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总体来讲我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善,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还有许多可以改进的地方。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,并取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。
许多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。
二、桥梁设计的注意事项
(一)应该更加重视结构的耐久性问题。国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究,也取得了不少成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的,对如何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却很少有人研究。而且,长期以来,人们一直偏重于结构计算方法的研究,却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别,目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。国内外的研究和实践都表明,结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
(二)重视对疲劳损伤的研究。桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载,会在结构内产生循环变化的应力,不但会引起结构的振动,还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的,实际上存在许多微小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制,极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到,但其带来的后果往往是灾难性的,故而对疲劳损伤的研究需要引起足够的重视。
(三)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。因此需要对超载带来的后果进行研究、分析。
(四)积极借鉴国外的经验和成果。国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差、耐久性和安全性差(包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等)。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关,但平心而论,既然这种现状不能在短期内得到解决,那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提,充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平,采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到,这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
在欧洲国家,非常重视对结构物进行性能设计(即PBD,PerformanceBasedDesign),内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。PBD研究主要是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外,尚应有良好的使用性能(包括寿命和耐久性、抗腐蚀、耐疲劳性、美观等)。就其本质而言,欧洲国家的PBD理论,主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能,分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律,寻求新的结构设计理念和方法。
三、可以深入研究的方向
(一)结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题,许多学者对此从不同角度进行了研究,提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为FerryBorgesCastanheta组合情况下的计算方法问题;利用系统系数,针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同,计算系统可靠度并进行结构设计的方法;利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等,同时,一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之,系统可靠度分析研究内容丰富,难度较大。
(二)人为差错的分析。许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成,而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的,这方面事例很多,已成为目前研究热点之一。
(三)在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科,它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论,而且,与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时,经典的结构可靠性理论,在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。
(四)模糊随机可靠度的研究。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容,随着模糊数学理论与方法的完善,模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。
四、结束语
桥梁设计是一个复杂的,系统的工程。需要丰富的理论知识,并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。在桥梁设计过程中仍然有许多重大的理论问题需要解决。总之桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。
参考文献:
[1]刘玉彬.工程结构可靠度理论研究综述[J].吉林建筑工程学院学报,2002,19(2):41-43.
[2]贡金鑫,赵国藩.国外结构可靠度理论的应用与发展[J].土木工程学院.2005,38(2):1-7.
关键词:道路桥梁 结构设计 要点
中图分类号:U448文献标识码: A
前言
道路桥梁结构设计是路桥施工的第一个关键环节,影响着道路桥梁工程的质量,所以,做好道路桥梁设计工作不仅仅是设计工作本身的需要,也是道路桥梁工程的质量要求。
一道路、桥梁设计的基本要求
对资源利用是否经济合理,技术先进,尊重实际,实事求是,是否科学,在很大程度上取决于设计的水平和质量。具体而言,在设计中应坚持以下原则:
1、严格执行国家现行的设计规范和国家批准的技术标准;
2、尽量采用标准化设计,积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法;
3、注意因地制宜,就地取材,节省建设资金。在切实满足建设功能要求的同时,千方百计地节约投资、节约多种资源,缩短建设工期;
4、积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
二结构化设计的必要性
传统桥梁设计流程首先是根据经验判断制定初始的设计方案,包括材料的选择、总体的布置、制造的工艺和结构尺寸等方面;接着是对结构进行分析;最后进行力学分析,检验设计结构是否可行,并根据不同情况进行修改。这种设计方法,只是对施工方案的可行性与安全性进行检验,不能够做到最优的设计,很难满足对桥梁结构设计需求日益复杂的要求,因此,结构化设计变得尤为必要。
结构化设计的方法主要是基于自顶向下细化、模块化和结构化程序设计等程序设计技术发展而来的,主要的思想就是把设计分为具有单一功能且相互独立的模块结构,主要包括详细设计和概要设计。结构化设计主要通过结构图进行设计阶段的描述。结构化设计在道路桥梁设计中的应用,不仅是道路桥梁发展的需要,也是道路桥梁设计方法的最优选择。
三道路桥梁结构设计常见问题
近年来,为能良好解决道路交通的问题,桥梁建设在国家有关部门的大力支持下逐步加大各方面投入的力度,使得道路桥梁设计工作成为了绝对的重头戏。本文探究道路桥梁设计主要以其使用性能展开谈论,并根据自身工程实践经验的积累,总结发现常见问题主要表现在以下几点:
1、设计标准不高
鉴于我国道路桥梁设计对于规范标准的要求并不高,一旦在对道路施工进行改造施工时就会不同程度地对道路交通的便利性造成麻烦和留置安全隐患,并且势必会影响桥型的美观。因此,在进行桥梁设计时就必须考虑到这一点,同时综合现场因素,尤其是在桥梁的主梁或梁侧预留一定空间,以便为桥梁后期可能进行改造施工创造施工空间与条件;
2、管道预留空间不足
每座桥梁在设计中都需要设置专用桥梁管道,但在现实中往往这方面得不到充分的重视,导致这一问题出现的原因主要在于现代城市人口压力过大或城市改造工程。城市改造工程在遇到管道预留空间不足的情况时,则仅仅能够进行一些扩容处理,将桥梁管道在桥体之外,从而为交通线埋下不便的隐患,同时影响到桥体的美观。
另外,在面对桥梁管道预留空间不足问题时,可以通过再次开挖的办法进行相关处理,但是这种处理形式不可避免地会在工程投资建设方面造成严重浪费,并会对交通情况造成影响;
3、绿化带专项防水设计缺陷
我们知道,桥梁工程不仅仅是为了满通使用的功能,在桥体设计美观上也应给予足够重视。因此,桥梁绿化带专项防水设计就成为了桥梁装饰工程的一项必要内容。
有关桥梁结构设计工作人员在对拟建桥梁工程展开设计工作时,有必要考虑保证桥梁工程在完成施工后所能受到的绿化美观效果,同时在综合考虑到拟建工程施工现场存在的各种影响因素之后,对设计成果要求具有绝对的桥梁结构使用功用和外形美观效果;
4、结构设计选型问题
桥梁工程结构选型的问题极为关键,不仅需要在结构选型上满足视距和净空的要求,外形美观和合理地结构自重同样被视为桥梁结构设计的基本标准和原则,以使桥梁工程能够成为城市建设中可实现功能与兼容城市风貌的一道亮丽景观。
然而,实际的设计工作却出现了严重地形式重于实用效果的偏侧现象,出现结构选型不合理的问题就很自然了。
5、装饰结构设计问题
据有效数据分析,我国在很多桥梁工程结构设计中都存在使用安全材料不合标准现象。而材料是工程建设的根本,保证桥梁结构的安全性是保证桥梁结构运营使用安全的关键。因此,在选择桥梁结构装饰材料时,就必须通过材料取样试验的把关手段来保证材料的安全性和控制材料的破损率。
四道路桥梁结构设计要点
道路桥梁结构设计工作设计内容广泛,本文主要以装配式简支桥梁的结构设计要点作论述如下:
1、主梁设计
装配式简支梁结构区别于整体式简支梁结构的突出特点在于可将预制独立构件进行运输与吊装,并且通过现场安装、拼接制梁。在设计中即可实现对自动化、机械化的施工技术应用,节省部分劳动力和施工原材料,并大幅提高人物力的生产效率,施工过程也不会受到季节的影响,是为采用此种桥梁设计型式的关键。主梁结构作为桥梁上部结构的主要承重构件,设计型式通常分为T形和箱型两种,箱型结构主梁仅被应用于预应力混凝土结构梁之中。设计采用箱型结构主梁既需要对主梁结构的间距与片数作要求,主梁间距与片数两者相互制约,即间距小则片数多、间距大则片数少。而主梁的高度及细部尺寸则需根据相关的荷载计算方法确定,若主梁对称布置,梁身所受荷载同样对称分布,即需以杠杆法进行相关计算,否则即需以偏心受压进行相关计算。二种情况相同点在于内力取值均以取最大值作为控制设计的标准,但这种内力取值标准不可作为主梁结构各个截面的最不利状况的受力计算,因为从其计算原理来看,计算结构存在较多的不安全因素。
桥台设计桥台结构的设计应主要注重于型式的选择
装配式简支桥梁对于桥台结构的选择比较常见的有轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台和埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式具有体积小的特点,其设计应用可作为一种挡土的翼墙结构。钢筋混凝土薄壁桥台可设计将台身埋置于桥梁护坡中,从设计角度讲,既可以减小桥台结构受到上部荷载的作用力,又可以保证桥台处的预留空间。但是,从某种程度上分析桥台前的护坡由于是采用片石混凝土施工作表面防护的一种永久性设施,存在着被洪水冲毁而使台身的可能,因此,在设计时必须进行相关的强度和稳定性验算。
3、桥墩型式选择
装配式简支桥梁结构设计中普遍采用双柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中单幅双柱式桥墩结构型式应用较为普遍。考虑到以往在道路桥梁结构设计中出现的问题,笔者希望在今后的设计工作中应注意对于桥墩结构型式的选择要极为谨慎,如在岩溶性地带、桩基础施工困难地段应根据实地情况避免过多地设计桩基,单柱单桩的设计为宜;而拟建施工现场位于河谷或受到滚石威胁时,则应考虑设计增强桥墩结构的整体抗撞击能力,亦须单柱单桩设计为宜;对于高位墩柱长桥的情况,则应考虑到桥梁上部结构荷载累积变位的问题,采用双幅两柱整体下部构造设计为宜。
4、定线原则
根据给定的起终点,分析其直线距离和所需的展线长度,选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中,初步拟定可行的路线方案,(如果有可行的局部路线方案,应进行比较确定),然后进行纸上定线。a.在1:10000的小比例尺地形图上在起,终控制点间研究路线的总体布局,找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况,选择地势平缓山坡顺直的地带,拟定路线各种可行方案。b.对于山岭重丘地形,定线时应以纵坡度为主导;对于平原微丘区域(即地形平坦)地面自然坡度较小,纵坡度不受控制的地带,选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置(定出交点)。
结束语
总而言之,道路桥梁结构设计关乎道路桥梁工程后期的施工工作,也关乎竣工后的使用效果,所以,道路桥梁结构设计必须要慎之又慎,既要符合设计原理,又要符合经济适用的要求。
参考文献:
[1]邓标,吴朝东;浅析城市道路桥梁设计的常见问题[J];城市建设理论研究;2011,(09)
【关键字】桥梁工程,下部结构,设计讨论
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
前言
桥梁是道路构成中非常重要的组成部分,在交通运输中的地位和作用十分重要,并且已经日渐成为了现代社会交通的重要枢纽和关键部分,在对社会经济发展、市民生活便利上具有十分重大的意义。但不容乐观的是,我国现有桥梁的质量还是存在着很多的问题,并且时有桥梁方面的重大安全事故在新闻网络等媒体上报道传播,这其中一个十分重要的原因就是桥梁的下部结构设计存在很大的问题,设计不合理,导致桥梁的上部和下部结构逐渐的协调降低,严重影响了桥梁的整体质量。因此,要想提高桥梁的质量,就必须要重视桥梁的下部结构设计。本文笔者结合自己多年来在桥梁设计建设方面的工作经验,对于桥梁工程的下部结构的设计进行探讨,希望对于该领域的研究具有一定的作用, 推动我国桥梁的整体质量。
二.工程实例介绍
某市地处荆山山脉东麓,是鄂西北山区向汉水中游平原过渡的地带。现有一项目需要在该市境内新建一条道路。项目区位于该区域内某某盆地凹陷中南部,总体属微丘低山区,局部为冲―洪积地貌。地势有一定起伏。项目区内分布河流、沟、渠、水塘等。项目区内主要露出一套第四系冲洪积全新统(Q4)层及第三系泥质粉砂岩、粉砂质泥岩层。主要地貌单位为构造、剥蚀低山丘陵、陇岗残丘、河谷阶地地貌。该项目全线范围内有多座桥梁建设需要。
三.桥梁下部结构型式选用
1.选择框架式轻型桥台。如果过水断面不大,且有架桥需要时,可选用薄壁式墩台以舍弃U台或重力式墩台,从而减短构造物长度,节约成本。为不使台前锥坡压缩河床,且降低对地基承载力的要求,可以选用薄壁墩台接扩大基础,在墩台扩大基础之间设置顺桥向连接支撑,使得桥梁形成框架结构的支撑体系,同时还利用两端台后的土压力来使桥梁保持稳定。
2.选择柔性的排架式的墩台。
3.选择埋置式的桥台。在地质情况很好的情况下,选择埋置式桥台扩大基础设置在河道外侧,将台身埋进锥形坡里,将基地埋置在河道水流冲刷线下。如果地质条件不容许,宜可采用桩基接盖梁或桩基承台肋板台身接盖梁的形式,分为单排或多排桩柱式。
4.选择桩柱式的桥墩。这种桥墩的使用比较广泛,同时施工时操作方便简单。这种桥墩可以区分为以下几种形式,首先是带盖梁的桩柱式桥墩,这种桥墩大多在预制上部构造的桥梁中使用,另外一种是不带盖梁是单排桥墩,这种桥墩大多在连续现浇上部结构的桥梁中使用。
5.在进行桥墩台的选择时应该注意以下几点,首先是要尽量的减少超静定个数,这样可以减少软基位移对于结构的影响,增加桩距,使桩的数量减少,这样还可以使工程的成本降低。其次是在桩底接近基岩时,承载力接近设计的要求时,就不需要再深入基岩获得保险,如果承载力不够,可以加大桩径。
四.下部结构内力计算
1.盖梁内力计算
上部恒载对下部墩台的影响对于计算的意义并不是很大,对于多柱式墩台的盖梁,可以进行连续梁的计算,同时对于活载对盖梁各个孔的压力则要根据实际可能发生的情况进行布置。在桥梁工程的教材中没有对此进行具体的说明。在《墩台设计手册》以及其他一些资料中,对于该部分进行杠杆法或者是偏心法进行计算,然后取两者间的较大值。这种方法虽然可以解决问题,但是没有体现规范的思想,同时所举出的例子也不符合相关的要求,这就将很多的设计人员带入了误区。现在,也有很多的设计人员对此进行了简化计算,即把墩台按活载直接作用其上的连续梁进行计算。
2.桥墩内力计算
对于桥墩的内力计算,一般采用的是柔性墩理论中集成刚度法进行,该方法的原理就是用并联或者是串联的弹簧来进行模拟墩台以及它的支座等,同时还要充分考虑桥梁的上部和下部结构之间的联合作用,还要假设该结构是刚体,将桥梁上的汽车产生的制动力以及其他的方面而产生的水平力在这样一个二联墩台上进行有效的分配,从而计算出桥墩的内力。
3.桥台内力计算
1.钢筋砼薄壁台土压力计算
该型桥台简化为四铰刚构体系计算,即以桥梁上部构造及桥孔下面的支承梁作为桥台的上下支撑,桥台作为上下端简支的竖梁,承受台后土的侧压力。同时,桥台尚应作为弹性地基上的梁加以验算。在实际工程中,对于软土地基上带基桩的钢筋砼薄壁台基桩土压力要按深层考虑,远比规范提及的复杂。
2.埋置式桥台土压力计算 ,“对于埋置式桥台或岸墩,当验算截面强度为稳定时,可考虑来自桥台两方土的侧压力,同时考虑冲刷单侧土压力情况,用压实土内摩擦角计算”。对于台前不可能冲刷时,土压力一般是以填土前原地面起算的,但对于较差地质,铁路上还计算地面以下台后深层土对桩水平压力的影响,公路上也要进行此项验算,但无需像铁路那样普遍计算,当需要考虑时,没有计算,桥台不安全;不需要考虑时也考虑的话,太保守,没有必要,设计中是否考虑需根据实际土质验算确定。
3.地震土压力计算随着桥梁等级的提高而加大。由于计算地震土压力时不考虑活载作用,实际地震组合力对桥台影响并不大,不如对桥墩的影响大。
五.下部结构配筋
1.盖梁配筋注意事项
(一)对于截面的连续梁可以使用极限法计算配筋量,但是在负弯矩地方最好能够留有余地。
(二)对于变截面的连续梁只能够使用容许应力法进行计算,不得采用其他的方法。
(三)对于盖梁的抗弯配筋,无论采用何种方法都不会控制设计,只有裂缝会对配筋设计起到控制作用。
(四)对于桥梁的抗剪设计,以上两种方法对于混凝土以及箍筋承所承担的剪力的比例进行了明确的规定。这种明确的规定要求梁体需要有大量的斜剪力筋。在进行配筋的时候,可以通过采取多设置箍筋的方式,从而让混凝土的箍筋能够承担更多的剪力比例,这样就可以使配筋的自由度得到很大提高。
(五)对于盖梁的配筋一定要遵循弱弯强剪的原则,很多的梁体的破坏都是因为抗剪能力不足而造成的,所以对于抗弯筋必须要满足要求,对于抗剪一定要留有富余方好。
(六)在桥梁的施工阶段,对于应力的计算,通常采用容许应力的方法进行计算。
2.桩配筋设计注意事项
对于基桩各截面的配筋,从理论上讲,应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。实际操作中通常是根据桩内最大弯矩处需要进行配筋,从桩顶一直伸到最大弯矩一半处,下一定锚固长位置,然后减少一半配筋,再一直伸至弯矩为零处,下一定锚固长位置,再下为素混凝土段。对于软基,桩主筋最好穿过软土层。对于摩擦灌注桩,无论从桩体受力来看,还是从节省工程费用及降低施工难度来看,认为前种更合理。这样设计既可以减短主筋用量,节省大量钢筋,也可以减少底部断桩处理的难度,减少扁担桩发生机率。桩基混凝土浇桩时,开始几米发生卡管等事故机率高,而采用该种方式配筋,底部断桩后,钢筋笼拔出后,即可原孔再钻。
3.桥台配筋注意事项
(一)台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩是造成盖梁跨中附近侧面竖向裂缝的主要原因,而侧水平土压力易造成耳墙根部弯裂。
(二)桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下将有很大的扭矩,使盖梁发生扭剪破坏。
(三)桥头路基下沉致使背墙受活载冲击力而过早破坏。
六.结束语
桥梁下部结构的设计对于桥梁的整体质量具有十分重要的意义,加强桥梁下部结构的设计能够很好的保证桥梁的安全,保证桥梁的运行质量和寿命。但是对于我国目前在桥梁下部结构设计上的现状,以及我国在桥梁安全事故上的问题,政府和学界都应该鼓励在这方面进行研究,促使我国桥梁下部结构的设计更完善,促使桥梁工程的质量得到提升。
参考文献:
[1]李黎 采用无缝线路的津滨轻轨高架桥梁下部结构设计研究 铁道标准设计-2003年8期
[2]刘高友 浅谈桥梁下部结构设计计算 黑龙江交通科技-2008年11期
[3]李宝辉 王砺文 津滨轻轨桥梁下部结构设计 铁道标准设计-2003年8期
关键词:桥梁;结构设计;问题剖析
中图分类号:U444 文献标识码:A
1 设计的现状
在我国目前来说,我国的桥梁设计的思想与桥梁的结构的设计还不够完善,而在桥梁设计的空间中,我们所要关注的经常是桥梁的施工和在使用时的安全度的实际的问题,而这些也是我们有需要改进地方。人人都想要选择经济的、合理的结构形式,但最重要的任务是除桥梁结构的设计问题以外,还要注重结构设计的连接,并采用规范的安全制度以确保安全的结构性,这对桥梁的设计研究具有重要的实际的意义。
2 注意的事项
2.1 结构的耐久性的问题要重视
我国桥梁建设的一个突出问题就是常常缺乏必要的前期准备、视察与考证。而在桥梁的建造和使用过程中,环境对它的影响往往也不能忽视,而且在桥梁的使用过程中,我们往往也要考虑到它还要承受着各种车辆超载的重压,极易造成疲劳的现象,与此同时,桥梁的建造过程中采用的材料自身性能往往也会不断出现退化的状况,由此,导致桥梁的结构在不同的程度上的的损伤和老化。
在20世纪90年代,人们对开始重视结构的耐久性的研究,而从这些研究的绝大多数的材料和统计的不同情况来看,对怎样改善桥梁耐久性的问题往往被人们忽略。很长的时间内,人们忽略了对构造和细节的处理问题,而在结构的计算方法的研究的方面上下功夫。我们都知道的结构的耐久性与常规的结构设计有着其本质的不同之处,通过长时间的研究与实践很清楚地表明了,对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用的就是结构耐久性。
有些单位为了抢工期、追求施工进度的结果使用了早强水泥。这种水泥配制的混凝土的使用早期强度增长的确很快,但是内部的结构和后期的强度发展不好,耐久性会变得较差。因此,需要努力把耐久安全性的研究从定性的分析到定量的分析上考虑。
2.2 要重视疲劳损伤的研究
众所共知,载重的车辆会在桥梁的内部接连不断的产生压力,这不仅会使结构产生的振动,还将导致桥梁的结构的疲劳以至于所能承受的损伤的问题。而我们在建造的过程中,所使用的材料又都不是很均匀的,使用的材料的本身也存在着许许多多的毛病,所以在日常的不断地强压的作用下,会逐渐扩大这些细小的毛病,久而久之便融汇在一起对桥梁造成损伤,最终在材料中形成很鲜明的裂纹。如果所造成的明显的裂纹得不到有效均衡的控制,那么,就很有可能会造成材料及结构的断裂的现象。人们往往会忽视这一点,因为一开始出现的疲劳损伤的现象不容易被人们检查到,可是它带来的严重后果是人们预料不到的,所以,我们要高度重视对疲劳损伤的研究。
疲劳损伤是桥梁设计中的核心问题,而混凝土结构对桥梁的疲劳损伤是非常严重的,但是我们还需对腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能加强研究。还要对重要的部位疲劳而导致失去功效的问题加以重视。
2.3 要重视桥梁的超载的问题
大家都知道,桥梁超载是我国公路运输中较为普遍的现象。尤其是老桥超龄负载运营、实际车流量等等,这些原因都大大增加了设计荷载的变化和交通量,而车辆使用者违法超载营运则是违规的超载问题,所以引起桥梁的疲劳问题的关键之所在是有关桥梁的超载。我们可以试想,如果桥梁超载将会大大增加桥梁疲劳的大面积的幅度,从而使桥梁的损伤增加,最后将出现由于超载而引起的结构性的严重破坏事故的发生。其次,因为超载给桥梁内部造成的严重损伤不能及时得到恢复,使得桥梁不能在正常载重下进行工作,迫使桥梁所能承受的能力产生不断地变化,这样桥梁的安全性和耐久性会受到极其严重的迫害。
3 桥梁设计的细节
3.1 设计人员要根据实际情况进行设计
为了避免在造成桥梁的结构质量上出现弊端的问题,那我们的设计人员就要根据实际的情况考虑设计的现状,以免造成桩基位置较低,施工的困难等不应出现的后果,从而保证桥梁的质量从而适当地提高桥梁的标准高度。
3.2 对于地基上带基桩的钢筋混凝土
对于地基上带基桩的钢筋混凝土的压力计算按照深层去考虑。可是仍有很大的弊端存在桥梁构造设计上。引起人们关注的问题是,普通橡胶支座却被设在了伸缩缝处,这样以来是极其危险的,我个人认为应将橡胶活动的支座放在桥梁的构造设计上,天长日久在汽车荷载作用下将会出现裂缝拉断的现象,可想而知一般的橡胶支座在使用上很大程度地影响了结构的安全和长久性。在有关部门如果发现问题就要及时与业主联系建议必须进行支座的变换。
3.3 对于桥梁的设计应尽量设置为与路线正交的形式
对于桥梁的设计应尽量设置为与路线正交的形式,这样会减小长度,要在适当的位置设有伸缩的缝隙,以此来缩短受拉区的长度,从而,减小收缩变形量,控制桥梁的斜向裂缝的发生。
4 安全上要求要高
桥梁是生命线的工程,所以它的结构应该有更高的整体牢固功能。桥梁除了具有足够的承载能力以外,它的结构安全性还需要整体的牢固性加以保证。而我们的设计人员习惯了对着规范的条文办事,他们只是重视单一的承载能力的强度的验算问题,经常忽视整体的牢固性在桥梁结构设计中的特殊重要的意义所在。所以至今不能加以全面调整。
在我国虽然规范可靠度方法已使用数十年。但事实已经表明,它不但没有给结构的安全性设计带来明显效果,其实也没有对设计人员产生更大的吸引力,恰恰相反,在一些人的头脑中已经造成了概念的混淆。
那么,与发达国家相比,我国在结构施工质量和材料质量上存在着很大的差距,在这种现实的条件下,要实现足够安全可靠的、能从整体上满足现代化标准的优质工程是很难想象的。
5 展望桥梁的设计
首先,我们需要对结构系统的可靠度进行系统的分析。也就是要根据结构各种破坏的水平的不同,采取可靠度来进行结构设计的方法的检验,也就是说系统可靠度分析研究的内容非常丰富,难度也是比较大的。
其次,我们人所造成的差错来进行分析。我们目前所关注的热点之一是设计、施工、使用等环节中人所造成的差错,这不是由荷载、强度所造成而是人为的。而在桥梁设计中还有模糊随机可靠度还需要完善和发展。
结语
综上所述,在桥梁的设计过程中,它既是一项复杂的工程又是一个很系统的工程。要想使桥梁的工程不出现问题,这就要靠桥梁设计的技术人员,不仅要具备丰富的理论知识,还要更多的掌握和积累一些基本的地质知识,不要因主观的想法对设计产生不必要的影响。我们实际的桥梁的设计过程中要遇到许多有待解决的重大的理论问题。和一些细微的问题,还需要我们进行细致的研究与探索。
参考文献
[1]胡人礼.桥梁桩基础分析和设计[M].北京:中国铁道出版社.1987.
关键词:城市立交桥梁;结构设计;结构分析
随着城市化进程的不断加快,城市人口激增的同时车辆也日益增多,这给城市交通带来了莫大的压力,平面交叉的道口经常会发生车辆堵塞和拥挤。因此,为了提升城市的交通能力,很多城市开始兴建立交桥梁。现如今,城市立交桥梁已经广泛用于城市交通中的交通繁忙地段,城市立交桥梁也成为衡量城市现代化的重要标准。
一、主要参数以及水文地质条件
以位于市区的某立交桥为例,此立交桥为五线三层互通式立交桥梁。底板为地面道路,中层为中环线直行车道。
1.主要技术参数
设计载荷汽车为-20级,挂车为-100验算;地震烈度按照7级地震烈度设防;设计主桥车速为每小时100千米,匝道车速为每小时50千米;平面线匝道半径设计为65米;两条车道匝道桥梁总宽度、交汇段三车道匝道总宽度、立交桥变段桥梁总宽度分别设计为10.5米、14.0米和14.0到30.5米之间;桥梁最大纵坡小于5%,横坡小于6%;排水标准方面,重现期1a,集水时间10分钟,径流系数和延缓系数分别为1.0和2.0。
2.水文地质条件
依据桥址处18个取土孔和22个静力触深孔的资料,地质结构分为7层。第1层为人工填土,第5层为细砂至中砂,剩下的5层为粉土或粉质粘土,第5层的细砂之中砂厚度要在15.2到17.9米之间。实测各土层的剪切波速,得到平均值为每秒228米,可判定场地土为Ⅲ类土。地下水一般为SO4-Na型或Cl-Na型水,对砼会有一定程度的侵蚀。
二、城市立交桥梁设计规划与设计原则
在城市立交桥的设计规划过程中要把考虑的重点放在交通组成、交通量、设计车速、城市景观、拆迁可能性和将来的远景发展。本文所举立交桥在设计方面重点考虑了以下几点:立交范围内地面道路要相互连通,形成网络,确保能达到缓解沿线地方单位进出交通的状况,达到组织公共交通的目的;立交桥梁应向空间方向发展,从而节约用地,减少拆迁范围;要满叉口所要求的交通功能,使交叉口能与立交性质、等级、任务以及交通量相适应,主要道路和次要道路的交通流向要与次要交通流向相结合;立交桥梁的造型要美观,能与所处地形和环境相适应,避免“灰色地带”的产生。
三、桥梁上部结构设计
1.结构选型
本文所举立交桥具有交通量大、无断交条件的特点,且曲线桥和异型段桥占全桥总面积比例七成以上,工期方面的要求也是尽量短。在经过多次优化比选之后,在主跨25米以上的曲线桥和异型段桥采取浇预应力砼连续箱梁的方式,而25米以下的则采取现浇普通钢筋砼连续箱梁的方式,至于直线桥,则采取预制预应力砼大空心简支板梁并设桥面连接板。
2.结构计算
依照平面杆系有限元程序计算箱梁内力,并运用三维有限元分析程序进行验算。通过计算结果的数据选择合理、最优的设计,使配置的预应力束与受力特征更合理,并能减少4成以上的钢绞线。预应力砼构件的计算,可按全预应力构件来考虑。有些截面要按a类受弯构件来考虑,在恒载条件下不允许出现拉应力,营运阶段的最大拉应力值也应该控制在砼的极限拉应力内。预应力束与孔道壁的阻系数采用0.20,束位置偏差系数为0.002。因考虑了支座对箱体的约束效应,内支点负弯矩时,采用0.95的折减系数。
2.1钢筋混凝土箱型连续梁的设计计算
该类箱梁包括曲线梁和异形梁,梁体分别用单箱单室、单箱双室及单箱三室的截面。跨度在18到30米之间,梁高在1.2米和1.6米之间,取4孔为一联。最小平面半径为45米。箱梁顶、底板纵向布置直径为25和32的钢筋。异形梁为保证外观整洁,采用单箱多室处理。对于分离式基础,为减小横向刚度,要在顶板上设构造缝。采用PKPM连续梁计算程序来进行箱梁的结构分析,并按照施工、运营阶段进行内力和抗裂性能的计算并依照计算结果配置普通钢筋。由于桥墩台不均匀下沉可能对梁体产生不利影响,荷载组合要选取偏安全的组合,并按相对位移2厘米来计算。箱梁横向计算时,要采用框架结构分析计算方法。
2.2预应力混凝土槽梁及空心板梁
槽形梁及板梁跨度在18到30米之间,采用架设速度快且预制质量好的简支梁结构。主筋则采用冷拉双控Ⅳ级粗钢筋,标准强度为750兆帕。在架设时为了形成平面变宽度的匝道线形,采用变化铰接缝宽度的方法。
3.结构措施
为了使内应力分布更为合理,可以把箍筋间距加密至10厘米;将中墩单支点向外弧侧的偏心距预调8到11厘米;每联端支点采用抗扭双支座并将其间距加大到3.6米,并将端横隔梁加长至与桥同宽。
四、桥梁下部结构设计
1.盖梁
预应力砼大空心板,要采用倒T形盖梁。跨径在10.0到12.8米范围内,悬跨比为0.34到0.37之间,部分独柱悬臂长8.1米,盖梁高度在2.31到2.61米之间,宽度在2.5到2.6米之间,牛腿最小高度为l.l米。对于相邻孔的主梁跨径不等的盖梁,为抵衡不平衡弯矩可采用支座偏位法。为了适应弯桥空心板的布置需要,盖梁宽度应采用大小头的扇形状。长度大于17.5米的独柱双悬臂盖梁要采用预应力硷结构,而其余部分均可采用普通钢筋硅结构。主筋方面,预应力混凝土采用直径为15.24毫米的高强度、低松弛钢绞线,普通钢筋混凝土用Ⅱ级钢。盖梁混凝土中预应力采用混凝土C50,普通钢筋采用混凝土C30。
2.墩柱
设计立交桥最高柱身为14.923米,一般柱高为3到11米之间,柱身采用倒棱矩形截面。柱高大于11米时用140乘以200厘米的截面;柱高小于11米时采用110乘以150厘米的截面,角棱处则采用15乘以15厘米的正方形截面。柱子主筋采用Ⅱ级钢,配筋率要控制在1%以内,柱身混凝土采用普通混凝土即可。
3.桩基础
基础采用40乘以40厘米的钢筋混凝土打入桩,中心最小横向和纵向间距分别为1.0米和1.2米。钢筋混凝土承台厚度为1.5米,并根据具体需要在底、顶部铺设受力钢筋网。简支梁结构桩长24米,考虑不均匀沉降的影响,桩长可采用30米。为了确保地下管道的安全性,还采用了钻孔桩,桩长最大40米,并使其进入了暗绿色粉质粘土持力层或草黄色粉质粘土。
五、桥面结构
桥面铺装层设8厘米厚的C30混凝土垫层,并设直径为8钢筋网,间距为15厘米。在垫层之上的负弯矩处涂防水涂料并铺设5厘米厚的沥青混凝土。桥面采用橡胶板式伸缩缝。全桥采用矩形、圆形板式橡胶支座及四氟板式橡胶支座。机动车道两侧设钢筋混凝土墙,并加连续润管的复合式防撞墙,同时,在非机动车道桥面两侧设人行栏杆。
结论:
城市立交桥是城市交通的有力保证,城市立交桥梁的设计则是城市立交桥建设的根本。因此在设计阶段就要注意总体规划设计的工作,这样才能保证城市立交桥梁在城市交通中的积极作用。
参考文献
[1]CJJ11-1993,城市桥梁设计准则[S].
[2]GB50220-1995,城市道路交通规划设计规范[S].
[3]曲长清,王建昭.桥面铺装早期破损原因及其对结构耐久性影响的分析[J].黑龙江交通科技,2009(7).
关键词:型钢混凝土;大悬臂结构;结构设计
中图分类号: TU318 文献标识码: A
作为一种新型的建筑材料,型钢跟传统钢筋混凝土相比有着很大优势,不仅可以节约建材,增加截面的坚硬程度,可以让耐火性和耐腐蚀性更强,从而保证建筑的稳定性和使用寿命。这是因为型钢中各种配钢率有所不同,比一般结构的钢材刚赔率大,甚至可以达到一倍以上。因此,为了保证整体的建筑质量,需要做好性能延伸方面的问题,改善钢筋混凝土的脆性,保证整体的抗震性结构,使其结构更加的持久耐用。
1、低高大跨度悬臂梁的设计
(1)在大跨度建筑中,普遍使用的是低而高的大型跨度的横梁设计结构,这种设计结构在选型和横截面的布置方面,都需要承担较大的剪刀力,因此,在设计的过程中,需要首先对所选取的钢筋和混凝土进行配置型钢,同时,采取型钢腹板的承载能力,可以大幅度的提高整体的承载力,改善了钢型结构的脆弱类型,使其具有更好的延展性及耗能性。在悬臂梁的实施中,和传统的悬梁方式有所不同,其计算的结构要比传统的结构扩大10%,这也就意味着横截面的面积和侧 拉的钢筋承受能力在下降,受压侧钢筋的承受能力在缩小。一般来说,钢筋的配筋率有具体的要求,而在上下梁和钢筋的摆放位置上,需要和中型梁相互匹配,确保柱主筋和箍筋之间的有效性,同时按照相关的规范进行设计,确保合理的布置。
(2)低高大悬臂梁的抗剪连接。
将型钢放置于梁的上部, 可较好地发挥型钢材料的抗拉性能, 但型钢上翼缘混凝土的界面间存在较大的剪应力,极可能产生相对滑移,因而抗剪连接件成为型钢混凝土组合梁充分发挥各材料性能的关键。本工程为避免型钢与混凝土接触面滑移, 在型钢上下翼缘处间隔150mm设置两排直径19mm、长80mm的剪力钉。剪刀钉的设计过程需要专业人员进行,首先对施工现场的环境进行勘察,确定剪刀钉的基本的规格,然而通过对现场所需的剪刀钉的机器设备的测试,保证剪刀钉按照图纸的要求进行设计,不可出现遗漏现象,而在剪刀钉的管理过程管理过程中,施工人员需要对现场环境做好勘查,确保项目能够在工期内完成,同时确保工程质量和施工人员的基本素质水平,保证基本的建筑进度,是建筑师需要重点做好的问题。
(3)低高大悬臂梁的承载力计算。
在确定挑梁尺寸后,通过可能出现的不利情况进行分析, 找出最不利的一组内力值进行截面验算。同时发现对民用建筑结构中的长悬臂构件而言,竖向地震作用不是结构的最终控制内力。同时, 取最不利荷载组合工况下的内力, 利用ABAQUS软件对本悬臂梁进行有限元分析。分析的过程要做到科学合理,选用设计水平过硬的专业人士进行分析,确保数据的精确有效性,同时在做好这一分析之后,需要对内力组合进行抗震能力的测试,每个建筑物都需要取样调查,才能够保证基本的建筑不受外在环境的影响和损坏,保证基本的建筑结构坚固性,是每个设计师工作的重点。
2. 悬臂箱梁的施工控制
2.1 悬臂箱梁的施工挠度控制
桥梁悬臂施工中,悬臂每一待浇梁段预拱度的合理设置,是保证跨径内将要合拢的两个悬臂端顺利合拢的关键,其计算与控制的难点是怎样选取合适的参数,特别是混凝土的徐变系数和弹性模量。需要测定、查阅的各参数有:挂蓝自重、模板重量、挂篮的变形值、施工人员重力(近似按2000N/ m2 ) 、施工机具、箱梁混凝土容重和弹性模量、混凝土的收缩与徐变系数、温度等。施工中根据现场测定的各项参数会同设计重新计算箱梁节段的预拱度,作为施工挠度控制的依据。施工根据预拱度及设计标高,测量确定待灌梁段的立模标高,之后再观测每个节段施工中混凝土浇注后、预应力张拉前后、挂篮前移就位后4 种工况下悬臂的挠度变化情况。每节段施工后,整理出挠度曲线进行分析,及时准确控制和调整施工中发生的偏差值。合拢前相接的最后2~3 个节段在立模时进行联测,以保证合拢精度。
2.2 悬臂箱梁的施工中线控制 ,主要采用J2 级经纬仪进行测量控制。
2.3 此大桥箱梁测量及线形控制结果
设计单位提供了箱梁逐段施工计算———累计位移,施工中根据其数据,结合施工挂篮变形设置预拱度,并在施工中进行必要调整。此大桥箱梁线形控制良好:梁段及各合拢口的中线误差、标高误差均控制在10mm以内。
3 合拢段施工及结构体系转换
3.1 预应力混凝土连续梁的合拢
要保证合拢段施工质量,须解决两方面问题: (1) 新浇混凝土在硬化过程中产生的收缩及悬臂梁因气温下降产生的收缩,不能保证合拢段与两端悬臂混凝土的连续性; (2) 随着温度的上升,悬臂梁伸长将使合拢段过早参与结构体系承受压力,这对于早期强度未达到5MPa 的新浇混凝土不利。解决办法:加强布筋,尽量减短合拢段长度,一般2m左右;合理选择混凝土浇筑时间;采用劲性支撑和张拉临时合拢束相结合进行约束锁定;合拢口混凝土比梁体提高一个等级并掺早强剂、减水剂等。边跨合拢工艺上宜在一日中悬臂端标高最高时进行;中跨合拢段宜在日温差较小且梁内温度最低时进行。劲性支撑施作时做到对称、均衡、同步,尽量减少锁定时间,要求在2h内劲性支撑施工完毕。此大桥左幅合拢温度为16℃,合拢精度为+7mm;右幅合拢温度为16.9℃,合拢精度为-6mm。
3.2 结构体系转换施工
体系转换是一个十分重要的环节。悬臂施工结束后,悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下会发生纵向伸缩、竖向挠曲及水平向偏移变形。在合拢段预应力钢束张拉之前,尤其是混凝土浇注初期,这些变形可能导致混凝土开裂,体系转换的施工工艺应保证合拢过程中适应这些变形,才能避免裂缝出现。
4 真空辅助压浆工艺
后张法预应力结构中,预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋孔道中灌满的水泥浆来实现的。这种做法容易发生孔道水泥浆离析、析水、干硬后收缩,产生孔隙,发生预应力筋锈蚀、松弛等。 真空辅助压浆工艺是避免预应力混凝土构件中钢绞线存在可能发生腐蚀、锈蚀、压浆不饱满技术问题所采用的一种较为先进的预应力工艺,能够增加灌浆的饱和度和密实度,大大提高结构的耐久性。此大桥箱梁预应力孔道采用真空辅助压浆工艺,有效提高了该桥箱梁后张预应力混凝土结构的安全度和耐久性。真空辅助压浆体系是以HDPE 塑料波纹管,将孔道系统密封。在压浆之前,首先在吸浆端采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气,使孔道内的真空度达到80%以上,然后在压浆端用压浆机以> 0.7MPa 的正压力将水灰比为0.29~0.35 的水泥浆压入预应力孔道。由于预应力孔道内只有极少的空气,很难形成气泡;同时由于孔道和压浆机之间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的饱和度和密实度。
结语:总而言之,在进行钢筋混凝土组合结构的施工时,需要对其抗震等级进行测定,同时合理的配比含钢率,确保混凝土柱可以达到合适的配钢需要。一般来说,钢板的厚度不宜过高,需要按照相关的规定进行设置。最后,在施工的整体过程中,都要考虑到各个方面的协调问题,确保各种衔接的有效率,从而保证整体项目的顺利进行。
参考文献
[1]北京市建筑设计标准化办公室.北京市建筑设计技术细则(结构专业)[M].北京:中国计划出版社,2003.
【关键词】混凝土桥梁的耐久性;结构设计
桥梁的结构设计中,如果不考虑桥梁的具体使用环境和使用条件,对桥梁的承载量不加以控制,会缩短桥梁的使用寿命,造成巨大的经济损失。在新形势的桥梁结构设计时,要充分考虑我国的交通形势和桥梁落建的具置的环境影响,结合先进的技术水平,从桥梁的耐久性出发,设计的桥梁要在计划使用年限和环境侵蚀及利用条件发生变化的所有因素影响下依旧维持耐久性,为国家的桥梁建设事业奠定良好的发展基础,促进交通事业的稳定发展。
一、基于耐久性混凝土桥梁结构设计的定义
基于耐久性混凝土桥梁结构设计就是指在对桥梁进行设计时,对桥梁建设的各环节,包括材料质量、结构计算、结构构造、施工工艺、结构维护等建设细节进行耐久性的建设设计,保证桥梁结构在正常环境中有效工作,在预定的使用年限内不出现大型事故和大型整修故障。
二、混凝土桥梁病害分析
1、环境作用引起的混凝土桥梁结构损伤与破坏
混凝土桥梁中混凝土为桥梁基本构成部分,混凝土的质量影响桥梁的质量。混凝土的使用因为混凝土的特定结构容易出现裂缝、孔道、孔穴、气泡等缺陷,现代环境中的大气污染极易产生有腐蚀性的雨水,这类雨水或者其它的侵蚀性物质融合水后渗入到混凝土的内部,会和混凝土及混凝土中的钢筋发生一定的化学和物理反应,造成混凝土的性质变化损伤和钢筋锈蚀损伤,影响到桥梁的受力性能和耐久性。
2、荷载损伤或桥梁设计、施工不当造成的混凝土损伤
混凝土桥梁的设计中荷载量设计不足,对车辆的超载情况估计不够或没有充分考虑到新型车辆的承载量迅速提高等,致使桥梁在不能负荷的情况下产生混凝土裂缝,以及长期的动力冲击作用引起的疲劳性破坏。有些桥梁的在建造时,承包给不良建造商,负责建造的建造商在利益链的最末端,为保证自身利益的实现,在桥梁的建造过程中偷工减料,不能充分按照桥梁的施工标准进行施工,造成桥梁的结构不稳定等多种安全隐患的存在。
三、基于耐久性的混凝土桥梁的结构设计方案
1、材料设计
1.1减缓混凝土碳化速度
影响混凝土碳化速度的主要是桥梁建造中使用的材料因素,这些材料因素包括水泥的种类、水泥的具体用量、水灰比例、骨料品种及级配、外加剂、外加矿物原料、混凝土表面覆盖层等,这些因素通过破坏混凝土碱度来加速混凝土的碳化。因此,在进行桥梁设计时,要根据相关经验和执行标准,对以上材料因素进行有效设计,来保证混凝土的碳化速度最低。
1.2预防碱―集料反应
碱―集料反应是指混凝土空隙中的碱性溶液与混凝土中的某些活性矿物集料发生的具有破坏性膨胀反应,这种开裂破坏是整体性的,并且目前没有有效的修补方法,部分反应无法预防。针对碱―集料反应的发生机理,在材料设计时,可以采用低碱水泥、运用非活性集料及使用掺合料降低混凝土的碱性设计来预防碱―集料反应的发生,增加桥梁混凝土的耐久性。
1.3增强混凝土的抗渗性、阻止氯离子侵蚀、,减少冻害
1.3.1增强混凝土抗渗性的措施:①控制适当的水灰比例;②选择颗粒组成较小、水泥细度较小的水泥品种,使用时控制用水量;③选择花岗岩作为混凝土集料,保证施工中的沙石清洁度;④采用防水砂浆类和防水涂料进行混凝土表面覆盖层或涂层。
1.3.2氯离子会对钢筋造成锈蚀损坏,材料设计时,可以选用不含氯离子的硅酸水泥,但因复合条件下需要使用含有矿物混合材料的水泥,应该充分检验水泥中的矿物质种类和含量,要控制氯离子的含量。
1.3.3提高混凝土抗冻性的主要措施是掺用减水剂和引气剂,减小混凝土中孔隙率。部分工程中掺用含有氯盐的防冻剂和早强剂,掺用是要严格控制氯盐的含量。
1.4预防或减少钢筋锈蚀
混凝土结构耐久性损伤的最主要因素就是混凝土中的钢筋锈蚀,根据钢筋锈蚀机理发现,钢筋脱钝是由氯离子侵入或混凝土碳化。从钢筋和混凝土的耐久性和承载力设计,要根据有效试验进行合适厚度的保护层建设,在恶劣的环境下,可以采用镀锌钢筋、环氧涂层钢筋、不锈钢筋、耐蚀钢筋或者添加钢筋阻锈剂等手段来减少钢筋的锈蚀状况,保证桥梁的耐久性。
2、构造措施设计
2.1基于耐久性的桥梁机构设计
2.1.1针对同一座桥梁,应该尽量采用相同的结构设计,但是有通航或者其他需求的桥梁,可以按照需求在结构上有所差异,但要保证整体结构的合理性;同一个区段内的桥梁,需要桥梁的式样和孔径尽量统一。
2.1.2桥梁的中线应该与河道的洪水流向正交,要避免水流在桥头相成水袋而产生三角回流现象。在具有通航功能的河道上的桥梁,中线要与航线正交,根据实际情况无法避免斜交时,要根据桥梁的承受能力加大通航的孔径。
2.1.3针对河道宽阔且水深较大时,可以架高桥梁、增大桥跨跨度,尽可能实现桥墩建设在河岸上或浅水区,最大限度的减少深水桥墩基础,有利于水上交通和泄洪流畅,同时经济成本也较合理。
2.1.4需要跨越的河道河面窄、深度浅的桥梁,可以采用等跨梁桥跨越主河槽,如果该河道常出现泥石流,可以采用单孔或跨度大的多孔桥,避免泥石流的冲击。
2.2耐久性构造措施应遵循的设计原则
①桥梁的结构合理,在荷载作用下,应用传力路径较短的原则;②坚持整体性、冗余性、连续性的原则进行构造措施设计;③坚持力线平滑,应力均匀流畅的原则;④设计时坚持整体结构体系防水的原则;⑤坚持合理设计保证施工易于实现的原则;⑥坚持可修性、可检性和可替换性的原则。
3、其他应注意的问题
3.1设计中要全面的对施工过程提出需要注意和强调的重点。对容易出现问题的环节和部位,进行特别的警示,管理人员要在重点环节和重点部位全面监督,保证实现问题的预防,避免不必要的损失。在桥面的混凝土铺装未达到设计强度前,严厉禁止车辆和人员的通行。
3.2整体设计还要包括桥梁的养护问题,一是养护的人员配备、设备仪器、资金费用,二是养护的周期和具体操作方法,需要在设计中预留检修通道等。
结束语;
基于耐久性混凝土桥梁的设计问题需要涵盖材料、施工、养护的方方面面,需要根据具体的实际情况进行变更设计方案,实现设计方案为施工建设提供最优服务,保证桥梁施工的安全,保证桥梁的安全,为国家的桥梁建设事业和交通安全事业奠定良好基础。
参考文献:
[1]刘逢成. 基于耐久性混凝土桥梁结构设计研究[D].华中科技大学,2006.
[2]李健. 云南某混凝土梁桥的耐久性设计研究[D].重庆交通大学,2013.