以及车辆形式吨位日益更新,人们对桥梁的安全以及行车舒适性能的要求将会更高,而人们对桥梁冲击系数也将越来越重视,对其研究将更具体,趋于细部化、准确化。

参考文献:

[1]李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京:中国铁道出版社,1996

[2]鲍卫刚,张海龙,刘菊玖.关于桥梁所承受的冲击力计算方法的研究[J].桥梁建设,2000,(1):24-26

[3]宋一凡,贺拴海.公路桥梁冲击系数的影响因素分析[J].西安公路交通大学学报,2001,21(2):47-49

[4]黄东洲.钢管混凝土拱桥冲击系数的实用计算方法[C].第十六届全国桥梁学术会议论文集(下册).同济大学出版社,2004:387-395

第5篇

关键词:波形钢腹板;预应力混凝土;组合箱梁

中图分类号:TU37 文献标识码:A

一、引言

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁主要是指采用波形钢腹板取代混凝土腹板,主要由混凝土顶底板、体外预应力筋和波形钢腹板部分组成,是在传统的体外预应力混凝土箱梁基础上的一种改进[1~5],与预应力混凝土箱梁桥相比具有以下几个有点:

(1) 抗震性能好,经济效益明显。

由于采用波形钢腹板来代替厚重的混凝土腹板,减轻了上部结构的自重,从而使上部和下部结构的工程量都得到较小,降低了工程总造价。当桥梁修建在软土地基或地震区时,由于上部结构自重的减轻,桥梁整体抗震性能得到明显改善。

(2) 结构受力合理,材料的利用率较高。

在波形钢腹板预应力组合箱梁中混凝土均集中在顶、底板处,回转半径可以增加到最大值,从而极大提高了截面的结构效率:同时在结构受力时混凝土抗弯而钢材抗剪,弯矩由顶、底板承担,剪力由波形钢腹板承担,受力更加合理;由于波形钢腹板预应力组合箱梁采用体外预应力承受活载,即使在长期运营后体外预应力筋出现磨损或断裂时,依然可以在夜间停止车辆通行后对其进行更换,以恢复承载力和进行结构加固。

(3) 施工简便且速度快。

梁体自重的减轻使得在采用悬臂法施工时减少了节段数量,可以大幅短缩工期;而悬臂法浇注时,波形钢腹板还可用作挂篮的组成部分,顶推施工时可以用波形钢腹板作为导梁,现浇时则可省略腹板模板,从而便于施工、避免浇筑高腹板混凝土时的困难,节省施工成本。

(4) 节能环保、造型美观。

作为钢—混组合结构,波形钢腹板的应用可节省桥梁混凝土用量、增大钢结构应用,符合节能环保的原则;且波形钢腹板颜色鲜艳,可增大桥梁的美感,亦可与周围环境融合,是城市道路、高速公路及景区道路较好的桥型选择。

波形钢板最早应用于船舶、集装箱的制造中。后来开始应用于民用建筑之中,20世纪80年代开始逐步应用于桥梁工程中。法国CB公司通过大量的理论分析和模型试验确认对箱梁的钢腹板抗剪、抗扭及稳定性方面进行深入研究后于1986年在法国建成了世界上第一座波形钢腹板组合箱梁桥。1988年,ACSI协会将波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁作为新型桥梁结构推介后,这种新型桥梁结构便很快得到各国桥梁工程师的关注并得到广泛应用。随着建成的波形钢腹板组合梁桥数量的不断增加,其施工技术也在不断完善成熟,从常见的满堂支架法、悬臂法施工已逐步发展到支梁法、项推法、斜吊—顶推法等,桥梁结构形式也由常规的简支梁、连续梁、连续刚构发展到脊骨梁桥、矮塔斜拉桥、斜拉桥、拱桥及悬索桥等多种桥型。

二、研究现状

不同于传统的混凝土腹板箱梁,由剪切屈曲强度控制的波形钢腹板是波形钢腹板箱梁中最具特点的构件,而波形钢腹板在桥梁工程中最初是应用于开口薄壁结构中,如工字钢梁。研究人员从研究工字钢梁的波形钢腹板的屈曲模式的研究开始,逐步研究波形钢腹板的抗剪性能、波形钢腹板工字梁、波形钢腹板预应力组合箱梁桥的剪力滞效应及桥面板有效宽度、抗弯、抗扭和疲劳性能及剪力连接键和体外预应力转向块构造。

(一) 波形钢腹板抗剪性能研究

在波形钢腹板梁中,波形钢腹板几乎承担了全部剪力。由于波纹钢板厚度很薄,平面外刚度较弱,在面内剪力的作用下,波形钢腹板通常会在强度破坏前发生屈曲破坏。从1981年开始,瑞典Chmmers技术大学钢木结构实验室先后对11根波形钢腹板钢梁进行了15组试验,发现剪跨比对波形钢腹板的剪切屈曲形态有较大影响[1]。Elgaaly等人[2]在对21根波形钢腹板钢梁进行的42组剪切屈曲试验的基础上,提出了屈曲系数的计算方法,并采用非线性有限元程序ABAQUS对试验进行了数值模拟,对荷载步、单元尺寸、初始缺陷的影响进行了分析讨论,为此后采用有限元法研究波形钢腹板的剪切屈曲奠定了基础。Robert等人[3]通过分析已有文献中的87个试验数据发现:按Elgaaly等人的计算方法,虽然整体上计算值与试验值吻合较好,但离散性很大,实际波形钢腹板结构几何缺陷具有不确定性,因而建议对波形钢腹板的名义屈曲强度进行限制。

宋建永等人[4]应用非线性有限元方法对波形钢腹板的剪切屈曲极限荷载和屈曲模态进行分析研究,采用一致缺陷模态法模拟波纹尺寸缺陷,钢板厚度缺陷则通过钢板厚度分布函数对单元厚度的修正来引入,结果表明过大的波纹尺寸缺陷会显著降低波形钢腹板的剪切屈曲极限荷载,而微小的厚度缺陷对波形钢腹板的剪切屈曲极限荷载影响很小。单成林等人[5]采用解析法及空间有限单元法研究波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥中腹板尺寸对钢腹板的剪切屈曲应力(临界荷载)及屈曲模态的影响,发现腹板高度及腹板折角度对腹板的剪切屈曲稳定和屈曲模态起关键性作用,不能简单的用腹板的高厚比来衡量屈曲应力的大小。

(二)波形钢腹板预应力组合箱梁桥的剪力滞效应及桥面板有效宽度研究

吴文清等人[6]应用模型试验、空间有限单元法和能量变分法理论对简支波形钢腹板组合箱梁的翼板剪力滞效应、截面正应变的平截面假定和弯曲变形等问题进行了深入分析,并讨论了箱梁结构体系、箱梁几何参数、荷载的横向作用位置以及混凝土材料的非线性特性等诸多因素对箱梁剪力滞效应的影响,确定了对单箱单室波形钢腹板组合箱梁剪滞效应的主要影响几何参数并建立了翼板有效宽度比的经验计算公式。

陈曦[7]采用有限单元法对波形钢腹板连续梁桥的剪力滞效应进行分析研究,研究曲率半径、宽跨比、宽高比、腹板间距、箱梁刚度比、扭弯刚度比、横隔板道数、箱梁截面型式及腹板波高等因素的影响,从理论上得到各种影响因素下剪力滞效应的变化趋势及分布规律。

方太云[8]研究了波形钢腹板箱梁桥面板有效分布宽度并推导了计算有效分布宽度的公式及波形钢腹板箱梁桥面板板跨跨中横向弯矩的估算公式。

(三) 波形钢腹板预应力组合箱梁抗弯性能研究

宋建永等人[9]将波形钢腹板经等效处理计入到梁的整体抗弯分析中,通过截面变形曲率沿纵向积分求解得到梁体变位,同时建立体外索与梁体变位的变形协调方程,通过反复迭代得到梁体在任意荷载下的变形和应力,在分析中考虑了材料非线性的影响,分析结果表明在分析梁抗弯性能时可不计波形钢腹板的影响。此外,宋建永等人还在对波形钢腹板的抗弯性能进行理论分析与试验验证的基础上,提出了受弯条件下波形钢腹板体外预应力组合梁全过程非线性分析的计算方法,该计算方法可以综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式等因素的影响,并能计算从加载到破坏各个阶段内混凝上、钢筋及预应力索的应力和梁的挠度。

王福敏通过模型梁的荷载试验来研究波形钢腹板预应力组合箱梁抗弯性能[10]。为防止偏心加载时试验梁的整体转动,在试验梁左侧梁端设置了抗扭约束。试验中对跨中底板的应力、跨中挠度以及钢腹板的主应力进行了精确测量并观察了底板裂缝分布和梁破坏状态。试验结果表明,在对称荷载下,钢腹板的纵向应力较小,而钢腹板的剪应力要比混凝土顶板和底板的剪应力大很多;在偏心荷载作用下,靠近抗扭约束端的钢腹板应力明显比靠近无抗扭约束端的钢腹板大,且钢腹板承担了大部分扭转剪应力;模型试验梁的破坏发生在弹塑性过渡区,从跨中底板的裂缝分布的形态判断,试验梁的破坏形态为明显的弯曲破坏,在整个加载过程中,钢腹板未发生失稳现象,抗剪连接件部位也未发现裂缝,但极限承载力比理论计算值偏低。此模型试验的研究为建立波形钢腹板箱梁的抗弯极限承载力的计算公式提出了一定的参数。

(四) 波形钢腹板预应力组合箱梁抗扭性能研究

李宏江等人[11]以箱梁设计理论为基础,并结合波形钢腹板组合箱梁的结构特点,采用乌氏第二理论分析了这种结构在偏心荷载作用下的扭转性能及其计算方法;引入“钢腹板不承担面内弯矩”的假定并依据最小势能原理建立了波形钢腹板组合箱梁的畸变微分方程;采用弹性地基梁比拟法求解等高度波形钢腹板箱梁畸变微分方程,采用加权残数法求解变高度波形钢腹板箱梁畸变微分方程;分析了几何参数对波形钢腹板组合箱梁在偏载作用时的力学性能的影响,提出减小波形钢腹板箱梁翘曲正应力的具体工程措施,并给出了对应于不同波形钢腹板倾斜角度的横隔板最大间距经验公式,为工程设计提供了有益参考。

周绪红等人[12]采用试验和有限元模拟相结合的方法,研究波形钢腹板预应力组合箱梁的扭转性能,发现偏载引起的效应在整体效应中所占的比重较大,在计算过程中不可忽略;在偏心荷载作用下,波形钢腹板预应力混凝土箱梁产生扭转变形,钢腹板产生较大的扭转剪应力;箱梁的纵向弯曲和翘曲应力主要由混凝土顶板和底板承担,波形钢腹板基本上不起作用;箱梁底板由于畸变产生的横向应力很小,布置合适数量的横隔板能有效提高箱梁的抗扭刚度。

(五)波形钢腹板预应力组合箱梁剪力连接键及体外预应力转向块研究

李彦滨[13]通过试验和有限单元法研究了波纹钢腹板体外预应力箱梁横隔板、肋式和块式三种转向装置形式的构造、力学性能,并根据试验和数值模拟的分析结果,提出了三种转向装置的构造要点、设计理论和实用计算方法。

齐亮[14]则对栓钉、PBL和嵌入式这三类剪力连接键的受力性能进行有限元分析和试验研究,从连接件的受力特点、抗剪刚度、极限承载能力、疲劳性能、经济性及施工适用性六个方面对三种剪力连接件的特点进行分析比较。

贺君等人[15]采用混合单元建立波形钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型,研究体内、外混合配索结构的预应力参数,包括体内、外索的比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对箱梁力学性能的影响。分析结果表明,跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉应力有关,而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化明显,建议采用合理比例的体内、外索混合配筋形式且张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60%。

(六) 波形钢腹板预应力组合箱梁疲劳性能研究波纹

杨丽[16]采用有限元分析和试验相结合的方法对影响波形钢腹板组合箱梁腹板与下翼板焊缝处应力分布及S点应力集中系数的影响因素进行研究,发现波形钢腹板组合梁的几何参数对腹板与钢翼板连接焊缝处的应力分布均有所影响,其中腹板的倾斜角度的影响最为显著,并且腹板与下翼板焊缝处应力及S点应力集中系数随倾斜角度增大而增大;波形钢腹板预应力组合箱梁试验模型在疲劳荷载作用下,由重复荷载引起的附加挠度变形约为整个挠度的10%,应当引起足够的重视。

肖小艳[17]通过对波形钢腹板组合梁的基本力学特性、抗弯承载能力、高周期疲劳性能及疲劳损伤后的剩余抗弯承载能力和破坏形态进行了理论分析和试验研究,认为在计算疲劳损伤后体外预应力波形钢腹板组合箱梁的剩余抗弯承载能力时,可忽略疲劳损伤对普通钢筋和预应力钢筋的影响;控制疲劳寿命及影响剩余承载能力的关键因素在于波形钢腹板和顶板混凝土。同时,根据混凝土本构关系的特点,考虑疲劳损伤对混凝土弹性模量、变形模量、极限压应变和强度的影响,对损伤后的混凝土本构关系进行了分析和理论推导,得到了试验梁顶板混凝土疲劳损伤后的应力应变关系曲线。

三、结语与展望

波形钢腹板体外预应力箱梁利用波纹钢板代替传统箱梁的混凝土腹板,是国内外新兴的组合结构形式,具有自重轻、抗震性能好、预应力使用效率高、施工速度快和经济性能优越等优点,引起国内外专家学者的广泛关注并得到迅速发展。本文从实用性的角度出发,总结了国内外相关研究成果和设计经验,深入分析了该桥型的特点。今后在波形钢腹板组合箱梁桥的研究、设计和施工过程中应特别注意以下几个方面的问题:

(1) 重视波形钢腹板与混凝土上、下翼板间连接剪力键的设计和布置方式。波形钢腹板与混凝土上、下翼板之间连接剪力键工作的可靠性是组合梁整体工作的基础,是这类桥梁结构设计中最为关键的环节。

(2) 体外预应力筋的设计是该类桥梁结构设计中的另一关键环节。针对体外预应力与梁体变形不协调,需合理计算其伸长量以正确估计箱梁的抗弯能力。

(3) 在偏心荷载作用下,主梁截面将发生扭转变形,由于波形钢腹板的弯曲刚度远小于混凝土顶、底板,因此断面的扭转变形的影响将会增大,使混凝土板内产生较大的扭转翘曲应力,需考虑扭转和翘曲引起的偏心效应和对挠度的影响。

(4) 由于波形钢腹板组合箱梁的剪力绝大部分是由很薄的波形钢板来承担,在试验及实际工程中均发现腹板剪切变形引起较大挠度的现象,因此应考虑剪切变形对挠度的影响。

参考文献:

[1] Bergfelt A, Edlund B, LeiVa L. Trapezoidally corrugated girder webs:shear buckling patch loading. Ing. Et Arch. Suisses, 1985: 22~27.

[2] Elgaaly M, Hamilton Q W, Seshadri A. Shear strength of beams with corrugated webs. Journal of structural engineering. 1996,122(4): 390~398.

[3] Robert G D, Hassan H A, Richard S. Shear behavior of corrugated web bridge girders Journal of structural engineering, 2006, 132(2): 195~203.

[4] 宋建永,任红伟,聂建国,波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析,公路交通科技.2005,22(11): 89~92.

[5] 单成林,预应力混凝土组合箱梁桥波纹钢腹板的屈曲分析,工程力学,2008,25(6): 122~127.

[6] 吴文清,万水,叶见曙等,波纹钢腹板组合箱梁剪力滞效应的空间有限元分析,土木工程学报,2004,37(9): 31~36.

[7] 陈曦,波纹钢腹板连续曲线箱梁剪力滞有限元分析,硕士学位论文,长安大学,2008.

[8] 方太云,波纹钢腹板箱梁桥面板有效分布宽度及横向弯矩分析,硕士学位论文,东南大学,2002.

[9] 朱建永,张树仁,王彤等,波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究,土木工程学报,2004,37(11): 50~55.

[10] 王福敏,波纹钢腹板箱梁试验研究,硕士学位论文,东南大学,1997.

[11] 李宏江,波纹钢腹板箱梁扭转与畸变的试验研究及分析,博士学位论文,东南大学,2004.

[12] 周绪红,狄谨,游金兰等,波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗扭性能试验研究,哈尔滨工业大学学报,2009,39(增2): 150~155.

[13] 李彦滨,波纹钢腹板体外预应力组合箱梁桥转向装置实验研究,硕士学位论文,哈尔滨工业大学,2006.

[14] 齐亮,波纹钢腹板PC箱梁剪力连接件研究,硕士学位论文,西南交通大学,2009.

[15] 贺君,刘玉擎,陈艾荣,波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究,公路交通科技,2008,25(6): 65~70.

第6篇

关键词:桥面防水系统,缺陷伸缩缝

一、桥梁防水系统缺陷引起的病害

在我国,由于伸缩缝的应用时间迟,没有成熟的施工技术及经验,盲目认为水对混凝土没有多大危害,因此以前使用的伸缩缝基本上没有防水性能,由伸缩缝处渗漏下的水往往流到梁端,再流到帽梁,对梁端和帽梁顶部混凝土产生严重的腐蚀。论文参考网。

从对公路桥梁病害调查结果来看,桥面损坏的比例最大,其次是边梁外侧、梁端和帽梁。论文参考网。由于设计上的不成熟及水对混凝土的危害性认识不深,边梁处栏杆和人行道设计没有考虑到雨水的影响,致使桥面污物的雨水乱流,进而腐蚀混凝土。泄水孔的设计往往考虑欠佳,由于没有重视泄水孔的安装形式和质量,致使泄水口周围和孔下梁板混凝土受到严重的腐蚀。

二、桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析

一般来说,水泥混凝土材料是耐水材料,在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性。但是长期处于干湿交替循环状态下,混凝土的质量就会受到影响。空气中的水和雨水和桥面的污物(酸性物质、氧离了、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢、他酸性离子、碱金属和碱土金属离子)混到一起,这些酸、碱物质超过一定限度时,会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料。

水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发及产生水化热造成塑性开裂。由于桥面混凝土厚度小,和空气的接触面积大,产生裂缝的几率也大。如果没有完善的防水系统,带有腐蚀性物质的水就会从裂缝中流入到混凝土中去,产生碱一骨料反应以及酸碱性物质对混凝土进行腐蚀的反应。

三.伸缩缝的防水

我国在桥梁施工中采用了很多种桥梁伸缩缝,大多数都漏水。所以以前修建的桥,伸缩缓下面的梁端和帽梁受水损害最严重。由于伸缩缝的形式及安装质量问题,造成该部位最容易损坏。除了毛勒缝、仿毛勒缝之外,对伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝,采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝,也能成功地解决伸缩缝漏水的难题。由于伸缩缝很难保证完全不漏水,而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重,所以,加强伸缩缝的防水处理势在必行,必须把伸缩缝的防水设计和安装质量当作非常重要的问题对待。

为了处理好桥梁的伸缩缝,世界各国的专家们煞费苦心地在研究各种伸缩装置,尽管伸缩缝装置在桥梁总造价中占很少一部分,但损坏以后造成的后果是严重的。我国大至有以下几种伸缩缝:软质木板浸沥青配以沥青马蹄脂伸缩缝、钢板伸缩缝、梳型钢板伸缩缝、橡胶条伸缩缝、橡胶板伸缩缝、进口毛勒伸缩缝及国产仿毛肋伸缩缝等。从对其起到的防水效果及对桥梁的损坏情况来看,只有进口毛勒伸缩缝,经过近十年的使用没有明显损坏,能达到防水作用。论文参考网。

四、结论及建设

1、桥梁必须设置完善的防水系统。首先是混凝土本身的自防水,保证本身的密实性和防腐蚀性能,在其中加太钢纤维或聚丙烯纤维,而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量要严加控制。桥面混凝土铺装层的质量是至关重要的,平均厚度需大于10cm,最薄处不能小于8cm,为了减少混凝土的开裂,钢筋网钢筋直径不宜小于10mm,间距不能大于150m。

2、在保证桥面混凝土质量的基础上,必须设置防水层,伸缩缝必须选择防水型的,帽梁顶部,边梁外侧,以及下部结构水位浮动部位都应该考虑防水问题,防止水从任何地方对混凝土侵害。只有这样,形成完善的防水系统,才能保证桥梁的使用寿命。

3、桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混和料都有很好的亲和性,能牢固地粘结在一起,并且能够在沥青混和料的高温下,只软化,不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求,可以广泛采用。

4、毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较理想的伸缩缝,5cm以下小伸缩量,配合着弹塑性伸缩装置的使用可以解决防水和延年的问题。

5、梁端和帽梁顶部建议用普通的防水涂料进行处理,防止伸缩缝失效时漏水腐蚀混凝土。

6、下部结构在水位浮动部位处,除了要作防腐蚀混凝土外,也要涂防水涂料。

7、边梁的栏杆、地伏混凝土的外侧应包住翼板并设计滴水槽,防止雨水沿边梁漫流。

第7篇

【关键字】桥梁工程,挂篮施工,问题对策

中图分类号: U445 文献标识码: A 文章编号:

前言

随着经济的不断发展,桥梁建设技术也不断提高,以预应力技术的发展,也在桥梁工程中高强度、高性能混凝土得到广泛应用, 从而使混凝土连续梁逐渐向大跨度、宽幅面、轻结构、大规模的方向发展,因此桥梁结构的发展对主梁施工时挂篮的技术指标提出了更高的要求。

二.挂篮概述

挂篮的组成部分分别是承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。挂篮的走行系统可用轨道或滑板,牵引动力一般用电动卷扬机,它有前牵引装置及尾索保护装置。为保证浇筑混凝土时挂篮有足够倾覆稳定性,往往在挂篮的尾部设置后铺同,一般通过埋存梁肋内的竖向预应力筋实现,当后锚能力不够时,也可以采用尾部压重等设施。挂篮的主要功能是支撑模板,承受新浇混凝土重量,出工作平台提供张拉、灌浆的场地,调整标高。因此,挂篮不仅要求有足够的强度保证,还要有足够的刚度及稳定性,自重轻,移动灵活,便于调整标高等。

三.挂篮的设计原则

1、因为桥梁工程中的挂篮采用的是已经浇注段的竖向预应力钢筋作为后锚,目的是为了取消平衡配重,以便减少自重,使得挂篮在行走时采用梁顶面的滑道,滑动时要轻稳,方向锁定,除滑道外一次移动到位。

2、设计时要考虑挂篮拼装完后,在整个桥梁工程的建设施工过程中箱梁顶面有足够宽敞的作业空间,便于放置各种机具和便于作业人员行走,同时要注意依据天气和气候的变化适当的改善作业环境,防止气温骤变时保温。保证机器和人员的安全。

3、要综合考虑挂篮在工程建设中的整体功能,而不能片面追求的某一项性能指标。

4、设计时为了力求缩短工期,主梁断面应该一次浇注,使得挂篮一次拼装成型,行走方便快捷,劳动强度小。

5、力求结构轻巧,挂篮自重及施工荷载控制在1 000 KN以内,要选用高强、轻质的钢材。

四.挂篮的构造

三角形和菱形挂篮主要由以下几部分组成:

1、主桁架。主要杆件通常是由2片槽钢组合焊接而成的,槽钢的截面要在焊接之前根据挂篮所需要的结构进行分析确定,各杆件间连接主要依靠的工具是高强螺栓或销接。

2、内外模板系统。内模分顶模和内侧模,是由型钢组合焊接而成的一个模架,它们在工作时是互相配合的,当内模工作的时候,内吊梁的支撑是由滑梁来完成的,脱模的时候只要松开内吊梁就可以使滑梁落在内吊梁上,从而自由的滑行前移。顶模板的成分是组合钢模板,内侧模板由部分木模组成,以适应梁高的变化。外模由侧模板和底模构成,侧模由外吊梁悬挂,为型钢和钢板组焊的整体钢模板;底模由底纵梁、底横梁及模板组成,通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇梁段和外吊梁上,随主桁一起前移。

3、悬吊系统。由螺旋千斤顶、小横梁、吊带及精轧螺纹钢组成。用于悬挂模板,调整模板的标高。

4、走行系统。由钢枕、滑道及上滑板构成,其中钢枕为槽钢加l块钢板焊接而成,滑道为2根槽钢组焊而成,上滑板为厚钢板。滑道由竖向预应力钢筋锚阎在桥面上,用来平衡挂篮空载走行时的倾覆力矩。

张拉操作平台。悬挂于主桁上,提供立模、扎筋、灌筑砼、张拉预庇力束及移动挂篮的工作面。桁架、锚固、平衡系统、吊杆和纵横梁等根据挂篮设计图纸加工而成。

三角轻型挂篮由三角主梁承重系统、吊杆系统、底模平台系统、侧模及加固系统、内外行走系统和后锚固系统等组成, 结构如图1 所示。

图一:挂篮构造图

桥梁工程中挂篮的安装

桥梁工程的建设过程中,当挂篮组拼完成后,需要对完成组拼后的挂篮实施加载预压,目的是为了消除挂篮安装后出现塑性变形的情况,监测挂篮本身在实际的加载状态下的弹性变形情况,一般采用沙袋预压模拟堆砌的方法来进行这项工作,在进行模拟的时候要随时监测挂篮各个组成部分的实际情况,包括工作情况、弹性情况、连接情况,并依据监测的结果对挂篮所处的状态进行预测判断,一旦发现异常的情况,要马上停止模拟,找到问题,及时处理,做出改进。

在桥梁工程建设挂篮安装的过程中,在进行到竖向预应力筋安装时,必须保证横向的预应力筋与纵向的预应力筋的偏差不超过3毫米,从而保证挂篮的轨道安装处在一个正确的安装位置。挂篮拼装、前移就位后,其中线应与桥梁中线重合,偏差不超过5毫米。

六.挂篮常见的质量事故及其防治措施

1、纵向预应力管道堵塞

在分节段施工时,往往会出现缩孔、孔道堵塞等质量问题,当采用开凿混凝土的方法进行处理时,往往会影响到梁结构强度,还会进一步阻碍其他工序施工。针对这类问题,往往采取以下防治措施:(一)需要选用高质量的PVC 衬管,这类管道具有质量轻、强度高、韧性耐久性好等优点。当混凝土浇筑过程中未来得及进行振捣,为了防止进浆凝结,需要及时使用清水冲洗衬管;(二)当混凝土终凝完成后,应该及时将衬管取出,然后用清水冲洗管道;(三)当预应力管道安装过程时,应该先伸出一部分管道,并做好管口封堵处理;(四)在接头两端安装两个定位网,保证接头牢固。保证接头长度控制在30cm 以上,接管要对紧,中间不得出现较大空隙。

2、结底板混凝土脱落

在合龙段以及相邻梁段上,容易出现底板混凝土脱落质量问题,这是因为底板混凝土受到曲线布置预应力的挤压,出现分层,从而出现混凝土脱落或压碎等问题。预应力管道、底板防崩钢筋数量、混凝土强度以及底板混凝土厚度都是影响施工质量的主要因素。针对底板混凝土脱落问题,一般采用以下防治措施:(一)严格按照施工工艺流程进行施工,在施工开始前,应该对模板尺寸、底板厚度等进行校验,保证每个断面波形管坐标符合要求;(二)在预应力筋张拉时,确保混凝土的强度达到设计要求,防止端头张拉锚具挤坏混凝土;(三)做好底板拉钩钢筋和防崩钢筋的安装,必须严格按照工艺标准进行施工;安装在相邻底板的拉钩长度不得过短或过长,并能够将上下两层钢筋网片拉牢固;(四)做好混凝土的振捣工作,保证合龙段混凝土的密实度;(五)浇筑前,应该用高压水将浇筑混凝土前底板上的木屑等杂物清洗干净。

结束语

挂篮悬臂浇筑施工技术可以使用少量施工机具设备,避免大量支架。可以方便地建造跨越深谷、流量大的河道和交通量大的立交桥。不影响桥下通航、通车,施工不受季节,河道水位的影响,并能在大跨径桥上采用,因此得到广泛的使用。而且施工不受跨度限制,跨度越大,其经济效益越高,所以大跨度连续梁桥常采用挂篮悬浇施工。。但在具体的承建项目中还应做些必要的改进完善,加大对施工中注意事项的重视力度,以进一步控制施工质量。

参考文献:

[1]李学文 田仲初 颜东煌 混凝土斜拉桥采用前支点挂篮悬臂浇注施工的中间索力确定方法 (被引用 3 次) [期刊论文] 公路交通科技 ISTIC PKU -2002年5期

[2]王世明 黄宏宝 挂篮施工方法在天津港桥梁工程中的应用 [期刊论文] 《港工技术》 ISTIC PKU -2010年4期

[3]林波 浅析桥梁工程中的悬臂浇筑挂篮施工的要点 [期刊论文] 城市建设理论研究(电子版) -2012年13期

[4]陈文崇 梁树锦 浅谈挂篮施工技术在桥梁工程中的应用 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2011年9期

第8篇

课堂教学改革的总体目标是:在“桥梁工程”的教学实践中,培养具有专业工程素质和工程创新能力的专业人才,培养和锻炼学生应用所学知识解决专业领域现实问题的能力。为了达到这个总体目标,在教学实践中采取了以下系统的教学方法和教学改革措施。

1.理论教学和实践能力培养相结合的教学改革

在重视理论教学的同时更加突出专业知识的实用性,增加大量实际工程的文字和图片介绍,例如,在绪论中介绍桥梁类型时,结合大量的实际“桥梁工程”图片和文字介绍,加深学生对于实际工程的印象,突出专业知识的实用性。在介绍桥面铺装和伸缩缝类型时,着重介绍每一种桥面铺装和伸缩缝的施工方法和技术特点,让学生对每一种类型的桥面铺装和伸缩缝细部构造有较深入的了解,与工程实际结合起来进行教学,这样既增加了课堂内容的知识含量,也激发了学生的学习热情和学习主动性,变教师填鸭式教学为学生为主体的教学方式,体现了以工程实用性为指导的教学方法的转变。在课堂教学中穿插介绍实际工程的设计图纸和资料,结合专业教研室的设计图纸和资料,有针对性地给学生在课堂上介绍实际工程相关部分的设计图纸、设计方法和设计要点、构造方法及措施,不再只是对书本知识的介绍。让学生接触到实际桥梁设计内容,设计图纸的绘制注意事项,设计图表的格式等。这是一个生动的专业工程教育的例子,在培养学生实践能力方面起到了很积极的作用。

在教学中期开展相关专题讲座。在教学中期学生已经学习了较丰富的“桥梁工程”课程内容,教师通过专题的形式对某一个相关工程领域的知识和内容进行综述,既具有知识型也具有趣味性,可以丰富学生的专业知识,拓宽学生的专业视野。例如,对缆索支承桥梁体系开设讲座,介绍缆索支承桥梁的发展历史,设计历史过程,现有成就和存在问题等,给学生增加了书本之外的知识,激发了学生的学习热情,增强了学生的专业工程素质,也为学生打开了工程创新能力培养的思路。精讲专业工程案例,每讲完一种类型桥梁的内容之后,都通过专业的桥梁设计施工案例对内容进行全面总结和复习,通过视频动画介绍设计施工过程,精讲专业案例,全面加强桥梁工程专业教育和专业认识,提高专业应用能力。专业案例是学生了解专业应用的一个比较好的形式,具有较全面的专业设计施工的内容,可以弥补专业实习缺乏的不足,提高学生专业实践能力和工程创新能力。

2.启发式、讨论式教学方法的应用

在介绍每个部分新内容的时候,采用向学生提问的形式,激发学生思考,引出这一节新的内容,例如,在介绍预应力混凝土简支梁桥之前,提问学生:当桥梁跨径大于20m之后,混凝土简支梁桥是否能继续使用,如果继续采用混凝土简支梁桥将带来哪些问题,有没有办法去解决这些问题。激发学生思考这些问题,让学生发言并进行讨论,总结发言和讨论的内容后再引出预应力混凝土简支梁桥的概念,指出跨径增大后的预应力混凝土简支梁桥解决方案,开始下一节内容的讲授。通过这种启发式讨论式教学方法的应用,将更加有助于学生去总结先前学习的知识,并能将新旧知识进行对比区别,加深对知识系统性的吸收和理解。例如,在介绍斜拉桥和悬索桥内容时,为了对比不同类型桥梁类型在跨径上的适应性,进行桥梁类型方案的对比选择讨论,假设跨径在400m~600m范围,让学生提出自己设想的桥梁类型并说明采用这种桥梁类型的理由,让学生分组讨论该种桥梁类型存在哪些设计和施工问题,加深学生对不同桥梁类型跨越能力的认识,提升了学生应用所学知识解决实际问题的能力,通过讨论指出问题,帮助学生进一步加深和强化对理论知识的学习,提高应用能力和创新能力。

3.以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革

以前,“桥梁工程”的考核方式一般采用理论考试或者小论文形式进行考查,由于本课程内容多,知识点繁杂,理论考试只能考查一些基本知识点和基本计算方法,没有办法对创新能力和工程应用能力进行考核。小论文的考核形式是在这门课结束之后,让学生选择一个题目,查阅相关资料,进行综述和评论,通常,由于小论文的题目是一个比较窄的知识面,学生看的资料也是集中在一个课题上,写出的小论文虽然有深度,但是广度不足。以上的两种考核方式都无法体现对“桥梁工程”全面知识的把握和创新能力的培养。所以,采用了以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革,新的考核方式主要以综合形式出现,考核包括理论考试,小论文及研究报告综述,综合应用考试和建筑模型设计等。理论考试和小论文放在平时的课堂教学中,作为课堂作业去完成,这样在每讲完一个章节部分的内容之后,就可以对这个章节进行理论考试,并以小论文及研究报告综述的形式拓展课堂学习知识,让学生在课下去了解这个章节部分内容的研究和应用情况,并以研究报告综述的形式写出来。综合应用考试是对每一种桥梁类型提供设计资料,让学生去设计构思桥梁设计的内容,将设计的思路和内容以文字和图纸的形式表达,这是一项对学生综合应用能力进行培养和考核的教学活动,有助于学生工程应用能力的提高和工程创新能力的培养。

建筑模型设计是将学生分成小组的形式,通过对桥梁结构模型的制作,帮助学生强化专业知识,提高实验动手能力。对建筑模型进行打分和点评,不仅有利于学生对于专业知识进一步的消化吸收,也有利于学生对“桥梁工程”实际施工方法的把握和明确,提高了他们的创新能力,学生提交的建筑模型经过修改优化后也可作为相关的建筑模型设计比赛的参赛作品。

4.课程设计改革

课程设计是在课程学习结束后,用两周的时间对某种跨度的桥梁上部结构进行设计,提交设计计算书和手绘的设计图纸。课程设计是一项重要的专业实践活动,可以弥补学生专业实践的不足,通过两周的设计工作锻炼和提高学生对知识的应用能力和实践能力。以往在课程设计中布置的设计任务是以几个学生为一个小组,一个小组布置一个设计题目作为设计任务,这样,在两周设计时间后一个小组所有学生提交的结果都是一样的,无法衡量一个小组内每个学生提交设计的优劣,一个小组中有的学生做,有的学生不做,反映出学生的积极性普遍不高,课程设计的锻炼实践效果不明显,只有部分学生得到了锻炼和培养。针对这种情况,为了提高课程设计的实践效果,首先精心准备课程设计任务书,做到每个学生一个设计题目,通过变化设计条件,如桥梁上部结构类型的变化,跨径变化,混凝土材料的标号变化等,使每个学生的设计初始条件都不一样,让每个学生都能独立去做自己的课程设计,这样的做法明显端正了学生的学习态度,改善了学习风气,提高了学生的主动性积极性。其次,加强设计过程中的指导,在学生初步拟定截面尺寸、设计计算、整理设计结果和开始绘图这几个时间节点特别加强指导,确保学生能够顺利正确进行桥梁上部结构的设计工作。最后,加强对设计结果的点评工作。以往学生提交的设计计算书和设计图纸经过评阅打分之后就结束了课程设计,但是这样学生并不能了解自己设计结果的优劣和设计中存在哪些问题,没能帮助他们改正设计中的不足和提高设计水平。因此,对设计结果的点评工作不可缺少,并且需要加强这部分的工作:对每个学生提交的结果逐一检查,记录下该学生设计的优点和缺点,整理大部分学生共同存在的问题,先讲共性的问题,再逐个点评学生设计工作的优劣。通过对课程设计实践环节的教学改革,明显提高了每个学生的动手能力、实践能力和创新能力,弥补了学生工程实践教学内容的不足。

二、结语