橋梁設(shè)計(jì)范文

時(shí)間:2023-03-21 15:05:29

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橋梁設(shè)計(jì)

篇1

[關(guān)鍵詞]廣珠城際橋梁設(shè)計(jì)極限狀態(tài)法

引言

新建鐵路廣州至珠海(含中山至江門(mén))城際快速軌道交通橋梁具有類(lèi)似城市軌道交通橋梁的特點(diǎn),且在我國(guó)剛剛起步,無(wú)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法與規(guī)范。我們有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分的研究分析比較,加強(qiáng)對(duì)本線(xiàn)的橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法的認(rèn)識(shí),才能有利于推進(jìn)城際快速軌道交通橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。本文著重根據(jù)各國(guó)極限狀態(tài)法的一些規(guī)定,對(duì)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析比較,并與其他計(jì)算方法進(jìn)行荷載效應(yīng)的對(duì)比。

國(guó)內(nèi)自2000年上海明珠線(xiàn)一期建成通車(chē)以后,北京、廣州、武漢等城市也相繼進(jìn)行城市軌道交通建設(shè)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)城市高架軌道交通橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范按容許應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算。

國(guó)外的軌道交通在七十年代就得到了發(fā)展,且各國(guó)相繼修訂設(shè)計(jì)規(guī)范,納入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最新的成果,計(jì)算方法也從容許應(yīng)力法、破壞階段法發(fā)展到極限狀態(tài)法。國(guó)外除了個(gè)別規(guī)范外,一般都采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì),運(yùn)用荷載分項(xiàng)系數(shù)法作為設(shè)計(jì)表達(dá)式。

經(jīng)過(guò)對(duì)本線(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)荷載圖式的初步研究認(rèn)為采用0.6UIC較為合適,其實(shí),本線(xiàn)設(shè)計(jì)概化的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛荷載對(duì)簡(jiǎn)支梁的跨中換算靜活載效應(yīng)與0.4UIC的作用效應(yīng)相當(dāng),因此,活載相對(duì)來(lái)說(shuō)較輕,歐洲聯(lián)盟的設(shè)計(jì)方法是完全值得借鑒的;同時(shí)本線(xiàn)的橋梁比重占全線(xiàn)95%以上,在對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初步分析比較的基礎(chǔ)上,認(rèn)為采用極限狀態(tài)法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其經(jīng)濟(jì)效益可觀,從投資方面考慮也有必要對(duì)極限狀態(tài)法進(jìn)行論證。

1極限狀態(tài)法技術(shù)參數(shù)比較與分析

極限狀態(tài)法中各規(guī)范技術(shù)參數(shù)差別較大,但分類(lèi)基本一致,即:荷載、材料與工作條件等,著重從這三個(gè)方面技術(shù)參數(shù),綜合分析國(guó)內(nèi)外規(guī)范取值,尋求適合本線(xiàn)技術(shù)參數(shù)。國(guó)內(nèi)外規(guī)范使用階段極限狀態(tài)工況其技術(shù)參數(shù)取值均為1,承載能力極限狀態(tài)工況下的技術(shù)參數(shù)取值如表1~表4。

從表1可以明確,恒載參數(shù)各種標(biāo)準(zhǔn)的差別很大。同時(shí)一個(gè)國(guó)家不同時(shí)期的差別也是很大的(其中帶*者為原有規(guī)范)。但是結(jié)構(gòu)自重在橋建成以后,基本是不變的,誤差可能性較小,因此取1.2作為自重恒載參數(shù)。

各國(guó)規(guī)范的活載參數(shù)取值如表3,活載是橋梁設(shè)計(jì)中最基本的技術(shù)條件。比較各國(guó)規(guī)范當(dāng)中的活載參數(shù),根據(jù)活載在橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中所起的主導(dǎo)作用,在不同的組合方式下,分別取1.4、1.2、1.0等不同的值。

按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)規(guī)定須進(jìn)行兩類(lèi)極限狀態(tài)計(jì)算,以保證結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久。由于城際快速軌道交通在國(guó)內(nèi)剛剛起步,不可能從可靠度理論分析來(lái)制訂各技術(shù)參數(shù)取值,主要參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范,按荷載的離散程度不同制訂相應(yīng)參數(shù)。推薦的技術(shù)參數(shù)取值如表5~表7。

2荷載分類(lèi)與組合

2.1荷載分類(lèi)

荷載的分類(lèi)按荷載隨著時(shí)間變化性能的不同以及出現(xiàn)機(jī)率的大小,將作用在城際軌道交通橋梁上的荷載分為下列幾類(lèi):永久荷載、可變荷載和偶然荷載,如表7。

2.2荷載組合

(1)按承載能力極限狀態(tài)組合:

組合Ⅰ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合;

組合Ⅱ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種與其它可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合;

組合Ⅲ:永久荷載一種或幾種與施工、養(yǎng)護(hù)、維修狀態(tài)荷載的效應(yīng)組合;

組合Ⅴ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種,再加上一種偶然荷載的效應(yīng)組合。

(2)按正常使用極限狀態(tài)組合組合Ⅳ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合。

3算例

3.1基本資料

在不同的活載形式作用下,計(jì)算示例一為一輕軌30m雙線(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁,梁部采用C50混凝土,檢算跨中截面進(jìn)行強(qiáng)度;計(jì)算示例二為鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu),計(jì)算跨度為(10.28+2×12.56+10.28)m,梁部采用C50混凝土,墩身采用C35混凝土,檢算其墩頂梁截面與墩頂墩身截面。輕軌活載圖式如圖1,廣珠城際運(yùn)營(yíng)車(chē)輛荷載圖式如圖2,動(dòng)車(chē)組荷載圖式與圖2相同,軸重≤150KN。

3.2計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果如表8~表10。從表8可以看出,輕軌與汽—超20活載效應(yīng)相當(dāng),采用按極限狀態(tài)法,在輕軌活載作用下,可節(jié)約鋼材約24%,在廣珠城際快速軌道車(chē)輛荷載作用下節(jié)省鋼材14%。表9的計(jì)算結(jié)果表明,要滿(mǎn)足規(guī)范要求,截面鋼筋的最小根數(shù),采用容許應(yīng)力法計(jì)算需60Φ25Ⅱ級(jí)鋼筋,極限狀態(tài)法需53Φ25Ⅱ級(jí)鋼筋。表10的計(jì)算結(jié)果均滿(mǎn)足規(guī)范要求,截面有足夠的安全儲(chǔ)備。

3.3計(jì)算分析及結(jié)論

以上示例,分別對(duì)鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件以及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行了檢算,包含了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大部分內(nèi)容。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算,可以看出:

(1)對(duì)推薦的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行的極限狀態(tài)法與容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法進(jìn)行了計(jì)算比較,結(jié)果表明滿(mǎn)足規(guī)范要求。

(2)采用極限狀態(tài)法比采用容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法要節(jié)省材料。當(dāng)然,在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中,不僅僅是按截面的最大承載能力去進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還要考慮截面砼和鋼索應(yīng)力以及位移等要求。

(3)推薦的技術(shù)參數(shù)雖然是在參照各國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)之上選取,但是荷載與材料的分項(xiàng)安全系數(shù)、工作條件系數(shù)的取值,在安全度方面的保證率比較明確,較之容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法對(duì)內(nèi)力憑經(jīng)驗(yàn)取安全系數(shù)設(shè)計(jì),要科學(xué)、明確。

(4)將結(jié)構(gòu)的受力區(qū)分為兩類(lèi)極限狀態(tài)來(lái)計(jì)算,既保證了結(jié)構(gòu)的安全,又保證了它的使用功能和耐久性,概念清楚,計(jì)算目標(biāo)明確,兼有按容許應(yīng)力法和按破壞內(nèi)力法設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

廣珠城際快速軌道交通工程橋梁設(shè)計(jì)采用采用極限狀態(tài)法的計(jì)算方法,通過(guò)上面的計(jì)算,無(wú)論是對(duì)廣珠城際快速軌道交通工程運(yùn)營(yíng)車(chē)輛荷載還是對(duì)動(dòng)車(chē)組荷載,結(jié)果表明都是可行的。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論不斷發(fā)展以及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的日趨成熟,對(duì)于高架軌道交通橋跨結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),荷載和結(jié)構(gòu)抗力的變異性小,計(jì)算模式確定性好,更適合采用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。

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篇2

關(guān)鍵詞:橋梁工程 抗震設(shè)計(jì) 地震

國(guó)家防震減災(zāi)規(guī)劃(2006-2020年)指出,我國(guó)是世界上地震活動(dòng)最強(qiáng)烈和地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一,我國(guó)大陸大部分地區(qū)位于地震烈度Ⅵ度以上區(qū)域;50%的國(guó)土面積位于Ⅶ度以上的地震高烈度區(qū)域?!蛄菏枪饭こ痰年P(guān)鍵部位及控制性工程。在我國(guó)各級(jí)公路橋梁中,預(yù)制裝配式橋梁(指空心板、T梁及組合箱梁) 通常占全線(xiàn)橋梁的70%以上,因此,運(yùn)用合理抗震設(shè)防理念,對(duì)裝配式橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧┚哂兄匾囊饬x。本文在此主要探討了橋梁工程抗震設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題,為今后橋梁設(shè)計(jì)起到借鑒作用。

一、地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)破壞特點(diǎn)

1.1結(jié)構(gòu)體系

當(dāng)梁體的水平位移超過(guò)梁端支撐長(zhǎng)度時(shí)發(fā)生落梁破壞。落粱破壞是由于梁與橋墩(臺(tái))的相對(duì)位移過(guò)大,支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。采用框架一抗震體系的橋梁結(jié)構(gòu),破壞程度較輕:相反剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重;采用框架填充墻體系的房屋,當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_(kāi)式框架間未砌磚墻,底層同樣遭到嚴(yán)重破壞;采用鋼筋混凝土板、柱體系結(jié)構(gòu)的建筑,因樓板沖切或因樓層側(cè)移過(guò)大、柱腳破壞,各層樓板墜落重疊在地面。以前橋梁結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)梁、板按受彎構(gòu)件簡(jiǎn)化模型進(jìn)行計(jì)算,僅計(jì)算豎向荷載設(shè)計(jì)橋梁構(gòu)件,未將橋梁作為整體結(jié)構(gòu)的一部分考慮。而在地震作用下,橋梁梁板與主體結(jié)構(gòu)相連,成為壓彎或拉彎構(gòu)件,橋梁參與框架結(jié)構(gòu)整體受力后,結(jié)構(gòu)的水平剛度增大,結(jié)構(gòu)自振周期減小,勢(shì)必造成總地震作用加大。

1.2構(gòu)件形式

結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過(guò)大的變形導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。結(jié)構(gòu)失去承載能力在框架結(jié)構(gòu)中,通常柱的破壞程度重于梁、板:鋼筋混凝土構(gòu)件通常會(huì)出現(xiàn)斜向或交叉裂縫;配置螺旋箍筋的混凝土柱,當(dāng)位移角達(dá)到較大數(shù)值時(shí),核心混凝土仍保持完好,柱仍具有較大的抵抗能力。橋梁從結(jié)構(gòu)角度講是不規(guī)則結(jié)構(gòu),其受力特點(diǎn)復(fù)雜,容易出現(xiàn)應(yīng)力集中;特別是在水平地震作用下,由于橋梁板的“斜撐”作用,橋梁形成的實(shí)際支撐對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響,與結(jié)構(gòu)整體剛度的大小有關(guān),對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響更是相當(dāng)微妙。而上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過(guò)支座傳到下部結(jié)構(gòu),當(dāng)傳遞荷載超過(guò)支座設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對(duì)于下部結(jié)構(gòu)而言,支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩,避免橋梁發(fā)生破壞。

二、橋梁工程抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1采用適當(dāng)?shù)钠搅⒚?/p>

如何對(duì)一個(gè)橋梁工程項(xiàng)目實(shí)施建筑布局與結(jié)構(gòu)布置?這通常與橋梁的平立面直接相關(guān)。有數(shù)據(jù)表明,簡(jiǎn)單、規(guī)則的橋梁結(jié)構(gòu)其抗震能力普遍較強(qiáng)。這是因?yàn)閺?fù)雜式橋梁結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)內(nèi)部構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度形不成一致規(guī)律,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)非常明顯。因此,在對(duì)橋梁工程的抗震設(shè)計(jì)中務(wù)必加強(qiáng)措施,盡可能遵循建筑物的均勻?qū)ΨQ(chēng)原則,避免采用不規(guī)則的建筑方案,從總體上降低橋梁的剛度偏心率,并準(zhǔn)確無(wú)誤地計(jì)算出相關(guān)的地震反應(yīng)數(shù)據(jù),這有利于在必要的情況下采取抗震措施和細(xì)分處理措施,保障在地震作用下,受力有明確、直接的傳遞途徑。

2.2選擇有利場(chǎng)地

在橋梁內(nèi)部實(shí)際配筋計(jì)算時(shí),橋梁板按單向板力學(xué)模型進(jìn)行配筋計(jì)算,上部負(fù)筋通常按照跨復(fù)雜性,首先需要通過(guò)概念抗震設(shè)計(jì)來(lái)間接實(shí)現(xiàn)“大震不倒”,橋梁的抗震概念設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)同等重要。由于施工場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境不同,橋梁結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)也是不盡相同的。因此,在有選擇的情況下,選擇一塊有利于抗震的場(chǎng)地開(kāi)展施工,很大程度上可以減輕地震所造成的損害。在選擇建筑場(chǎng)地之前,首先根據(jù)建筑場(chǎng)地的地質(zhì)狀況及建筑結(jié)構(gòu)的需求,分析出哪些是有利地段,哪些是不利地段,無(wú)論何時(shí)都不要在危險(xiǎn)地段上進(jìn)行建設(shè),以免造成不必要的人員傷亡與財(cái)物損失。此外,還要盡可能地錯(cuò)開(kāi)地震周期與在建項(xiàng)目的自振周期,用以防止橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振損壞。

2.3保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性

橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng),因此抗震設(shè)計(jì)要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量為最小,并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、羈日度和延性,以防止不能容忍的破壞。所謂的結(jié)構(gòu)的延性,就是在承載力有明顯減小的情況下,結(jié)構(gòu)所能產(chǎn)生非彈性變形的能力,其很大程度上體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的變形能力。有必要說(shuō)明的是:在地震作用下,結(jié)構(gòu)的延性直接影響著橋梁能否在災(zāi)難中屹立不倒,所以結(jié)構(gòu)的延性在某些意義上等同于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,二者都是建筑抗震設(shè)計(jì)中所要考慮的重要指標(biāo)。那么怎么樣在地震作用下使橋梁的鋼筋混凝土展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的延性呢?這應(yīng)該盡量地將塑性變形集中作用于延性較好的構(gòu)件上。良好的延性對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的作用無(wú)疑是肯定的,一方面它能有效地降低地震作用對(duì)橋梁的影響,另一方面還能吸收地震能量,防止建筑結(jié)構(gòu)的倒塌。

2.4增強(qiáng)橋梁的整體性

橋梁作為許多細(xì)節(jié)構(gòu)件連接而成的整體,是一個(gè)具備空間剛度的結(jié)構(gòu)體系,其能否承受地震驚人的破壞力量,全看各構(gòu)件間能不能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、有機(jī)地形成一個(gè)整體。所以說(shuō),橋梁的整體性能不但是建筑抗震的首要條件,還是橋梁抗震設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō),鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁板的整體性能好,在適當(dāng)位置布設(shè)構(gòu)造柱,并配置相應(yīng)的構(gòu)造鋼筋,不但能夠消除滑移、散落等問(wèn)題,加強(qiáng)橋梁梁板的剛度值,還能適當(dāng)放寬對(duì)橋梁的平面要求,對(duì)于橋梁的層間變形,也非常容易控制。

2.5加強(qiáng)抗震防線(xiàn)的建設(shè)

如今,許多橋梁都設(shè)置多道抗震防線(xiàn),以增強(qiáng)建筑的抗震能力。一旦地震來(lái)臨時(shí),第一道防線(xiàn)在強(qiáng)烈的地震力的沖擊下遭到破壞后,還有后備的第二道、第三道甚至更多的防線(xiàn)立即接替,抵擋住后續(xù)的地震沖擊力,這樣可以最大限度的保證橋梁的安全,免于倒塌。另外,在進(jìn)行橋梁抗震能力的設(shè)計(jì)時(shí),可以采用具有多個(gè)肢節(jié)的抗震結(jié)構(gòu)體系 橋梁結(jié)構(gòu)可以通過(guò)合理設(shè)置連梁,使其具有優(yōu)良的多道抗震防線(xiàn)性能 還可以利用在結(jié)構(gòu)中增加贅余桿件的屈服和變形來(lái)分散地震的作用力,而且一旦贅余桿件遭到破壞后退出工作,還可以使整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)從當(dāng)前的穩(wěn)定日系想另外一種穩(wěn)定體系進(jìn)行過(guò)渡,避免在長(zhǎng)時(shí)間的地震作用下引起持續(xù)的共振效應(yīng)。

2.6選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

建筑抗震結(jié)構(gòu)體系作為抗震設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,在確定結(jié)構(gòu)體系階段,會(huì)受到許多外界因素如建筑高度、經(jīng)濟(jì)狀況、場(chǎng)地布置、施工材料等影響,是一個(gè)涉及面極廣的技術(shù)問(wèn)題,必須經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎的思考才能確定 這方面,非但要考慮計(jì)算簡(jiǎn)圖和抗震防線(xiàn)等問(wèn)題外,橋梁體系還應(yīng)具備一定的剛度和承載力分布,防止局部突變而產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形。再者,在結(jié)構(gòu)布置階段,兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特征值最好相距不遠(yuǎn),并在建筑的布局上,保持結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、布置均勻的原則,以避免主軸不在一條軸線(xiàn)上而引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等問(wèn)題。

篇3

關(guān)鍵詞 橋梁抗震 破壞形式設(shè)計(jì)原則加固技術(shù)措施

隨著我國(guó)交通業(yè)的發(fā)展,橋梁工程的重要性日益突出,加之近年來(lái)地震災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生,給國(guó)家和人民帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)損失,因此對(duì)橋梁的抗震能力也提出了很大的要求??拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造,以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。合理的抗震設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合,使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。

一、橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式

(1)彎曲破壞。結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過(guò)大的變形導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂,結(jié)構(gòu)失去承載能力。

(2) 剪切破壞。在水平地震作用下,當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過(guò)截而剪切強(qiáng)度時(shí)發(fā)生剪切破壞。

(3) 落梁破壞。當(dāng)梁體的水平位移超過(guò)梁端支撐長(zhǎng)度時(shí)發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩的相對(duì)位移過(guò)大,支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對(duì)位移過(guò)大、梁的支撐長(zhǎng)度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。

(4)支座損傷。上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過(guò)支座傳到下部結(jié)構(gòu),當(dāng)傳遞荷載超過(guò)支座設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對(duì)于下部結(jié)構(gòu)而言,支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩,避免橋梁發(fā)生破壞。

二、橋梁抗震設(shè)計(jì)原則

合理的抗震設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合,使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。以下為抗震設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能遵循的一些基本原則:

(1)場(chǎng)地選擇原則:避免地震時(shí)可能發(fā)生地基失效的松軟場(chǎng)地,選擇堅(jiān)硬場(chǎng)地。

(2)能力設(shè)計(jì)原則:能力設(shè)計(jì)思想強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度安全度差異,即在不同構(gòu)件和不同破壞模式之間確立不同的強(qiáng)度安全度。

(3)提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng),因此抗震設(shè)計(jì)要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量為最小,并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和延性,以防止不能容忍的破壞。

(4)體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好,上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)被震散掉落,同時(shí)它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。

(5)多道抗震防線(xiàn)。應(yīng)盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系,則在強(qiáng)地震動(dòng)過(guò)程中,一道防線(xiàn)破壞后尚有第二道防線(xiàn)可以支撐結(jié)構(gòu),避免倒塌。因此,超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)于同種類(lèi)型的靜定結(jié)構(gòu)。

三、抗震設(shè)計(jì)

(1)抗震概念設(shè)計(jì)

對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)“, 概念設(shè)計(jì)”比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更為重要。正是由于地震發(fā)生的不確定性和復(fù)雜性, 再加上結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的假定與實(shí)際情況的差異,使“計(jì)算設(shè)計(jì)”很難控制結(jié)構(gòu)的抗震性能,因而不能完全依賴(lài)計(jì)算。結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素是良好的“概念設(shè)計(jì)”。因

此,在橋梁的方案設(shè)計(jì)階段,不能僅僅根據(jù)功能要求和靜力分析就決定方案的取舍,還應(yīng)考慮橋梁的抗震性能,盡可能選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系。在抗震概念設(shè)計(jì)時(shí),為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和抗震安全性,要特別重視上、下部結(jié)構(gòu)連接部位的設(shè)計(jì),橋墩形式的選取,過(guò)渡孔處連接部位的設(shè)計(jì)以及塑性鉸預(yù)期部位的選擇。通常允許橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下進(jìn)入塑性工作狀態(tài), 在預(yù)期的部位形成塑性鉸以耗散能量,但不允許出現(xiàn)脆性破壞,如剪切破壞。為了保證所選擇的結(jié)構(gòu)體系在橋址處的場(chǎng)地條件下確實(shí)是良好的抗震體系, 必須進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析 ,然后結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位, 并進(jìn)一步分析是否能通過(guò)配筋或構(gòu)造設(shè)計(jì)保證這些部位的抗震安全性。最后,根據(jù)分析結(jié)果綜合評(píng)判結(jié)構(gòu)體系抗震性能的優(yōu)劣,決定是否要修改設(shè)計(jì)方案。

(2) 橋梁延性抗震設(shè)計(jì) 目前延性抗震驗(yàn)算所采用的破壞準(zhǔn)則主要有:強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則、變形破壞準(zhǔn)則、能量破壞準(zhǔn)則、基于低周疲勞特征的破壞準(zhǔn)則以及用最大變形和滯回耗能來(lái)表達(dá)的雙重指標(biāo)破壞準(zhǔn)則等。Housner在對(duì)懸臂式單質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的非線(xiàn)性地震反應(yīng)進(jìn)行分析后,將其破壞機(jī)理總結(jié)為:在形成完全的塑性反應(yīng)之前,出現(xiàn)某種程度的塑性應(yīng)變,由此而消耗的能量自然的構(gòu)成結(jié)構(gòu)等效粘滯阻尼的一部分;當(dāng)完全進(jìn)入塑性變形后,產(chǎn)生塑性漂移,并在單方向發(fā)展直到倒塌發(fā)生。他認(rèn)為塑性反應(yīng)階段,保證結(jié)構(gòu)不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

(3)橋梁減、隔震設(shè)計(jì)

減、隔震技術(shù)是簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的工程抗震手段。減、隔震裝置是通過(guò)增大結(jié)構(gòu)主要振型的周期使其落在地震能量較少的范圍內(nèi)或增大結(jié)構(gòu)的能量耗散能力來(lái)達(dá)到減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和場(chǎng)地地震波的頻率特性,通過(guò)選用合適的減隔震裝置、相應(yīng)參數(shù)以及設(shè)置方案,合理分配結(jié)構(gòu)的受力和變形。一方面,應(yīng)將重點(diǎn)放在提高吸收能量能力從而增大阻尼和分散地震力上,不可過(guò)分追求加長(zhǎng)周期。另一方面,應(yīng)選用作用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的減、隔震體系,并在其力學(xué)性能明確的范圍內(nèi)使用。減、隔震設(shè)計(jì)的效果,需要進(jìn)行非線(xiàn)性地震反應(yīng)分析來(lái)驗(yàn)證。

(4) 多階段設(shè)計(jì)方法 隨著對(duì)地震產(chǎn)生機(jī)理、地震動(dòng)特性以及地震作用下各類(lèi)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、破壞機(jī)理、構(gòu)件能力研究認(rèn)識(shí)的加深以及對(duì)結(jié)構(gòu)在不同發(fā)生概率地震作用下預(yù)期性能目標(biāo)的不同,促使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)原則、設(shè)防水準(zhǔn)等各個(gè)方面進(jìn)行不斷改進(jìn)。由原來(lái)的單一設(shè)防水準(zhǔn)一階段設(shè)計(jì)逐漸改進(jìn)為雙水準(zhǔn)或三水準(zhǔn)兩階段設(shè)計(jì)、三階段設(shè)計(jì),以及多水準(zhǔn)設(shè)防、多性能目標(biāo)準(zhǔn)則的基于結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)等。

四、抗震加固技術(shù)

在加固技術(shù)實(shí)施之前,應(yīng)先對(duì)抗震能力進(jìn)行評(píng)估。主要是先決定墩柱的破壞形式及墩柱的最大延性能力, 其次計(jì)算整體屈服的地震加速度及整體的最大延性能力,最后算出橋梁的抗震能力值。

1 橋梁震害加固技術(shù)措施

針對(duì)橋梁在地震中的震害類(lèi)型,目前,國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施:

(1) 在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施,以防止落梁震害的發(fā)生;

(2)增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束, 提高其抗彎延性和抗剪強(qiáng)度,防止橋墩彎曲和剪切震害;

篇4

關(guān)鍵詞:山區(qū)公路;橋梁設(shè)計(jì)

Abstract: the complex mountainous highway geology, topography and changeful, hydrologic situation along very different also, therefore, the mountainous area highway bridge design research has the important practical significance.

Keywords: mountainous highway, Bridge design

中圖分類(lèi)號(hào): U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

1山區(qū)公路與橋梁特點(diǎn)

山區(qū)公路主要特點(diǎn)是地形、地質(zhì)、水文條件復(fù)雜。地形復(fù)雜,表現(xiàn)為溝壑眾多,地面高差變化大,縱橫坡均較陡直,沖溝發(fā)育;地質(zhì)復(fù)雜,表現(xiàn)為滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、陡崖、斷層及煤礦采空區(qū)等不良地質(zhì)不同程度存在,巖性、巖石風(fēng)化程度各有不同;水文條件復(fù)雜,表現(xiàn)為水系眾多,水文地質(zhì)、暴雨、洪水等沿路線(xiàn)不盡相同。

受到這些原因的影響,路線(xiàn)布設(shè)時(shí)平縱橫三個(gè)方面都受到約束,一般就是平曲線(xiàn)多、平面半徑小、縱坡大,橋梁比例高、橫坡陡、半邊橋和高擋墻多。山區(qū)公路橋梁也相應(yīng)具有上述特點(diǎn),彎坡橋多,高墩大跨多,墩臺(tái)形式多,設(shè)計(jì)中必須協(xié)調(diào)解決好橋梁各細(xì)部構(gòu)造與地形地質(zhì)之間的關(guān)系?;谏絽^(qū)復(fù)雜的地形地貌,致使山區(qū)公路路線(xiàn)中橋梁所占比例大,往往選擇曲線(xiàn)、大縱坡、高墩、長(zhǎng)橋等設(shè)計(jì)方案。

2山區(qū)橋梁橋位的選擇

由于山區(qū)的地形、地質(zhì)及水文條件復(fù)雜,橋梁應(yīng)根據(jù)公路功能、等級(jí)、通行能力及抗洪防災(zāi)要求,結(jié)合水文、地質(zhì)、通航、環(huán)境等條件進(jìn)行綜合橋位選擇。橋位應(yīng)選擇河道順直穩(wěn)定、河床地質(zhì)良好、河槽能通過(guò)大部分設(shè)計(jì)流量的河段,橋位不宜選擇在河汊、沙洲、古河道、急彎、匯合口、港口作業(yè)區(qū)及易形成流冰、流木阻塞的河段。橋梁縱軸線(xiàn)宜與洪水主流流向正交,對(duì)通航河流上的橋梁,其墩臺(tái)沿水流方向的軸線(xiàn)應(yīng)與最高通航水位時(shí)的主流方向一致。就地質(zhì)條件而言,橋梁宜設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造單一、巖層完整埋藏較淺、土層堅(jiān)實(shí)、地質(zhì)條件良好的地段,不宜設(shè)在斷層、滑坡、溶洞等地質(zhì)不良地段,應(yīng)避開(kāi)斷層破碎帶,特別是近期有活動(dòng)的斷層帶。

3橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

就山區(qū)公路而言,由于橋梁在整體路線(xiàn)設(shè)計(jì)中所占比重較大,一般來(lái)講,橋梁孔跨類(lèi)型采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑占多數(shù),常用的標(biāo)準(zhǔn)化跨徑有16m、20m、25m、30m、40m、50m等,截面型式有空心板梁、T梁、箱梁三種結(jié)構(gòu)。對(duì)于跨徑小于30m的橋梁,一般三種截面型式均可采用,對(duì)于跨徑40m及50m的橋梁,從梁受力特點(diǎn)出發(fā),一般宜選擇的截面型式為T(mén)梁。

由于山區(qū)公路山高谷深,當(dāng)橋梁跨越深溝寬谷時(shí),大跨度非標(biāo)準(zhǔn)橋梁類(lèi)型是必然產(chǎn)生的。對(duì)于山區(qū)大跨度橋梁類(lèi)型,一般較常采用的有連續(xù)剛構(gòu)體系、拱式結(jié)構(gòu)體系、連續(xù)梁體系三種類(lèi)型。在高墩和大跨徑橋梁中,常采用的是連續(xù)剛構(gòu)體系,將連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁做成連續(xù)梁體與薄壁橋墩固結(jié)。由于橋墩參與工作,連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中區(qū)域正彎矩比同跨徑連續(xù)梁橋的小。當(dāng)墩高達(dá)到一定高度后,兩者上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力相差大,而薄壁橋墩底部所承受的彎矩、梁體內(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。當(dāng)橋梁跨越V型深谷時(shí),一般采用拱式體系橋梁,有鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋等類(lèi)型,在大跨徑橋梁中,拱式結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)相對(duì)優(yōu)于其它相同跨徑不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型,但拱式結(jié)構(gòu)對(duì)于橋位處地質(zhì)情況要求相對(duì)較高。在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中大跨徑橋梁相對(duì)來(lái)說(shuō)最常采用的還是連續(xù)梁體系,包括先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu),在彎橋、斜橋及跨線(xiàn)橋中較常采用等高度連續(xù)梁結(jié)構(gòu),跨徑一般在60m以?xún)?nèi),對(duì)跨越大的河谷、河流的橋梁,一般采用懸臂施工的變高度連續(xù)梁。

3.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

山區(qū)公路路線(xiàn)平曲線(xiàn)多、平面半徑小、縱坡大,受這些地形、地勢(shì)條件的限制,山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)難度較大。一般來(lái)說(shuō),橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

(1)墩高與跨徑的關(guān)系,20m跨徑橋梁墩高一般為12~20m,30m跨徑橋梁墩高一般為18~30m,40m跨徑墩高一般為24~40m是比較合理的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)橋梁長(zhǎng)度、橋墩高度等選取若干上部結(jié)構(gòu)跨徑,進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較,從而得出適合的上下部結(jié)構(gòu)比例。山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)中,通常應(yīng)根據(jù)地形選擇一種跨徑不宜根據(jù)墩高頻繁變化跨徑,墩柱高度變化很大時(shí),可以采用2O+3Om或者3O+40m的組合跨徑,當(dāng)處于地震烈度較高的地區(qū)時(shí),宜采用等跨。

(2)高度較矮的橋墩多采用柱式墩、Y型薄壁墩等,其中又以柱式墩最常采用。柱式墩分圓柱和方柱,圓柱施工中外觀質(zhì)量易控制,且與樁基銜接方便,但從美觀上來(lái)說(shuō),方柱有棱有角,與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào),有一定的視線(xiàn)誘導(dǎo)性,較美觀。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

山區(qū)公路橋梁最常用的基礎(chǔ)仍為樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)。在地質(zhì)情況良好的地段,采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的情況相對(duì)較多。在山區(qū)橋梁存在縱橫坡高差較大的情況下,一般采用的擴(kuò)大基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)以適應(yīng)地形。常采用的樁基礎(chǔ)有三類(lèi):摩擦樁、柱樁及嵌巖樁。若采用樁基礎(chǔ),則地質(zhì)情況較好的地段一般采用嵌巖樁,地質(zhì)情況較差的地段一般采用摩擦樁。樁基礎(chǔ)施工方法上多是挖孔樁和鉆孔樁。挖孔樁造價(jià)較節(jié)省,但設(shè)計(jì)中能否采用挖孔樁,應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況具體分析,當(dāng)樁長(zhǎng)較長(zhǎng),遇到流沙、軟弱夾層、卵石、漂石等容易造成塌孔的地質(zhì)情況及地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體時(shí)不宜設(shè)計(jì)為挖孔樁。

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關(guān)鍵詞:橋梁;樁基設(shè)計(jì);探討

中圖分類(lèi)號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

樁基礎(chǔ)是橋梁的兩種重要基礎(chǔ)類(lèi)型之一,在橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算與施工中起著舉足輕重的作用,萬(wàn)丈高樓平地起,只有基礎(chǔ)穩(wěn)固,才能構(gòu)造經(jīng)久耐用、安全穩(wěn)固的上部構(gòu)造。因此如何設(shè)計(jì)選擇合理的樁基礎(chǔ),對(duì)保證安全,節(jié)約投資,降低造價(jià)有著巨大的作用。這里主要介紹如何正確的區(qū)分樁基礎(chǔ)中的端承樁與摩擦樁;在實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上正確的計(jì)算樁基承載力;怎樣準(zhǔn)確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度;還有怎樣合理的布置樁基配筋。

1 正確區(qū)分端承樁和摩擦樁等樁基類(lèi)型

通常認(rèn)為,凡嵌巖樁必為端承樁,凡端承樁均不考慮土層側(cè)阻力。實(shí)際上,大量現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明:樁側(cè)阻力、端阻力的發(fā)揮性狀與上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長(zhǎng)徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素有關(guān)。

一般情況下,上覆土層的側(cè)阻力是可以發(fā)揮的,而且隨著長(zhǎng)徑比l/d的增大,側(cè)阻力也相應(yīng)增大;只有短粗的人工挖孔嵌巖樁,端阻力先于土層側(cè)阻力發(fā)揮,端阻力對(duì)樁的承載力起主要作用,屬端承樁。對(duì)l/d>15-20的泥漿護(hù)壁鉆(沖)孔嵌巖樁,無(wú)論是嵌入風(fēng)化巖還是完整基巖中,樁側(cè)阻力均先于端阻力發(fā)揮,表現(xiàn)出明顯的摩擦型。對(duì)于l/d≥40,且覆蓋土層不屬于軟弱土,嵌巖樁端的承載作用較小,此時(shí)樁基受力狀態(tài)為摩擦樁,樁端嵌入強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化巖層中即可。在某些地區(qū),泥質(zhì)軟巖嵌巖灌注樁l/d>45時(shí),嵌巖段總阻力占總荷載比例小于20%;l/d>60時(shí),嵌巖段端阻力占總荷載比例小于5%。究其原因,一方面由于嵌巖樁樁身的彈性壓縮,導(dǎo)致樁頂沉降,這個(gè)彈性壓縮量引發(fā)了樁周土體的剪應(yīng)力,也即是土對(duì)樁的摩阻力。另一方面,鉆孔樁的孔底殘留的沉渣,形成一個(gè)可壓縮的軟墊,至使樁底也會(huì)產(chǎn)生沉降,這一沉降和上述樁本身的壓縮導(dǎo)致樁身與土體、嵌巖段樁身與巖體產(chǎn)生相對(duì)位移,從而產(chǎn)生側(cè)阻力。而這種樁身彈性壓縮和樁底沉降是隨著長(zhǎng)徑比l/d的增大而增大的,因而導(dǎo)致摩擦力和側(cè)阻力的增大。

同時(shí),傳遞到樁端的應(yīng)力也隨嵌巖深徑比hr/d的增大而減小。當(dāng)hr/d>5時(shí)傳遞到樁端的應(yīng)力接近于零;但對(duì)泥質(zhì)軟巖嵌巖樁,hr/d=5-7時(shí),樁端阻力仍可占總荷載的5%~16%。

由此可見(jiàn),端承樁和摩擦樁的區(qū)分,不能單純從是否嵌巖來(lái)區(qū)分,要考慮上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長(zhǎng)徑比、嵌入基巖性質(zhì)、嵌巖深徑比和樁底沉渣厚度等因素。

2 科學(xué)計(jì)算樁基承載力

樁基承載力的計(jì)算是橋梁設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。關(guān)于承載力的計(jì)算公式,《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD63-2007)給出了明確的規(guī)定:支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)樁,其單樁軸向受壓容許承載力[Р],可按該規(guī)范中的公式計(jì)算,公式表明:嵌巖樁的單樁軸向受壓容許承載力[Р],僅取決于樁底處巖石的強(qiáng)度和嵌入基巖的深度,以及清孔情況、巖石破碎程度等因素。根據(jù)規(guī)范描述,通常認(rèn)為只要是嵌巖樁,就是端承樁,就適用于這個(gè)公式。實(shí)際上,只有在嵌巖樁在清孔絕對(duì)干凈,樁底處于理想支撐,樁底巖石完整且強(qiáng)度很高時(shí),樁的豎向位移很微小,樁基才表現(xiàn)為典型的端承樁,公式的使用是無(wú)可爭(zhēng)議的。實(shí)際工程中,只有當(dāng)樁基長(zhǎng)徑比較小,土層側(cè)阻力占比例不大時(shí),樁基主要表現(xiàn)為端承樁的特征,公式才可使用。

公式中對(duì)“h”的要求是“樁嵌入基巖的深度,不包括風(fēng)化層”。通常的理解是樁必須嵌入新鮮基巖,而不論其上面風(fēng)化巖層的強(qiáng)度如何。有的強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖(如花崗巖),其極限強(qiáng)度往往大于極軟巖新鮮巖的強(qiáng)度。說(shuō)明一般硬質(zhì)巖的微弱風(fēng)化層、甚至強(qiáng)風(fēng)化層的強(qiáng)度都相當(dāng)高,不考慮這些層次的嵌巖深度,一律要求嵌入新鮮基巖是不妥的。按照這個(gè)原則,在風(fēng)化層很厚的情況下,樁基嵌巖很深。在設(shè)計(jì)上,必然導(dǎo)致計(jì)算承載力[Р]遠(yuǎn)小于實(shí)際極限承載能力Р;在施工上,則會(huì)導(dǎo)致工程量的增大,工期的延長(zhǎng),成本的增加等情況。

工程試驗(yàn)證明,當(dāng)巖面較平整,樁的嵌巖深度h>2d時(shí),樁側(cè)嵌固力約占總荷載50%以上。隨著嵌固深度增加,承載力也隨之增大。但嵌固深度h>3d時(shí),承載力增長(zhǎng)不大。公式中沒(méi)有對(duì)h規(guī)定限值,也沒(méi)有隨h值增大而設(shè)定相關(guān)的折減系數(shù)。因此,在樁基設(shè)計(jì)實(shí)踐中,當(dāng)樁基承載力需要通過(guò)較大的嵌巖深度來(lái)提高時(shí),不妨考慮加大樁徑。

3 準(zhǔn)確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度

橋梁工程樁基設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)遇到兩軟弱巖層之間穿越強(qiáng)度很高的一定厚度的巖層(夾層),或者有些地區(qū)溶洞比較發(fā)育。如果這種夾層厚度不夠承載厚度要求,鉆孔樁就需要穿越夾層,以達(dá)到持力層,這對(duì)施工機(jī)械和施工進(jìn)度都是極大的考驗(yàn)。

對(duì)樁底基巖厚度的確定,主要有三個(gè)條件:(1)不考慮樁身周?chē)采w土層側(cè)阻力,嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體的最小深度,按構(gòu)造要求0.5m;(2)要求樁底以下3倍樁徑范圍內(nèi)無(wú)軟弱夾層、斷裂帶、洞隙分布;(3)在樁端應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無(wú)巖體臨空面。對(duì)于一般夾層,只要滿(mǎn)足前兩個(gè)條件即可作為持力層。對(duì)巖溶地區(qū)樁基,由于巖體形狀奇特多變,巖溶洞隙的分布毫無(wú)規(guī)律,現(xiàn)有勘探手段難以事先查明它的準(zhǔn)確位置及大小,導(dǎo)致工期延長(zhǎng)、工程費(fèi)用增加?;谟?jì)算所需的邊界條件十分復(fù)雜,而巖溶地基比一般巖石地基影響因素更多,以前通常要求樁端下有4m、5m或5倍樁徑持力層厚度,對(duì)于不同樁徑、不同的單樁承載力,如果同樣要求基樁端面以下有5m完整基巖,兩者的可靠度是不盡相同的。為使樁基設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理,應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和試算數(shù)值相結(jié)合的方法來(lái)確定嵌巖深度及樁端持力層厚度。

4 采取合理的樁基配筋布置

基樁各截面的配筋,理論上應(yīng)根據(jù)樁基內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算布置。樁基內(nèi)力可采用“m”法或其他有可靠依據(jù)的方法計(jì)算。按“m”法計(jì)算樁基時(shí),樁身彎矩有四個(gè)特點(diǎn)。(1)彎矩分布規(guī)律近于一條自頂向下衰減的波形曲線(xiàn),且衰減很快;(2)樁身最大彎矩發(fā)生在第一個(gè)非完整波形內(nèi),一般在地面以下約3m位置;(3)樁身彎矩在第一個(gè)彎矩零點(diǎn)以下很小,可以忽略不計(jì),其下樁身主要起傳遞豎向力作用;(4)第一個(gè)彎矩零點(diǎn)位置在樁入土深度h=4/αh處。

在設(shè)計(jì)中通常有兩種鋼筋布置方式。一種是根據(jù)最大彎矩處進(jìn)行配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長(zhǎng)度位置,減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長(zhǎng)位置,再下為素混凝土段,對(duì)于軟基,樁主筋最好穿過(guò)軟土層。另一種是將基樁主筋一半部分一直伸到樁底。從樁體受力和節(jié)省工程費(fèi)用以及發(fā)生事故處理的難度來(lái)看,前一種更合理。這是因?yàn)椋河捎跇痘^長(zhǎng)一段不設(shè)鋼筋,比后者節(jié)省了部分鋼筋;底部斷樁時(shí),鋼筋籠拔出后,可原孔再鉆,減少扁擔(dān)樁發(fā)生機(jī)率。但是,第二種配筋方式可以減小施工難度,樁基灌注混凝土?xí)r,鋼筋籠的定位是十分重要的,鋼筋布置到樁底,易于固定鋼筋籠。

5 結(jié)束語(yǔ)

我們?nèi)绻O(shè)計(jì)好樁基礎(chǔ),就必須首先完全的認(rèn)識(shí)與了解它,然后根據(jù)它與巖石、土壤、沉渣及自身的關(guān)系特性綜合考慮,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)驗(yàn),合理的設(shè)計(jì)使用樁基礎(chǔ),力求經(jīng)濟(jì)適用,堅(jiān)固持久。

參考文獻(xiàn):

[1] 張喜剛,鮑衛(wèi)剛.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD63-2007).人民交通出版社,2009,(3).

篇6

1.1設(shè)計(jì)荷載結(jié)構(gòu)自重:自重系數(shù)1.04,包括自重和二期恒載。二期恒載包括8cm厚的混凝土橋面鋪裝層,10cm瀝青混凝土鋪裝層,護(hù)欄及防落網(wǎng)。預(yù)加力?;炷潦湛s及徐變:混凝土收縮徐變的延續(xù)期按10年計(jì)入;28d抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值50MPa;環(huán)境相對(duì)濕度80%?;A(chǔ)變位作用:最大沉降5mm。取其包絡(luò)作為基礎(chǔ)沉降工況的效應(yīng)。汽車(chē)荷載:1.3×公路I級(jí),雙向4車(chē)道。均勻升溫+25℃,均勻降溫-25℃。1.2梁部設(shè)計(jì)根據(jù)城際鐵路管理部門(mén)要求“上跨高速鐵路橋梁的梁部宜采用整體箱梁”,本設(shè)計(jì)采用單箱雙室等截面連續(xù)梁,底板厚25cm,頂板厚28cm,腹板厚50cm,箱梁頂寬1424cm,底寬925cm,橫斷面如圖2所示。預(yù)應(yīng)力設(shè)置:腹板束采用型號(hào)15.24-17,頂?shù)装迨捎眯吞?hào)15.24-15鋼絞線(xiàn),內(nèi)徑為90mm金屬波紋管成孔。預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)錨下控制應(yīng)力均為1395MPa。采用有限元分析軟件橋梁博士進(jìn)行梁的計(jì)算。用梁?jiǎn)卧?跨連續(xù)梁的平面模型,共有單元155個(gè),節(jié)點(diǎn)156個(gè),考慮4個(gè)施工階段對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析。單元?jiǎng)澐秩鐖D3所示。依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62-2004)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算,承載能力極限狀態(tài)檢算如圖4、圖5所示,由圖可知滿(mǎn)足要求。其他計(jì)算均滿(mǎn)足規(guī)范要求,不再一一列舉。1.3下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)跨鐵路孔橋墩采用雙圓柱式墩,單排灌注樁基礎(chǔ),墩柱直徑1.8m,樁直徑2m。下坡端橋墩和梁固結(jié),固結(jié)墩墩高13.2m,控制設(shè)計(jì)。采用“橋梁通”軟件進(jìn)行計(jì)算,墩身內(nèi)力從整體模型中提取,橋墩計(jì)算結(jié)果如圖6、圖7所示,最大軸力、最小軸力與彎矩組合工況均能滿(mǎn)足規(guī)范要求。樁基計(jì)算計(jì)算結(jié)果如圖8、圖9所示,樁長(zhǎng)為55m,樁身最大彎矩為8198kN·m。1.4防護(hù)棚設(shè)計(jì)因公路橋施工時(shí)鐵路梁已經(jīng)架設(shè)完成,需塔設(shè)防護(hù)棚洞以避免鐵路橋梁受到破壞。防護(hù)棚采用鋼管柱支撐貝雷梁的形式,貝雷梁型號(hào)采用單層單排不加強(qiáng)型,跨度12m。鋼管柱直徑630mm,壁厚10mm。橫斷面布置見(jiàn)圖10。1.5城際鐵路相關(guān)設(shè)計(jì)1.5.1成橋后提供線(xiàn)界需滿(mǎn)足高速鐵路7.25m的凈高要求及接觸網(wǎng)回流線(xiàn)外1m不得有構(gòu)造物的凈寬要求。本設(shè)計(jì)凈提供凈高8.5m,距回流線(xiàn)不小于5m,滿(mǎn)足要求。1.5.2防撞墻、防落網(wǎng)、異物侵限監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)設(shè)置雙SS級(jí)墻式防撞墻,防撞墻高度均為1.1m,護(hù)欄寬度0.5m,雙護(hù)欄間凈距1m。外側(cè)護(hù)欄頂部設(shè)置防落網(wǎng),防護(hù)網(wǎng)高1.4m,防落設(shè)施總高度2.5m。防護(hù)網(wǎng)高度不應(yīng)小于2.2m,網(wǎng)眼不大于0.25cm2.異物侵限監(jiān)測(cè)裝置放在最外側(cè)防撞墻上,異物侵限監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置長(zhǎng)度要求如圖11所示。本橋沿整孔布設(shè),滿(mǎn)足要求。1.5.3中央分隔帶處理防止中央分隔帶墜落物體,跨城際鐵路橋孔中央分隔帶處采用封閉設(shè)計(jì),用混凝土蓋板密扣于兩橋之間。圖11異物侵限監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置示意

2施工注意事項(xiàng)

及安排橋梁樁基鉆孔采用沖擊鉆或旋挖鉆,橋墩墩柱與蓋梁采用模板現(xiàn)澆。箱梁采用滿(mǎn)堂支架施工,跨鐵路橋梁位置采用防護(hù)棚洞防護(hù)。施工時(shí)應(yīng)注意:(1)鐵路兩側(cè)樁基施工時(shí),鉆機(jī)位置應(yīng)放置在遠(yuǎn)離鐵路兩側(cè),防止鉆機(jī)傾覆影響鐵路安全。(2)鋼筋籠吊裝時(shí),應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)距離鐵軌的距離,合理確定鋼筋籠吊裝段長(zhǎng)度,防止鋼筋籠倒塌影響鐵路安全。(3)濕接縫施工時(shí),應(yīng)采取防護(hù)措施,防止落物,影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全。(4)系梁開(kāi)挖時(shí)采用人工配合機(jī)械開(kāi)挖,開(kāi)挖方式為從上到下逐層開(kāi)挖,采取必要的防護(hù)措施,基坑施工完后,及時(shí)對(duì)基坑進(jìn)行回填。為加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目管理、全面履行合同、控制施工成本,確保工程建設(shè)工期、質(zhì)量、安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等建設(shè)目標(biāo)全面實(shí)現(xiàn),針對(duì)該工期緊的特點(diǎn),需成立項(xiàng)目經(jīng)理部,負(fù)責(zé)施工橋梁施工的總體組織管理與對(duì)外協(xié)調(diào)。

3結(jié)束語(yǔ)

篇7

關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)計(jì);間隔震;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào):K928文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

引言

近年來(lái)我國(guó)強(qiáng)震頻發(fā),地震給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了不可估量的損失。橋梁結(jié)構(gòu)由于自身上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量大的特點(diǎn),容易遭受震害。橋梁作為生命線(xiàn)工程,在震后的緊急救援、抗震救災(zāi)以及災(zāi)后重建中發(fā)揮極其重要的作用。本文總結(jié)了以往地震中橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的震害現(xiàn)象,并對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行了探討。闡述了橋梁抗震設(shè)計(jì)的幾種分析方法,最后對(duì)橋梁抗震的發(fā)展進(jìn)行了展望和建議。

一、橋梁常見(jiàn)震害及原因分析

1、落梁

早期由于橋梁抗震設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)者通常低估了橋墩間的相對(duì)位移,地震時(shí)橋墩發(fā)生大位移,常常引起落梁震害的發(fā)生。這類(lèi)破壞對(duì)上部結(jié)構(gòu)是致命的,導(dǎo)致交通直接中斷,并且對(duì)后續(xù)的抗震救災(zāi)通道的打通影響甚大。

2、支座破壞

支座是橋梁結(jié)構(gòu)傳遞力的重要連接構(gòu)造,必須具備足夠的平動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力。相比其他部件,支座的可更換性強(qiáng),震后檢修時(shí)可較為容易地將受損支座維修更換,但這也經(jīng)常導(dǎo)致支座的抗震設(shè)計(jì)得不到足夠的重視。因此,歷次破壞性地震中,支座發(fā)生移位、脫空,支座錨栓被剪斷及不可恢復(fù)的塑性變形甚至破壞的現(xiàn)象比較普遍

3、橋臺(tái)、橋墩破壞

橋臺(tái)體量和剛度大,設(shè)計(jì)時(shí)一般采用靜力法設(shè)計(jì)。橋臺(tái)多是由于臺(tái)后填土的塌陷導(dǎo)致橋臺(tái)的傾斜甚至倒塌,或是由于梁體的撞擊導(dǎo)致橋臺(tái)的損壞。橋墩在地震中遭受破壞的較多,在橋梁的抗震設(shè)計(jì)中也是重點(diǎn)和難點(diǎn),由于修復(fù)困難,一般多遇地震下應(yīng)使其保持彈性工作狀態(tài),罕遇地震下如若無(wú)法保持彈性工作狀態(tài),應(yīng)合理地控制在彈塑性工作狀態(tài),確保大震不倒。

4、梁體移位

地震來(lái)臨時(shí),由于水平地震波能量的輸入,梁體多會(huì)發(fā)生縱向或橫向的移位,此類(lèi)震害現(xiàn)象在地震中極為常見(jiàn)。簡(jiǎn)支梁橋,若兩跨梁相向運(yùn)動(dòng),梁體則會(huì)發(fā)生撞擊而損毀梁體,若縱向位移過(guò)大,則發(fā)生梁體脫離支座,嚴(yán)重時(shí)則發(fā)生落梁。對(duì)于同一跨內(nèi)的多片梁體,由于橫向連接構(gòu)造薄弱,橫向的移位通常會(huì)損壞連接構(gòu)造,使之不能協(xié)同工作,同時(shí)橫向移位也常導(dǎo)致抗震擋塊的破壞,。設(shè)計(jì)中除要重視梁體自身的強(qiáng)度設(shè)計(jì)外,還應(yīng)注意縱向、橫向擋塊及連接構(gòu)造等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),在擋塊與連體之間可通過(guò)設(shè)置木墊塊或阻尼橡膠來(lái)減輕碰撞的震害。震后若梁體自身受損不嚴(yán)重,可用千斤頂使梁體復(fù)位。

5、其他震害

地震時(shí)除對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生上述的損壞外,若橋址處地基土較差,存在液化現(xiàn)象或位于斷層上,橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)常會(huì)產(chǎn)生大的變位,導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。此類(lèi)震害對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的破壞是毀滅性的,無(wú)法修復(fù),選線(xiàn)時(shí)要注意避繞此類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害。無(wú)法避免時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)支梁橋通過(guò)并采用深基礎(chǔ)、加大樁基配筋等工程措施來(lái)最大程度地減輕震害。

三、對(duì)橋梁減隔震設(shè)計(jì)策略

1、橋梁減隔震設(shè)計(jì)的概念

許多研究者認(rèn)為要做好一座橋的抗震設(shè)計(jì),必須首先重視橋梁抗震的概念設(shè)計(jì)橋梁抗震的概念設(shè)計(jì),即明確橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)和抗震思路,從總體上把握如何進(jìn)行一座橋梁的抗震設(shè)計(jì)。根據(jù)目前抗震理論的發(fā)展,可在開(kāi)始分析時(shí)確定橋梁抗震設(shè)計(jì)的方向和目標(biāo)。概念設(shè)計(jì)是抗震分析的基礎(chǔ)和前提,對(duì)于整個(gè)橋梁抗震分析至關(guān)重要。

2、橋梁減隔震的分析方法

地震反應(yīng)分析的發(fā)展大體經(jīng)歷了靜力法、反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法個(gè)階段的發(fā)展。靜力法,將結(jié)構(gòu)假設(shè)為剛體,假設(shè)結(jié)構(gòu)各部分與地震動(dòng)具有相同的振動(dòng),計(jì)算簡(jiǎn)單,但不能考慮地震時(shí)結(jié)構(gòu)的變形,至今仍用于橋臺(tái)的抗震計(jì)算。反應(yīng)譜理論,采用“地震荷載”的概念,從地震動(dòng)出發(fā)求結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng),但同時(shí)考慮了地面運(yùn)動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之間的關(guān)系,比靜力法有很大進(jìn)步;但在設(shè)計(jì)中仍把地震慣性力視為靜力,以彈性分析為主;目前被大多數(shù)國(guó)家的抗震規(guī)范采用,在多遇地震計(jì)算或?qū)ΨQ(chēng)結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算時(shí)是主要采用的分析手法。時(shí)程分析法能夠反映地震動(dòng)振幅、持時(shí)和頻譜特性,并能考慮非一致激勵(lì)和結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性,理論上可以得到更可靠的分析和設(shè)計(jì)。我國(guó)抗震規(guī)范已要求在非對(duì)稱(chēng)、復(fù)雜和重要的結(jié)構(gòu)中采用時(shí)程分析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震分析。目前大多數(shù)國(guó)家的抗震規(guī)范都是采用基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)方法。然而,人們從歷次的地震中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不一定是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌的主要原因,只要結(jié)構(gòu)初始強(qiáng)度基本保持不變,不出現(xiàn)因非彈性變形的加劇導(dǎo)致的強(qiáng)度的迅速喪失,結(jié)構(gòu)就能在地震中幸存。近年來(lái),一種新的抗震設(shè)計(jì)方法―基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法被人們逐漸認(rèn)識(shí)和接受。這里主要指結(jié)構(gòu)在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能達(dá)到一組預(yù)期的性能目標(biāo)?;谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)是使設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)在指定強(qiáng)度地震下的破損狀態(tài)及其造成的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡等控制在預(yù)期的目標(biāo)范圍內(nèi),使結(jié)構(gòu)震后的功能得以延續(xù)和維持?;谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)的特點(diǎn)是提供了社會(huì)團(tuán)體、業(yè)主根據(jù)自己的需求選擇結(jié)構(gòu)在相應(yīng)地震下性能目標(biāo)的機(jī)會(huì),設(shè)計(jì)人員根據(jù)所選定的性能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)地震下的響應(yīng)滿(mǎn)足預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。從性能設(shè)計(jì)的特點(diǎn)來(lái)看,基于性能的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)十分理想的目標(biāo),所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將會(huì)更經(jīng)濟(jì)、合理,且對(duì)應(yīng)于不同的設(shè)防水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的性能是可預(yù)知的。

四、我國(guó)橋梁減隔震設(shè)計(jì)的展望與建議

我國(guó)是一個(gè)多震國(guó)家,隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,穿越高烈度地震區(qū)橋梁越來(lái)越多,設(shè)計(jì)者需更加注重橋梁抗震的概念設(shè)計(jì),不斷學(xué)習(xí)抗震方面的新理論,探討和摸索橋梁抗震方面的新措施,在橋梁的抗震設(shè)計(jì)方面做出更好的成績(jī)。

1、建立市政公路橋梁震害預(yù)警系統(tǒng)

我國(guó)市政公路橋梁震害預(yù)警系統(tǒng)需要進(jìn)一步的加強(qiáng),所以就需要借鑒先進(jìn)國(guó)家的技術(shù),沿公路橋梁建立地震觀測(cè)點(diǎn),形成一套公路橋梁地震觀測(cè)及預(yù)警系統(tǒng),在地震來(lái)臨時(shí)能迅速獲取地震波的信息,從而為公路橋梁的安全可靠運(yùn)營(yíng)、損失評(píng)估和應(yīng)急處置提供決策依據(jù)顯得十分迫切。

2、加大減隔震等新技術(shù)的應(yīng)用

減隔震概念的引入,幫助工程師們開(kāi)辟了橋梁抗震的一塊新天地。采用一些新材料、新裝置減少地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的輸入,增加結(jié)構(gòu)的阻尼,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期,很大程度上解決了抗震對(duì)結(jié)構(gòu)較為苛刻的要求,從而達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目的。目前如高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座、雙曲面球形鋼支座及液體粘滯阻尼器等減隔震裝置在公路、鐵路橋梁、市政橋梁上使用較多,并且達(dá)到了較為理想的減隔震的目的。

3、抗震、減隔震理念的綜合應(yīng)用

毋庸置疑,傳統(tǒng)“硬抗”的抗震手段,由于理論明確,計(jì)算簡(jiǎn)單,在一些地震烈度不高的中小跨徑橋梁的抗震設(shè)計(jì)中仍是主要手段。但在一些高烈度地震區(qū),若按“硬抗”的設(shè)計(jì)思路,則可能出現(xiàn)橋梁抗震設(shè)計(jì)無(wú)法進(jìn)行或投資大大超限的尷尬。必須采用延性抗震或減隔震的設(shè)計(jì)思路。具體工作中,設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合具體的橋梁重要程度、橋型、孔跨式樣及所處橋址的地震參數(shù),綜合考慮進(jìn)行選擇以達(dá)到保證結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)的目的。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,我國(guó)的一個(gè)多震的國(guó)家這就使得在橋梁的設(shè)計(jì)中,必須要重視對(duì)其減隔震的設(shè)計(jì),這樣不但可以保證橋梁的質(zhì)量安全,還可以確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全,維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]譚健.市政橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的探討[J]. 《城市建設(shè)》,2012,(36).

[2]黃毅,余久成.市政橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的探討[J]. 《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》,2014,(20).

篇8

關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)荷載;公路橋梁;荷載效應(yīng);分項(xiàng)系數(shù)

1 公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2004年修訂的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004)采用車(chē)道荷載形式如圖1所示。2004版公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:汽車(chē)荷載修改調(diào)整為車(chē)道荷載的模式,廢除車(chē)隊(duì)荷載計(jì)算模式。并且提出車(chē)道荷載的均布荷載kq和集中荷載KP的標(biāo)準(zhǔn)值。

2 車(chē)輛荷載效應(yīng)計(jì)算理論

2.1 影響線(xiàn)計(jì)算

橋梁結(jié)構(gòu)必須承受橋面上行駛車(chē)輛時(shí)的移動(dòng)荷載的作用,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也隨作用點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的變化而變化。所以需要研究并確定其變化范圍和變化規(guī)律和內(nèi)力的最大值此過(guò)程中作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,需要確定的是荷載最不利位置和最大值。首先要確定在移動(dòng)荷載作用下,結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化規(guī)律,將多種類(lèi)型的移動(dòng)荷載抽象成單位移動(dòng)荷載P=1的最簡(jiǎn)單基本形式。只要經(jīng)過(guò)清楚地分析內(nèi)力變化規(guī)律,其他類(lèi)型的荷載就可以根據(jù)單位移動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化規(guī)律疊加原理求出。影響線(xiàn)是內(nèi)力(或支座反力)在移動(dòng)單位荷載的作用下的引起的變化規(guī)律的圖形。所以,影響線(xiàn)是研究車(chē)輛荷載等移動(dòng)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力最大值的基本工具。初步選定對(duì)周?chē)h(huán)境的影響的工程規(guī)模及結(jié)構(gòu)類(lèi)型、使用要求、材料情況、施工條件、造價(jià)等因素,根據(jù)路基地質(zhì)條件,幾種可供考慮的路基處理方案??辈旃ぷ魈峁┑馁Y料一般僅作一般性的對(duì)軟土描述,土的物理力學(xué)組成狀況性質(zhì)指標(biāo)沒(méi)有提供。結(jié)構(gòu)力學(xué)中認(rèn)為影響線(xiàn)是一個(gè)指向不變的單位集中荷載沿結(jié)構(gòu)移動(dòng)時(shí)某一量值變化規(guī)律圖形。實(shí)際上,影響線(xiàn)是以荷載位置為變量的某量值的函數(shù)。

有限元法目前被公認(rèn)是求解工程中所遇到的各種問(wèn)題的有效通用方法,實(shí)際上,其應(yīng)用范圍還要廣泛得多。橋梁結(jié)構(gòu)影響線(xiàn)一般采取此種方法。

2.2 橫向分布系數(shù)計(jì)算

上個(gè)世紀(jì)三十年代開(kāi)始“荷載橫向分布”概念得到應(yīng)用,橋梁空間結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論被大量的試驗(yàn)驗(yàn)證和研究,于是用平面問(wèn)題可以來(lái)處理空間計(jì)算問(wèn)題,合理地簡(jiǎn)化為空間問(wèn)題提供了實(shí)用理論的計(jì)算方法。該方法計(jì)算原理是用一個(gè)近似的影響面去代替精確的影響面。荷載橫向分布的原理可以歸納如下:(1)建立在用一個(gè)近似的內(nèi)力影響面去代替精確的內(nèi)力影響面的基礎(chǔ)上。近似內(nèi)力影響面可用變量分離得到,其坐標(biāo)?濁(x,y)=?濁1(x)??濁2(y);(2)梁橋空間結(jié)構(gòu)近似計(jì)算中,“荷載橫向分布”僅僅是借用的概念,其本質(zhì)是“內(nèi)力”的橫向分布。原因是在變量分離后在計(jì)算式的表現(xiàn)形式上成了“荷載”橫向分布;(3)只有在一些特殊的條件下,比如常截面的簡(jiǎn)支梁橋承受按正弦曲線(xiàn)沿橋跨分布的荷載時(shí)才存在確切的荷載橫向分布。荷載橫向分布常用的方法:杠桿原理法:將橋面板看成忽略了與主梁之間橫向聯(lián)系的支承在主梁上的簡(jiǎn)直梁或懸臂梁;正交異性板法:換算成彈性平板來(lái)求解主梁和橫隔梁的剛度。修正偏心受壓法:考慮橫隔梁剛性很大的主梁的抗扭影響;剛性橫梁法:假定橫隔梁變形后保持直線(xiàn),剛性無(wú)限大;剛接板法:把相鄰主梁之間的聯(lián)系視為剛性鏈接,傳遞剪力和彎矩。

3 橋梁荷載設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

目前橋梁設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題是橋梁載重能力設(shè)計(jì)不足。橋梁在載重力有兩種極限狀態(tài):承載能力和正常使用。由于承載能力不足,結(jié)構(gòu)整體或某部位的穩(wěn)定性在超出橋梁的承載極限后就會(huì)受到破壞,橋梁混凝土構(gòu)件在重復(fù)荷載的情況下會(huì)超出疲勞極限而喪失穩(wěn)定性。目前,在橋梁設(shè)計(jì)中有些規(guī)范不予考慮對(duì)于重復(fù)荷載產(chǎn)生的破壞,這樣的規(guī)定使得橋梁主梁設(shè)計(jì)非常有效,但是直接忽視重復(fù)荷載在橋梁其他部分設(shè)計(jì),非常不利于橋梁的安全性和年久性。

3.1 加強(qiáng)管理

目前橋梁超載問(wèn)題要盡量避免,在我國(guó)大體上有三種橋梁超載現(xiàn)象:一是一些老橋梁超齡負(fù)載運(yùn)營(yíng),較早時(shí)期修建的;二是車(chē)流量超過(guò)了設(shè)計(jì)上限的橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中;三是違規(guī)超載現(xiàn)象,這種現(xiàn)象只有個(gè)別車(chē)輛存在。為了計(jì)算方便,均布荷載及集中荷載組合作為橋梁設(shè)計(jì)建議設(shè)計(jì)荷載的優(yōu)先選擇。城市橋梁中,占絕大大多數(shù)的是低于50m跨度的荷載連續(xù)的中小型跨度橋,應(yīng)該5~50m跨度橋梁按照荷載的內(nèi)插方法,具體的參照《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004)來(lái)考慮。

3.2 耐久性問(wèn)題

在建造和使用橋梁的過(guò)程中,因?yàn)槠浠竟δ軐?dǎo)致,橋梁要能抵抗住包括有害化學(xué)物質(zhì)和自然環(huán)境(如以及臺(tái)風(fēng)、地震)以及人為因素等作用的影響。另外,在橋梁使用過(guò)程中,其材料將會(huì)日趨衰退導(dǎo)致功能減退,導(dǎo)致了橋梁各部分存在不同程度的損壞。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),除上述原因,影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的問(wèn)題根源是設(shè)計(jì)。

4 橋梁作用效應(yīng)組合

根據(jù)極限承載能力來(lái)設(shè)計(jì)荷載組合,有以下幾種組合方式:組合Ⅰ,基本可變荷載與永久荷載組合;組合Ⅱ,基本可變荷載與永久荷載組合加上可變荷載;組合Ⅲ,基本可變荷載與永久荷載組合加上偶然荷載(由于船只或漂浮物碰撞而引起);組合Ⅳ,城市橋梁在施工過(guò)程中,可以利用施工中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)重力、腳手架、材料機(jī)具、人群等由于施工而產(chǎn)生的荷載進(jìn)行組合;組合Ⅴ,城市橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)承受的永久荷載,例如由于重力、預(yù)加力、地震等原因產(chǎn)生的荷載相互作用組合在一起組合方式。橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)重力與汽車(chē)荷載二者產(chǎn)生的效應(yīng)方向相同時(shí):組合Ⅰ:1.2SQ+1.4S'Q1;組合Ⅱ:1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2:但是,如果橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)重力與汽車(chē)荷載二者產(chǎn)生的效應(yīng)不同:組合Ⅰ:0.9SQ+1.4S'Q1;組合Ⅱ:0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值、頻域值、分項(xiàng)系數(shù)以及組合系數(shù)等,此內(nèi)容在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí),它的自由度和靈活度設(shè)計(jì)寬泛一些。

5 結(jié)束語(yǔ)

充分掌握車(chē)輛荷載的特點(diǎn)、國(guó)外制訂的荷載標(biāo)準(zhǔn)并充分考慮我國(guó)實(shí)際狀況,我國(guó)車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)基本方法得到確定,中國(guó)的公路橋梁荷載模型發(fā)展方向符合世界橋梁發(fā)展的潮流趨勢(shì),與國(guó)外相比,荷載標(biāo)準(zhǔn)值有些偏高有些偏低??傮w上,我國(guó)規(guī)范中的荷載設(shè)計(jì)效應(yīng)比國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)偏低,小跨徑橋梁梁的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值低的較多。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)橋橋梁破損的情況而言,適當(dāng)提高設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)是妥當(dāng)?shù)?。希望加以重視,不斷完善我?guó)的橋梁荷載規(guī)范,使得我國(guó)橋梁規(guī)范制定工作達(dá)到國(guó)際上的領(lǐng)先水平。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部,公安部,發(fā)展改革委,質(zhì)檢總局,安全監(jiān)管局,工商總局,法制辦.關(guān)于在全國(guó)開(kāi)展車(chē)輛超限超載治理工作的實(shí)施方案(2004 年)[Z].北京.2004.

篇9

關(guān)鍵詞:橋梁抗震設(shè)計(jì);影響;重要性;方法

中圖分類(lèi)號(hào):U445.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

最近幾年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展,推動(dòng)了鐵路工程、公路工程以及市政工程的發(fā)展,而這些工程都會(huì)涉及到橋梁建設(shè),所以橋梁在數(shù)量和跨度上得到了很大的提高。與此同時(shí)橋梁也出現(xiàn)了很多問(wèn)題,2008年的汶川地震促使橋梁遭到嚴(yán)重?fù)p壞。橋梁遭到損害之后,不僅促使群眾損失了生命財(cái)產(chǎn),也降低了相關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力,所以橋梁抗震設(shè)計(jì)是非常重要的。

一、地震對(duì)橋梁的影響

橋梁和建筑結(jié)構(gòu)相比,對(duì)地震的反應(yīng)更加敏感。建筑結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部是高次超靜定,如果有承重構(gòu)件損壞,其他的構(gòu)件可以繼續(xù)承重,所以不一定能造成災(zāi)難性的后果??墒?,橋梁結(jié)構(gòu)一般是靜定結(jié)構(gòu)或者低次超靜定結(jié)構(gòu),如果一個(gè)或者幾個(gè)構(gòu)件遭到損壞,就會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu),促使橋梁在發(fā)生地震時(shí)就會(huì)受到嚴(yán)重影響。

地震主要通過(guò)兩種形式影響橋梁結(jié)構(gòu)物,首先是場(chǎng)地和結(jié)構(gòu)物發(fā)生相對(duì)位移,導(dǎo)致強(qiáng)制變形;其次是場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物震動(dòng)。第一種是因?yàn)閺?qiáng)制變形產(chǎn)生的超靜定內(nèi)力或者嚴(yán)重的相對(duì)變形對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全產(chǎn)生影響;第二種是利用慣性力將地震載荷加到結(jié)構(gòu)物上,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的承受超過(guò)其承載極限,進(jìn)而損壞橋梁。

二、橋梁震害分析

橋梁震害受到地震烈度的直接影響,如果烈度較低,產(chǎn)生的震害就輕,如果烈度較高,產(chǎn)生的震害就重。同時(shí),橋梁的震害還受到橋梁的結(jié)構(gòu)形式、體系布置以及橋址區(qū)的影響。

(一)橋梁支座的震害

橋梁結(jié)構(gòu)中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)是橋梁支座。通過(guò)對(duì)震害的調(diào)查表明支座震害較為嚴(yán)重。主要由于橋梁設(shè)計(jì)忽視了抗震要求,導(dǎo)致有些支座形式和材料不能滿(mǎn)足抗震要求,同時(shí)連接和支檔等構(gòu)造措施不夠合理。支座遭到破壞主要表現(xiàn)為支座脫落、支座錨栓被剪斷、支座位移等。

(二)橋梁墩柱的震害

橋梁墩柱震害主要表現(xiàn)為墩柱彎曲破壞和墩柱剪切破壞。而彎曲破壞主要表現(xiàn)為混凝土剝落、開(kāi)裂等,進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的形變。剪切破壞常見(jiàn)于大地震,這屬于脆性破壞,一般導(dǎo)致橋梁垮塌,產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。

(三)橋梁橋臺(tái)的震害

橋臺(tái)震害主要表現(xiàn)為地基承載力喪失之后會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)滑移、臺(tái)身和上部結(jié)構(gòu)的碰撞、橋臺(tái)傾斜。如果一端橋臺(tái)垮塌就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害邊跨橋梁。例如唐山大地震導(dǎo)致較多的橋梁破壞,尤其是橋頭高填土處等。

(四)橋梁基礎(chǔ)的震害

大部分震害資料表明,橋梁基礎(chǔ)發(fā)生震害主要由于地基失效。樁基礎(chǔ)的震害,不僅由于地基失效,還因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)的慣性力導(dǎo)致的彎曲破壞等。另外不合理的樁基設(shè)計(jì)也導(dǎo)致了震害。

(五)落梁

落梁震害主要表現(xiàn)出縱向落梁。主要由于地基失效導(dǎo)致橋梁跨度變大或者錯(cuò)位等。在地震中經(jīng)常發(fā)生落梁事故,例如唐山大地震有18座公路橋梁發(fā)生落梁,在汶川大地震中也發(fā)生類(lèi)似的落梁震害,最終導(dǎo)致橋梁垮塌。

三、橋梁抗震的重要性

(一)建筑抗震設(shè)防重要性的分類(lèi)

依據(jù)建筑對(duì)在社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、文化的影響程度,建筑抗震設(shè)防類(lèi)別的重要性可以分為甲類(lèi)、乙類(lèi)、丙類(lèi)、丁類(lèi)。而橋梁屬于甲類(lèi),其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該高于本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速值A(chǔ)得要求。而公路橋梁抗震設(shè)防有可分為甲類(lèi)和乙類(lèi)。如果橋梁在交通網(wǎng)絡(luò)中占有關(guān)鍵位置,并且承擔(dān)著較大的交通量的大跨度橋是甲類(lèi);而在交通樞紐上的其他橋梁是乙類(lèi)。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)甲類(lèi)指的是那些多孔跨度超過(guò)1000米或者單孔跨徑超過(guò)150米;乙類(lèi)指大、中、小橋梁。

四、橋梁抗震設(shè)計(jì)的主要方法

防止落橋的主要方法有AASHTO-LRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范和Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范。

(1)AASHTO-LRFD 橋梁設(shè)計(jì)方法

首先,這種橋梁設(shè)計(jì)方法中的地震荷載是一種水平效應(yīng)。通過(guò)彈性地震反應(yīng)系數(shù)和上部結(jié)構(gòu)等效重量之積,可以得到地震荷載的水平效應(yīng)。地震的

反應(yīng)系數(shù)公式為:Cm=1.25AS/Tm¾<2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。

公式中,A 表示的是加速度系數(shù),A 的確定是根據(jù)等震圖進(jìn)行的,等震圖表示在設(shè)計(jì)壽命50 年之內(nèi)超過(guò)這個(gè)地震等級(jí)的概率為10%;S 表示的是場(chǎng)地系數(shù);Tm 表示的是以秒為單位的第m 模態(tài)的結(jié)構(gòu)周期。通過(guò)地震的反應(yīng)系數(shù)公式,可以采用四種地震分析方法對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行合理設(shè)計(jì),分別是均布荷載法、單模態(tài)譜法、多模態(tài)譜法和時(shí)程法。

(2)Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范

Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范是一種單一水平基準(zhǔn)力的設(shè)計(jì)方法,主要有四方面設(shè)計(jì)組成:用彈性加速反應(yīng)譜ARS定義地震力、用多模態(tài)反應(yīng)譜分析考慮橋臺(tái)剛度效應(yīng)、用延性和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建以考慮非彈性效應(yīng)、合理設(shè)計(jì)構(gòu)建詳圖。此種橋梁設(shè)計(jì)方法在計(jì)算巖石峰值加速度時(shí)主要應(yīng)用反應(yīng)譜定義地震力,然后對(duì)反應(yīng)譜得出的反應(yīng)譜曲線(xiàn)進(jìn)行分析,最終得出巖石峰值加速度。此種方法可以應(yīng)用不同方法對(duì)不同形態(tài)的橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。比如,如果橋梁的對(duì)稱(chēng)性良好,就要應(yīng)用等效靜力分析法;如果橋梁結(jié)構(gòu)不規(guī)則,就要應(yīng)用多模態(tài)反應(yīng)譜分析方法進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計(jì)。

當(dāng)前,人們不斷提高對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視度,很多專(zhuān)家也加強(qiáng)研究橋梁抗震設(shè)計(jì),而Caltrans這種橋梁抗震設(shè)計(jì)方法獲得了最大的進(jìn)步。Caltrans重新分類(lèi)新的橋梁,進(jìn)而增加了橋梁抗震性能準(zhǔn)則的橋梁類(lèi)型,明確分出標(biāo)準(zhǔn)橋梁和非標(biāo)準(zhǔn)橋梁。橋梁抗震設(shè)計(jì)保證了橋梁所有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及延伸性,避免橋梁在地震中倒塌。Caltrans橋梁抗震設(shè)計(jì)采用了新的方法,在橋柱、橋墩、背墻以及側(cè)墻上設(shè)置非彈性。Caltrans橋梁抗震設(shè)計(jì)關(guān)注位移。所以,此種方法認(rèn)為結(jié)構(gòu)外形以及塑性的轉(zhuǎn)動(dòng)能力決定了應(yīng)用非彈性靜力分析和估算。每一種抗震分析方法存在著優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),只有充分利用優(yōu)勢(shì),避免劣勢(shì),才能得到更好的橋梁抗震設(shè)計(jì)。

五、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前,我國(guó)正在建設(shè)高速公路,而公路橋梁是其重要組成,促使人們加大了對(duì)橋梁建設(shè)質(zhì)量的重視。為了提高橋梁質(zhì)量,相關(guān)人員就要加強(qiáng)橋梁抗震設(shè)計(jì),不斷完善橋梁設(shè)計(jì),為公路建設(shè)服務(wù),為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳堯三,趙鐵永,石麗芳.關(guān)于橋梁抗震設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考 [J]. 科技資訊,2008(02).

[2] 鄭錦新.淺談公路橋梁的抗震設(shè)計(jì) [J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(22).

篇10

關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)計(jì)、新理念、探討

中圖分類(lèi)號(hào):TU997文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

綠色是目前設(shè)計(jì)領(lǐng)域提出的一種全新的概念,它是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中,從形成概念到生產(chǎn)制造等各個(gè)階段,都以綠色理念為基礎(chǔ),在設(shè)計(jì)制造中節(jié)約資源和能源,設(shè)法防止產(chǎn)品及工藝對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)作用,使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品更滿(mǎn)足綠色產(chǎn)品的要求,并從根本上防止污染,它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足。

一、以綠色設(shè)計(jì)闡述

1、綠色設(shè)計(jì)的核心本質(zhì)。綠色設(shè)計(jì)要綜合分析整個(gè)生產(chǎn)、生活系統(tǒng)物質(zhì)的充分利用,形成良性的生產(chǎn)循環(huán),核心是減量、重復(fù)利用和循環(huán)。減量是指降低能耗、節(jié)約資源,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。重復(fù)利用是指減少消耗的同時(shí)注重產(chǎn)品的再利用性,充分發(fā)揮產(chǎn)品的價(jià)值。循環(huán)指合理回收再利用廢棄物中有用成分以開(kāi)發(fā)二次資源。

2、綠色設(shè)計(jì)的基本原則。綠色設(shè)計(jì)要遵從以下幾項(xiàng)基本原則:閉環(huán)設(shè)計(jì)原則、資源最佳利用原則、能源消耗最小原則、零污染原則、技術(shù)先進(jìn)原則。

閉環(huán)設(shè)計(jì)原則體現(xiàn)的是產(chǎn)品全生命周期并行;資源最佳利用原則是指盡可能選用通過(guò)簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可回收再利用性的可再生資源,并在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中最大限度的利用選用的資源的設(shè)計(jì)原則。能源消耗最小原則是指產(chǎn)品整個(gè)生命周期循環(huán)中實(shí)現(xiàn)能耗最少。零污染原則是指設(shè)計(jì)時(shí)消除污染源,從根本上防止污染。技術(shù)先進(jìn)原則是指創(chuàng)造性的應(yīng)用最先進(jìn)的技術(shù)來(lái)獲得最佳的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。

二、橋梁結(jié)構(gòu)物的產(chǎn)品特殊性

橋梁結(jié)構(gòu)物具有極其特殊的特點(diǎn),主要表現(xiàn)在:一是橋梁造價(jià)與原材料價(jià)格、設(shè)計(jì)及施工方案等相關(guān),與市場(chǎng)供需關(guān)系不大,主要是由政府相關(guān)部門(mén)根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r確定實(shí)施;二是橋梁建設(shè)規(guī)模導(dǎo)致橋梁設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益影響巨大;三是橋梁設(shè)計(jì)的使用年限決定了其對(duì)社會(huì)、環(huán)境影響的深遠(yuǎn)性;四是橋梁在其壽命范圍內(nèi)的使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的垃圾但在超期服役后就變成了難以處理的廢棄物;五是橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有抗侵蝕和抵御不利環(huán)境因素的能力。

三、綠色橋梁設(shè)計(jì)的思想

橋梁體系的選用。橋梁體系中的各種體系均有一定的適用范圍,在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)梁、拱、剛架、吊與組合體系進(jìn)行合理的選用,以減少造價(jià),方便后期養(yǎng)護(hù)造。在橋梁設(shè)計(jì)中如若盲目追求景觀效應(yīng),采用大量復(fù)雜且不成熟的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì),會(huì)出現(xiàn)很多弊端。首先會(huì)造成施工工藝復(fù)雜,需要使用大量不同的各種模板和機(jī)械設(shè)備。其次是對(duì)于一些不適用于上跨橋橋梁體系會(huì)造成視覺(jué)上的側(cè)向壓縮感使人感到壓抑。再次是由于鋼結(jié)構(gòu)的橋梁對(duì)防腐的要求高,會(huì)造成建成后的養(yǎng)護(hù)工作繁雜,使投入加大,并且隨著交通發(fā)展上跨橋可能會(huì)改建。以上這些弊端都不符合綠色設(shè)計(jì)的基本原則。通過(guò)綠色設(shè)計(jì)原則可以對(duì)上跨橋體系選擇進(jìn)行整體優(yōu)化。

通過(guò)采用簡(jiǎn)潔的橋梁體系、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)尺寸,可以有效簡(jiǎn)化施工工藝并節(jié)約施工用料。為滿(mǎn)足景觀要求也可以適當(dāng)考慮設(shè)計(jì)一些復(fù)雜體系,但要注意整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)的主次關(guān)系和重點(diǎn)。對(duì)于跨線(xiàn)橋的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮所在地經(jīng)濟(jì)及建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及規(guī)劃。對(duì)于復(fù)雜體系橋梁的設(shè)計(jì)要采用索、梁組合的體系,加大主梁的剛度,減少拉索的用量的設(shè)計(jì)來(lái)方便日后對(duì)橋體的養(yǎng)護(hù)和維修。同時(shí)要結(jié)合地形來(lái)設(shè)計(jì)橋梁體系,使橋梁與周?chē)h(huán)境實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一,以滿(mǎn)足綠色橋梁設(shè)計(jì)的要求。

四、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、根據(jù)綠色設(shè)計(jì)的原則中閉環(huán)設(shè)計(jì)原則,在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要充分以橋梁在其生命周期內(nèi)所面臨的各種荷載、各種不利的環(huán)境因素以及自身承載能力的退化為設(shè)計(jì)前提,通過(guò)全面精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)計(jì)算來(lái)保證橋梁過(guò)程使用中的安全性。對(duì)于架構(gòu)在海上的橋梁,要對(duì)其承受風(fēng)荷載、海水及濕熱空氣能力在設(shè)計(jì)中予以充分考慮。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁要全面考慮防腐措施的設(shè)計(jì)。

2、根據(jù)綠色設(shè)計(jì)原則中能源消耗最小原則和零污染原則,在設(shè)計(jì)中要準(zhǔn)確分析結(jié)構(gòu)受力,并合理的設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)尺寸和配筋及結(jié)點(diǎn)。充分考慮結(jié)構(gòu)安全的同時(shí),以最小的材料消耗實(shí)現(xiàn)最大的效益。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的施工萬(wàn)案并活用各種結(jié)構(gòu)體系來(lái)提高橋梁質(zhì)量,減少材料能耗并降低環(huán)境污染。

3、根據(jù)綠色設(shè)計(jì)的原則中的技術(shù)先進(jìn)原則,在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要結(jié)合具體的實(shí)際情況,進(jìn)行技術(shù)先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)??傊\(yùn)用綠色設(shè)計(jì)的理論和觀念進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),要比傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計(jì)更具備美觀、安全性及經(jīng)濟(jì)適用性,對(duì)環(huán)境影響也會(huì)更小,更有可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值。

五、橋梁附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)

伸縮縫、支座、排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等都是橋梁的附屬設(shè)備,他們雖然在工程造價(jià)中占用的比例不高,但也對(duì)橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量以及橋梁服務(wù)水平起到重要的作用。當(dāng)前橋梁的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般重視度不足,設(shè)計(jì)也較簡(jiǎn)單粗獷,不盡合理,橋面污水隨意排放,這種情況的形成正是當(dāng)初在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)未全面考慮環(huán)保因素而造成的。通過(guò)綠色設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁原有缺點(diǎn)的優(yōu)化,使設(shè)計(jì)更為合理和實(shí)用。通過(guò)選擇性能更優(yōu)越的PVC管等排水系統(tǒng)的材料可以使排水設(shè)備更輕質(zhì)、節(jié)能、抗腐蝕。根據(jù)實(shí)際的降水情況進(jìn)行水力計(jì)算來(lái)準(zhǔn)確確定排水設(shè)施的數(shù)量。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的數(shù)量使橋面排水更順暢。在通過(guò)排水系統(tǒng)將水引離橋面后,在設(shè)計(jì)中還要考慮如何對(duì)水流進(jìn)行疏導(dǎo)。采用截水管將橋面排水集中到個(gè)別墩柱處以使整個(gè)橋梁更美觀簡(jiǎn)潔。

六、橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性是橋梁設(shè)計(jì)中的重要考慮環(huán)節(jié),在橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視。耐久性設(shè)計(jì)決定著橋梁結(jié)構(gòu)的服務(wù)年限,服務(wù)年限過(guò)短會(huì)造成資源的極大浪費(fèi),加大初期投資的成本和后期養(yǎng)護(hù)及維修費(fèi)用成本,降低效益,違背了綠色設(shè)計(jì)基本原則。要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)不同的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、不同的使用環(huán)境類(lèi)別及其作用等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的耐久性設(shè)計(jì),對(duì)橋梁使用的材料、施工的便利性、橋梁的后期使用、維護(hù)以及全壽命成本用等因素,都要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分考慮和關(guān)注。應(yīng)采取各種措施使橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)服務(wù)年限內(nèi)能夠適應(yīng)種種復(fù)雜的環(huán)境與變化,更好的為交通服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就需要在橋梁的設(shè)計(jì)階段對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的可檢性、可修性、可換性、可控性、可加強(qiáng)性、可持續(xù)性等因素進(jìn)行充分的分析研究,要敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念,如果橋梁建成后其各個(gè)部件無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)檢查、更換、及時(shí)修復(fù),且不能得到有效控制、加強(qiáng),就會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在各種復(fù)雜的環(huán)境下尚未達(dá)到服務(wù)年限就已損壞無(wú)法繼續(xù)使用。橋梁設(shè)計(jì)要認(rèn)識(shí)到橋梁整體結(jié)構(gòu)和各組成部件的壽命是不同的,要充分考慮這些自身壽命期低于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命期的部件,要實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變形在構(gòu)造上達(dá)到可控的目的,同時(shí)在構(gòu)造上保證其建成后可查、可修、可換、可加強(qiáng),只有這樣才能在日后的運(yùn)營(yíng)階段對(duì)橋梁進(jìn)行有效的維修、加固,保證橋梁結(jié)構(gòu)能在復(fù)雜的環(huán)境下,在設(shè)計(jì)服務(wù)年限內(nèi)健康工作。

七、達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限后的橋梁的處理

遵循綠色設(shè)計(jì)的原則對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì),遍及整個(gè)橋梁的生命周期,這樣設(shè)計(jì)出的橋梁與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念下的橋梁相比校更具優(yōu)越性。在注重綠色設(shè)計(jì)的同時(shí),對(duì)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限橋梁的處理也要同樣給予重視。橋梁工程具有造價(jià)昂貴且不易回收再利用的特點(diǎn),所以要以盡量延長(zhǎng)其使用壽命為原則,對(duì)達(dá)到已經(jīng)設(shè)計(jì)使用年限的橋梁,通過(guò)健康檢測(cè)來(lái)確定其承載能力,根據(jù)具體結(jié)果對(duì)可繼續(xù)使用的橋梁采用重新設(shè)定使用年限的方法處理,對(duì)于承載能力差已經(jīng)不能滿(mǎn)足使用條件的橋梁,需要采用降低等級(jí)的方法來(lái)進(jìn)行繼續(xù)使用。

結(jié)束語(yǔ)

橋梁設(shè)計(jì)理念是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂與基石,對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)劣成敗起著決定性作用,橋梁設(shè)計(jì)理念應(yīng)隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展進(jìn)步不斷更新。新的設(shè)計(jì)理念將會(huì)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,對(duì)橋梁建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn):