發(fā)布時間：2022-04-20 11:31:54
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的橋梁結(jié)構(gòu)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)
一是模板：在工程施工中，雖然預制梁的模板僅僅是臨時存在，但是卻發(fā)揮著十分重要的作用，它直接關(guān)系到梁體尺寸，還會在較大程度上影響到工程質(zhì)量和施工效率。二是后張法預應力空心板梁預制工藝：首先要對施工場地進行規(guī)劃，進行必要的平整，對場地地基科學處理，板梁底模的鋪設，需要嚴格依據(jù)設計圖紙來進行；下料要嚴格依據(jù)圖紙進行，對鋼筋科學制作，并且向施工現(xiàn)場運輸，結(jié)合設計位置，綁扎于底板上；借助于鋼模板來整體拼裝模板，要牢固的支撐模板側(cè)模，保證有準確的尺寸和順直度，要用螺栓拉牢上下，避免有變形或者漏漿等問題出現(xiàn)；要對孔道形狀進行預留，并且嚴格控制尺寸，否則就會直接影響到成品質(zhì)量。利用木模制作內(nèi)模，也可以自己訂購橡膠蕊模，將空氣充進去，借助于定位鋼筋來安放固定蕊模，在這個環(huán)節(jié)之前，需要認真檢查，避免有漏氣問題出現(xiàn)。利用強制式拌和機來現(xiàn)場拌置板梁砼，運輸方面采用的是小翻斗車，要嚴格依據(jù)相關(guān)的順序和厚度來澆筑砼，振搗過程中，需要與波紋管和橡膠蕊模避開，否則一旦出現(xiàn)了不正確振搗的行為，就會帶來十分嚴重的后果。完成了板梁砼澆筑之后，收漿抹面工作需要立即進行，定漿之后，二次抹面拉毛工作需要進行。在穿束之前，需要借助于壓力水來對孔道內(nèi)雜物進行沖洗，避免有串孔問題出現(xiàn)于孔道中，然后用風將孔道內(nèi)殘留的水分吹干。要小心的搬運預應力束，避免有損壞、銹蝕等問題出現(xiàn)。要人工穿預應力筋，如果存在著較大的難度，可以將卷揚機應用過來。強度符合相關(guān)要求之后，就可以將模板拆除掉，張拉之前，需要確?；炷翉姸扰c設計強度所符合，通常將一端張拉法給應用過來，采用的是千斤頂，在使用之前，需要進行嚴格的校驗。在張拉的過程中，如果伸長量比設計值大，超過了6%，就需要停止張拉，對超出原因進行分析，之后方可以重新張拉。三是預應力空心板梁的安裝：借助于吊機來架設小橋的梁板，如果預制梁板沒有較大的質(zhì)量，而吊機的起重能力符合相關(guān)要求，河床沒有較多的水，可以行駛或者停擱吊機，架設安裝方面，可以采用一臺吊機即可。四是橋面鋪裝：要將鋼模應用到防撞護欄模板中，分層澆筑防撞護欄；預制人行道，完成預制之后，吊運過來進行安裝。對橋梁測量控制網(wǎng)進行設置，每隔五米，都需要用全站儀來對橋梁的中線和邊線進行測量，并且將橋面的標高給定下來。在鋪裝橋面之前，需要對板梁間絞縫混凝土進行現(xiàn)澆；鋼筋網(wǎng)的布置，需要嚴格依據(jù)設計圖紙來進行；利用空壓機來對板梁上的雜物進行清理，并且對板梁進行灑水濕潤。用連續(xù)鋼筋混凝土鋪裝橋面，在拌合站集中拌和混凝土，向橋面運輸之后，需要借助于振搗器來進行振搗。
2結(jié)語
綜上所述，橋梁整體結(jié)構(gòu)的施工具有較大的難度，是一項涉及到較多專業(yè)和較多因素的系統(tǒng)性工程，在具體實踐中，需要結(jié)合具體情況，科學設計施工方案，嚴格依據(jù)相關(guān)的規(guī)定和要求來進行施工；對于施工過程中出現(xiàn)的問題，及時采取針對性解決措施，保證每一個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，這樣橋梁整體工程的質(zhì)量方可以得到提升。
作者：吳志華 單位：揚州天達建設集團有限公司
關(guān)鍵詞：橋梁上部結(jié)構(gòu)；病害分析；加固方法
1 引言
近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，引起的公路橋梁問題也大大增加，同時長期在自然環(huán)境(大氣腐蝕、溫度、濕度變化等)和使用環(huán)境(荷載作用頻率的增加、材料與結(jié)構(gòu)的疲勞等)的作用下，許多橋梁已漸漸不能適應現(xiàn)代交通的要求，直接威脅著人民生命財產(chǎn)的安全。因此，對橋梁結(jié)構(gòu)的維修、加固和修復等方面的研究和工程應用，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注[1,2]。
我院通過理論研究和大量的舊橋加固實例，技術(shù)人員已經(jīng)總結(jié)出許多行之有效的加固改造方法。如能對其加以正確應用，不但可以提高舊橋的承載能力、剛度和耐久性，相對于重建新橋還可以節(jié)約大量的建設資金。因此，舊橋加固的關(guān)鍵就是根據(jù)其不同的缺陷與病害，明確加固目的和預期達到的加固效果，才能有針對性的選取合適的加固方法。
2 橋梁上部結(jié)構(gòu)常見病害及加固方法
2.1 預應力混凝土簡支板橋
簡支板橋是小跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋混凝土板橋的跨徑常為5—13m，有空心板和實心板，施工方法有預制裝配和整體現(xiàn)澆。預應力板橋的跨徑常為10～20m，一般為空心板，預制裝配的較多。
（1）常見病害
1)裝配式簡支板可能在橋面鉸接縫處出現(xiàn)縱向裂縫，這主要是由于鉸接縫施工質(zhì)量差，造成各板塊的整體性連接差。
2)產(chǎn)生支座脫空現(xiàn)象，由于每塊板的兩端各有兩個支座，每跨橋都有較多支座，如果施工時支座墊石標高有誤差，或預制安裝時板有翹曲，或墩臺有不均勻沉降都會導致部分支座脫空。
3)板底出現(xiàn)縱向裂縫，預應力混凝土裝配式簡支板橋大多采用先張法施工，如果由于施工原因造成底板過薄，使得預應力筋周圍混凝土局部應力過大，或者由于混凝土中的氯鹽添加劑或者混凝土碳化造成鋼筋銹蝕，均可能產(chǎn)生板底縱向裂縫。
4)若橋梁采用單塊板寬大于l m的空心板，即相當于小箱梁，腹板厚度不大時，有可能出現(xiàn)剪切斜裂縫。
（2）可選的加固方法
1)對板底產(chǎn)生的縱、橫向裂縫，當縫寬超過規(guī)范的限值時，均可采用粘貼鋼板法或粘貼碳纖維復合材料加固法，但該方法對解決跨中下?lián)系男Ч缓谩?/p>
2)預應力加固法，在板底錨固多根平行的預應力細鋼絲，張拉后覆蓋特制混凝土，或者設轉(zhuǎn)向托架后折線形鋼束張拉，預應力鋼索穿過兩端板中斜孔錨固于鋪裝層下。
3)改變結(jié)構(gòu)體系法，如簡支板橋變連續(xù)板橋，小跨徑板橋可在跨中或跨中附近增設橋墩或斜撐，但應注意在中支點負彎矩區(qū)，應結(jié)合橋面改造，增設足夠的受拉鋼筋，以上兩種方法對解決跨中下?lián)闲Ч^好。
4)錨噴混凝土加固法，在板底錨固鋼筋網(wǎng)后，噴射混凝土覆蓋，其實質(zhì)是增加板底配筋。
5)對橋面鉸縫處的縱向裂縫，只有通過橋面改造來解決，如增加橋面橫向鋼筋位置，加厚鋪裝層等。
6)對板橋支座脫空現(xiàn)象，可采用更換、加鋼墊板、楔筋等方法解決。
2.2 預應力混凝土連續(xù)板橋
預應力混凝土連續(xù)板橋一般采用實心板截面或空心板截面，大多采用現(xiàn)澆施工，預應力混凝土連續(xù)板橋一般采用后張法，有等高度和變高度截面形式。城市橋梁中的跨線橋、人行橋用的多一些。
（1） 常見病害
1)板橋各跨中附近板底由下而上的多條豎向裂縫，橫向有可能貫通，豎向彎曲裂縫，表明抗彎能力不足。
2)墩頂處橋面開裂，橋下滲水，一般會橫向貫通，裂縫可能有一條到多條，可能由活荷載引起，也可能由墩臺不均勻沉降引起，說明負彎矩較大，支點截面抗彎能力不足。
3)各跨中附近板底出現(xiàn)縱向裂縫，可能是混凝土保護層太薄，預應力筋周圍混凝土局部應力過大，或是混凝土中的添加劑等原因使鋼筋生銹，導致沿鋼筋產(chǎn)生裂縫。
4)跨中下?lián)?，可能是由于施加的預應力不足，或是跨中鋼筋混凝土板底豎向裂縫過多、過寬導致剛度降低，撓度增大。
（2）可選加固方法
1)對板底裂縫，當縫寬超過規(guī)范要求時，可采用粘貼鋼板或粘貼碳纖維復合材料加固法。
2)對墩頂處橋面開裂，可采用在負彎矩區(qū)的混凝土鋪裝層內(nèi)增設受拉普通鋼筋或局部預應力筋，提高支點截面抗彎能力。
3)預應力加固法，在板底設轉(zhuǎn)向托架，按折線形布束張拉，此法對各種原因受力產(chǎn)生的病害均有利。
4)改變結(jié)構(gòu)體系法，如在跨中或跨中附近增設斜支撐，解決跨中下?lián)线^大，或預應力不足，但應增強支撐面負彎矩區(qū)的受拉鋼筋。
2.3 預應力混凝土簡支梁橋
預應力混凝土簡支梁是所有運營中橋梁數(shù)量最多的梁橋，其斷面形式常有T形、I字形、箱形和各種形式的組合。預應力混凝土簡支梁跨徑一般在16～50m，少量有更大的跨徑。施工方式大多采用預制裝配，少量采用現(xiàn)澆施工。由于呈肋板形截面，自重輕、抗彎能力及跨徑比板橋大，病害種類也較多。
（1）常見病害
預應力混凝土B類構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫，A類構(gòu)件正常使用條件下不允許出現(xiàn)裂縫，常發(fā)生的病害有：①跨中附近梁底由下而上的豎向彎曲裂縫，數(shù)量隨跨徑增大而增多，恒載裂縫寬度有可能超過規(guī)范限制值，有的還伴有跨中下?lián)线^大。②兩支撐段附近腹板上的斜向裂縫系主拉應力過大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害。③梁腹板上的豎向裂縫，多位于薄腹板的中部，中間寬兩頭細，多為混凝土養(yǎng)護差、或溫度變化、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收縮裂縫，主要影響結(jié)構(gòu)的耐久性。④橋面上沿翼緣板接縫處的縱向裂縫，較多發(fā)生在預制裝配T梁橋翼緣采用鉸接或橫向聯(lián)系受損較大的裝配式簡支梁橋中。此種病害會造成惡性循環(huán)，加重單片梁的其他病害程度。⑤張拉錨具的錨下縱向裂縫，長度一般不超過梁高，主要為錨下局部應力集中產(chǎn)生的劈裂拉力所致。⑥沿預應力鋼束的縱向裂縫，主要為預應力鋼束保護層過薄，鋼束處局部應力過大產(chǎn)生劈裂或混凝土保護層碳化后預應力筋生銹所致。⑦跨中下?lián)线^大，超過規(guī)范容許值，跨中截面不一定開裂。主要為施加預應力不足或預應力損失過大所致。
（2）可選加固方法
1)對梁底彎曲裂縫和沿預應力筋的縱向裂縫，可采用粘貼鋼板、粘貼纖維復合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固。增加鋪裝層厚度，加大截面受壓區(qū)面積對提高抗彎強度和剛度有利，但增加高度有限，同時也增加自重，如果增加梁底截面高度，實際上增加配筋。
2)對于腹板上的斜裂縫，可在與裂縫反向并近似于水平線成450，即大致正交于斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維復合材料；對梁高度矮，鋼板或纖維錨固長度不足時，可粘貼成u形箍和加壓條的形式。
3)對于腹板上的收縮裂縫和錨固區(qū)的裂縫，視縫寬大小采用環(huán)氧封閉或灌縫處理。
4)對橋面縱向裂縫，可結(jié)合鋪裝層改造增加厚度和橫向配筋，或者增加、加大橫隔板。
5)對病害較多、較重的某一單片梁，條件許可時，可割開橫向聯(lián)系更換增大剛度后的新梁，同時減少其他梁的荷載分布。多數(shù)情況下邊梁病害較重。
3 結(jié)語
由于現(xiàn)役橋梁中引起病害的原因多種多樣，我們應根據(jù)實際橋梁的病害原因，并結(jié)合加固前后檢測結(jié)果，采用最優(yōu)的加固方法，使加固后的承載能力滿足設計要求，并加強橋梁的后期養(yǎng)護與管理，保證橋梁的長期安全、正常運營。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】公路橋梁；設計；安全；方法
中圖分類號：F540.3 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
近些年來，我國公路工程的建設規(guī)模不斷發(fā)展壯大，各種公路工程施工任務逐漸增多，而公路橋梁工程的建設也隨之占據(jù)越來越多的分量。橋梁工程的質(zhì)量好壞評判標準是：是否具有其應有的結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。而公路橋梁在建設和運用過程中，除了受環(huán)境、有害化學物質(zhì)的破壞以外，還要承受過往車輛、風、疲勞、超載或人為等因素的影響，同時橋梁本身采用的材料也在不斷發(fā)生退化現(xiàn)象，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生不同程度的損壞和劣化。因此橋梁的設計是決定橋梁的安全性和耐久性的重要因素。
二、橋梁設計安全的構(gòu)成
對注重結(jié)構(gòu)工程安全性的橋梁設計者來說，安全性和耐久性是設計質(zhì)量永恒不變的追求。所謂安全性是指結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力和結(jié)構(gòu)的整體牢固性。耐久性是指結(jié)構(gòu)抵抗由外界環(huán)境、有害化學物質(zhì)侵蝕的能力。
1、橋梁結(jié)構(gòu)的安全性
橋梁結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的整體牢固性和構(gòu)建的承載能力兩個方面。橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性是指結(jié)構(gòu)不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果，即在橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部破壞的情況下，避免發(fā)生大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力。結(jié)構(gòu)安全性良好的橋梁，依靠結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)良的延性和必要的冗余度，在對付地震、爆炸等災害或因人為差錯導致的災難方面，能夠發(fā)揮較大作用，有效減輕災害損失。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力是指橋梁結(jié)構(gòu)具有的承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用的能力。負荷超載，是對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的最大威脅，主要體現(xiàn)在以下兩方面：
(一)長時間的超負荷或超載，會使橋梁應力幅度加大、損傷加劇，甚至會導致結(jié)構(gòu)破壞事故。
(二)由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性。
2、、橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性
橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結(jié)構(gòu)不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。主要依靠結(jié)構(gòu)能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。
3、橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性
在橋梁結(jié)構(gòu)的設計與施工規(guī)范中，人們往往把重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求，而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少，實際上這樣做存在很大的弊端。因為橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)境、有害化學物質(zhì)的侵蝕及人為因素等外來作用，加之橋梁所采用材料的自身性能不斷退化，各種因素的綜合作用最終導致結(jié)構(gòu)部分不同程度的損傷和劣化，從而影響了橋梁各結(jié)構(gòu)的耐久性。因此切實改善橋梁耐久性是十分必要的，必須要對其給予高度的重視。
三、影響橋梁安全性、耐久性的原因
1、設計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善
橋梁結(jié)構(gòu)設計的首要任務是選擇經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設計，并采用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標以保證結(jié)構(gòu)的安全性。但是，在實際工作中，在橋梁設計領域特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題上我們還有許多可以改進的地方，主要體現(xiàn)在以下兩方面：
(一)設計人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強度計算上的安全度需要，而忽視對結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)注。
(二)在橋梁設計、施工到使用的全部過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤，比較普遍的有：對結(jié)構(gòu)整體性和延性不足；計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構(gòu)件截面過薄等，這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，嚴重影響了結(jié)構(gòu)的安全性。
2、施工和管理水平未達標
通過對國內(nèi)外多座出現(xiàn)安全性和耐久性問題，最終發(fā)生惡性事故的橋梁進行認真研究，可以發(fā)現(xiàn)導致事故的最主要原因是野蠻施工和管理腐敗，施工和管理水平未達到規(guī)范和設計要求，從而對橋梁安全造成致命的損害。施工方面的問題體現(xiàn)在材料強度不足和施工工藝不合格；而管理方面存在偷工減料、以次充好等問題，性質(zhì)更為嚴重，產(chǎn)生的危害也更大。
四、提高公路橋梁安全性和耐久性的設計方法
1、滿足結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求，重視橋梁的耐久性方案設計
提高混凝土自身的耐久性是解決橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的前提和基礎。除此之外，要從結(jié)構(gòu)和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性。
2、加大鋼筋的混凝土保護層厚度，加強構(gòu)造配筋，防止和控制混凝土裂縫
加大鋼筋的混凝土保護層厚度，是保護鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的措施之一?？刂苹炷恋牧芽p，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外，更重要的是要采取構(gòu)造措施，控制混凝土施工及使用過程大量出現(xiàn)的非工作裂縫。
3、加強橋面鋪裝層的防水設計
橋面鋪裝層應采用密實性較好的C30以上等級的混凝土，混凝土鋪裝層內(nèi)應設置鋼筋網(wǎng)，防止混凝土開裂。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結(jié)晶材料，都能收到較好的防水效果。橋面鋪裝層頂面應設置防水層，特別是連續(xù)梁(或懸臂梁)的負彎矩段更應十分重視防水層設計。此外．還需加強泄水管設計，應特別注意泄水管周邊的構(gòu)造細節(jié)處，加強伸縮縫處的排水設計，防止水分從伸縮縫處滲入梁內(nèi)。
4、充分重視橋梁的超載問題
橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。
結(jié)論
許多設計人員往往只滿足于規(guī)范要求，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤等方面去加強和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體管理與財富性和延性不足，冗余性小；有的計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構(gòu)件截面過??；這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，會嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性。橋梁安全性和耐久性不足已成為迫切需要解決的問題，不能忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性進行設計。應積極借鑒國外成功的經(jīng)驗和做法，目前國內(nèi)的設計除考慮了建造成本，注重設計建成時具有的工作能力和性能外，也應重視營運期的維護成本與使用壽命相對應的成本效益，并且加強從橋梁設計理念、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度做好耐久性的設計
【參開文獻】
[1] 于向前.李寶銀.彭璐璐關(guān)于橋梁設計中安全性與耐久性的探討[期刊論文]-中國新技術(shù)新產(chǎn)品2010(19)
[2] 邱樹才 橋梁安全性、耐久性差的主要原因及改進措施[期刊論文]-中國新技術(shù)新產(chǎn)品2009(11)
[3] 白琳.劉興饒.肖琳公路橋梁設計安全的探討[期刊論文]-北方交通2010(3)
關(guān)鍵詞:橋梁工程；車-橋耦合；沖擊系數(shù)；展望
中圖分類號：U441.2 文獻標識碼：A
近年來公路交通事業(yè)的快速地發(fā)展，車輛行車速度的不斷提高，導致交通密度日益增加，交通負荷逐漸加重，使得車輛與橋梁結(jié)構(gòu)的動力相互作用問題越來越受到人們的重視。一方面，移動車輛對橋梁的動力沖擊作用對結(jié)構(gòu)的使用壽命和工作狀態(tài)產(chǎn)生直接影響；另一方面，結(jié)構(gòu)上運行車輛的安全性和平穩(wěn)性又是評價結(jié)構(gòu)動力設計參數(shù)合理與否的重要考慮因素。因此，學者們對車輛-橋梁動力相互作用（即車-橋耦合）系統(tǒng)進行綜合研究，以便對橋梁的動力性能和橋梁上車輛的走行性做出動力分析和評估。而沖擊系數(shù)是車-橋耦合中最重要的指標，故研究與對比分析沖擊系數(shù)的不同原理及缺陷對推進沖擊系數(shù)精確化具有重要的理論和實際意義。
1定義
移動荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)通常在空間橫向、豎向、縱向三個方向都產(chǎn)生沖擊、振動等動力效應。人們把豎向的動力效應稱為移動荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊效應。橋梁結(jié)構(gòu)總的豎向動力效應()等于車輛荷載豎向靜力效應()與其產(chǎn)生的動力效應之和。通常把車輛荷載豎向靜力效應乘以一個增大系數(shù)()作為計入車輛荷載豎向動力效應的總豎向荷載效應，這也是國內(nèi)外各種橋梁規(guī)范中常用的方法。即：
因此，沖擊系數(shù)的定義為：在移動荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動力效應增大系數(shù)。
2研究歷程
2.1 國外沖擊系數(shù)研究
對沖擊系數(shù)的研究分理論研究和實驗研究兩種方法，由于實驗研究方法需要大量的試驗經(jīng)費，而且試驗周期大，經(jīng)常需要中斷交通，各國學者們更多地致力于理論上的分析。本文重點闡述理論研究歷程。
R.Willis于1847年推導了不考慮質(zhì)量的橋梁結(jié)構(gòu)在移動荷載作用下的振動方程。1849年，他又分析了考慮移動質(zhì)量通過無質(zhì)量橋梁的振動方程。
1896年G G.Stokes K.P.Chatterjee等研究了橋梁結(jié)構(gòu)在移動質(zhì)量力作用下的耦合振動，推導了振動方程并求出了精確解。為車-橋耦合問題在數(shù)學研究上打下了堅實的基礎。1911年，S.Timoshenko等分析了橋梁在移動簡諧力作用下的振動過程，研究模型進一步接近實際情況。20世紀中期，計算機問世。J.M.Biggs第一次實現(xiàn)了車-橋耦合振動響應的數(shù)值積分方法求解。20世紀70年代，隨著科技手段的進步，車-橋耦合動力響應的模擬實現(xiàn)了重大突破。計算機不但可以模擬復雜的橋梁模型、車輛模型，還可以對移動車輛的加速、減速、橋面鋪裝情況進行系統(tǒng)的模擬。P.Sean分析了橋梁結(jié)構(gòu)在兩軸車、三軸車動載作用下的動力響應。他認為單點集中荷載不適于做橋梁沖擊系數(shù)的研究，而適合研究橋梁關(guān)鍵截面在不同車速下的彎矩變化情況。
2.2 國內(nèi)沖擊系數(shù)研究
沖擊系數(shù)在國內(nèi)的研究發(fā)展比較晚，而且很少有針對沖擊系數(shù)專門的研究，但通過大量的工程實例和試驗也積累了寶貴的資料。
上世紀60年代，李國豪教授研究了移動列車經(jīng)過懸索橋時，橋梁引起的動力響應。隨后又研究了拱橋在移動荷載作用下的動力響應問題。黃東洲、項海帆等人提出了橋梁振動的數(shù)值分析方法，針對公路橋梁做了大量的有價值的沖擊系數(shù)研究。2000年，鮑衛(wèi)剛等人從結(jié)構(gòu)力學的角度分析了影響橋梁沖擊系數(shù)的因素，并提出了兩個新概念：沖擊動力放大系數(shù)、路況系數(shù)，同時擬合了沖擊系數(shù)的計算方法。2001年，長安大學的宋一凡、賀拴海教授將車輛模擬為“彈簧-質(zhì)量”模型，他們的車-橋耦合振動模型還考慮了橋面不平整度、阻尼比、車速、橋梁基頻對橋梁振動響應的影響。2003年，盛國剛等將簡支梁橋模擬成平面梁模型，將車輛模擬成2軸1/2車輛模型，利用時變力學系統(tǒng)方法和振型疊加方法進行求解。2004年黃東洲把橋面鋪裝狀況模擬成一個各態(tài)歷經(jīng)均值為零的平穩(wěn)隨機過程，車輛用空間3軸車模型模擬。2005年王解軍等分別用二維梁單元和兩軸車輛模型來模擬橋梁結(jié)構(gòu)和移動車輛。他著重研究了在移動荷載作用下預應力簡支梁橋的動力沖擊效應。
隨著科技手段的進步，車輛模型和橋梁模型越來越復雜，越來越接近實際情況。2010年史奇彬建立了ANSYS環(huán)境下的橋梁模型，并利用其中的APDL語言編制了用于研究沖擊系數(shù)的車-橋耦合振動模塊。該模塊考慮了車體質(zhì)量、車輛行車速度、車輛自振頻率、橋梁自振頻率、車輛阻尼比、橋梁跨數(shù)、橋面不平整度、車輛的行駛方式、橋梁剛度、下部結(jié)構(gòu)形式等9個因素，實現(xiàn)了對車-橋耦合振動實際情況比較好的模擬，而且實現(xiàn)了模型參數(shù)化，計算更加簡便、實用。
3缺陷分析
隨著科技的進步，國內(nèi)外對沖擊系數(shù)的研究雖然有了巨大進步，但仍存在著缺陷：
1.各國現(xiàn)行規(guī)范大部分是在大量實測數(shù)據(jù)和理論研究的基礎上制定的，但它僅僅考慮了橋梁基頻或者跨境，沒考慮到橋面不平整度、車速等諸多重要因素。
2. 沖擊系數(shù)傳統(tǒng)的計算方法是用車輛行駛過程中在橋梁的跨中位置處產(chǎn)生的最大動力響應來計算的。但是實際情況是橋梁并不一定剛好在車輛行駛在跨中位置處時達到最大動力響應，往往會有一定的“延遲”。
3. 研究中很少涉及到多梁式橋梁。橋梁實際工作狀況下，即使同一輛車輛作用在相同的位置上，引起的各片梁的沖擊系數(shù)也是不同的。
4研究前景及方向
過去的專家學者們做的關(guān)于沖擊系數(shù)的研究都是關(guān)于跨徑或者橋梁基頻的函數(shù)。其實沖擊系數(shù)作為車橋動力研究的核心內(nèi)容，不僅與橋梁的跨徑、基頻有關(guān)，還和橋梁類型、橋面不平整度等諸多因素有關(guān)。本著精益求精的科學態(tài)度，我們不能籠統(tǒng)的把所有類型橋梁的沖擊系數(shù)用一個計算方法來表示。
因此未來沖擊系數(shù)的研究方向?qū)紤]如下因素方向發(fā)展：
（1）橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性(結(jié)構(gòu)型式、幾何尺寸、支承條件、橋梁質(zhì)量和剛度的分布狀況等)；
（2）車輛的動力特性(自振頻率、軸數(shù)、軸重、軸間距以及由減振裝置和彈簧中的摩擦裝置阻力等)；
（3）車輛的行駛速度；
（4）車輛在橋上行駛的位置及其數(shù)量；
（5）橋頭引道與橋面不平順狀況，橋頭沉陷及伸縮裝置的狀況；
5結(jié)束語
隨著交通行業(yè)迅猛發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)類型、跨徑以及車輛形式噸位日益更新，人們對橋梁的安全以及行車舒適性能的要求將會更高，而人們對橋梁沖擊系數(shù)也將越來越重視，對其研究將更具體，趨于細部化、準確化。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：波形鋼腹板；預應力混凝土；組合箱梁
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A
一、引言
波形鋼腹板預應力混凝土組合箱梁主要是指采用波形鋼腹板取代混凝土腹板，主要由混凝土頂?shù)装?、體外預應力筋和波形鋼腹板部分組成，是在傳統(tǒng)的體外預應力混凝土箱梁基礎上的一種改進[1~5]，與預應力混凝土箱梁橋相比具有以下幾個有點：
(1) 抗震性能好，經(jīng)濟效益明顯。
由于采用波形鋼腹板來代替厚重的混凝土腹板，減輕了上部結(jié)構(gòu)的自重，從而使上部和下部結(jié)構(gòu)的工程量都得到較小，降低了工程總造價。當橋梁修建在軟土地基或地震區(qū)時，由于上部結(jié)構(gòu)自重的減輕，橋梁整體抗震性能得到明顯改善。
(2) 結(jié)構(gòu)受力合理，材料的利用率較高。
在波形鋼腹板預應力組合箱梁中混凝土均集中在頂、底板處，回轉(zhuǎn)半徑可以增加到最大值，從而極大提高了截面的結(jié)構(gòu)效率：同時在結(jié)構(gòu)受力時混凝土抗彎而鋼材抗剪，彎矩由頂、底板承擔，剪力由波形鋼腹板承擔，受力更加合理；由于波形鋼腹板預應力組合箱梁采用體外預應力承受活載，即使在長期運營后體外預應力筋出現(xiàn)磨損或斷裂時，依然可以在夜間停止車輛通行后對其進行更換，以恢復承載力和進行結(jié)構(gòu)加固。
(3) 施工簡便且速度快。
梁體自重的減輕使得在采用懸臂法施工時減少了節(jié)段數(shù)量，可以大幅短縮工期；而懸臂法澆注時，波形鋼腹板還可用作掛籃的組成部分，頂推施工時可以用波形鋼腹板作為導梁，現(xiàn)澆時則可省略腹板模板，從而便于施工、避免澆筑高腹板混凝土時的困難，節(jié)省施工成本。
(4) 節(jié)能環(huán)保、造型美觀。
作為鋼—混組合結(jié)構(gòu)，波形鋼腹板的應用可節(jié)省橋梁混凝土用量、增大鋼結(jié)構(gòu)應用，符合節(jié)能環(huán)保的原則；且波形鋼腹板顏色鮮艷，可增大橋梁的美感，亦可與周圍環(huán)境融合，是城市道路、高速公路及景區(qū)道路較好的橋型選擇。
波形鋼板最早應用于船舶、集裝箱的制造中。后來開始應用于民用建筑之中，20世紀80年代開始逐步應用于橋梁工程中。法國CB公司通過大量的理論分析和模型試驗確認對箱梁的鋼腹板抗剪、抗扭及穩(wěn)定性方面進行深入研究后于1986年在法國建成了世界上第一座波形鋼腹板組合箱梁橋。1988年，ACSI協(xié)會將波形鋼腹板預應力混凝土組合箱梁作為新型橋梁結(jié)構(gòu)推介后，這種新型橋梁結(jié)構(gòu)便很快得到各國橋梁工程師的關(guān)注并得到廣泛應用。隨著建成的波形鋼腹板組合梁橋數(shù)量的不斷增加，其施工技術(shù)也在不斷完善成熟，從常見的滿堂支架法、懸臂法施工已逐步發(fā)展到支梁法、項推法、斜吊—頂推法等，橋梁結(jié)構(gòu)形式也由常規(guī)的簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)發(fā)展到脊骨梁橋、矮塔斜拉橋、斜拉橋、拱橋及懸索橋等多種橋型。
二、研究現(xiàn)狀
不同于傳統(tǒng)的混凝土腹板箱梁，由剪切屈曲強度控制的波形鋼腹板是波形鋼腹板箱梁中最具特點的構(gòu)件，而波形鋼腹板在橋梁工程中最初是應用于開口薄壁結(jié)構(gòu)中，如工字鋼梁。研究人員從研究工字鋼梁的波形鋼腹板的屈曲模式的研究開始，逐步研究波形鋼腹板的抗剪性能、波形鋼腹板工字梁、波形鋼腹板預應力組合箱梁橋的剪力滯效應及橋面板有效寬度、抗彎、抗扭和疲勞性能及剪力連接鍵和體外預應力轉(zhuǎn)向塊構(gòu)造。
（一） 波形鋼腹板抗剪性能研究
在波形鋼腹板梁中，波形鋼腹板幾乎承擔了全部剪力。由于波紋鋼板厚度很薄，平面外剛度較弱，在面內(nèi)剪力的作用下，波形鋼腹板通常會在強度破壞前發(fā)生屈曲破壞。從1981年開始，瑞典Chmmers技術(shù)大學鋼木結(jié)構(gòu)實驗室先后對11根波形鋼腹板鋼梁進行了15組試驗，發(fā)現(xiàn)剪跨比對波形鋼腹板的剪切屈曲形態(tài)有較大影響[1]。Elgaaly等人[2]在對21根波形鋼腹板鋼梁進行的42組剪切屈曲試驗的基礎上，提出了屈曲系數(shù)的計算方法，并采用非線性有限元程序ABAQUS對試驗進行了數(shù)值模擬，對荷載步、單元尺寸、初始缺陷的影響進行了分析討論，為此后采用有限元法研究波形鋼腹板的剪切屈曲奠定了基礎。Robert等人[3]通過分析已有文獻中的87個試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：按Elgaaly等人的計算方法，雖然整體上計算值與試驗值吻合較好，但離散性很大，實際波形鋼腹板結(jié)構(gòu)幾何缺陷具有不確定性，因而建議對波形鋼腹板的名義屈曲強度進行限制。
宋建永等人[4]應用非線性有限元方法對波形鋼腹板的剪切屈曲極限荷載和屈曲模態(tài)進行分析研究，采用一致缺陷模態(tài)法模擬波紋尺寸缺陷，鋼板厚度缺陷則通過鋼板厚度分布函數(shù)對單元厚度的修正來引入，結(jié)果表明過大的波紋尺寸缺陷會顯著降低波形鋼腹板的剪切屈曲極限荷載，而微小的厚度缺陷對波形鋼腹板的剪切屈曲極限荷載影響很小。單成林等人[5]采用解析法及空間有限單元法研究波形鋼腹板預應力混凝土組合箱梁橋中腹板尺寸對鋼腹板的剪切屈曲應力（臨界荷載）及屈曲模態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)腹板高度及腹板折角度對腹板的剪切屈曲穩(wěn)定和屈曲模態(tài)起關(guān)鍵性作用，不能簡單的用腹板的高厚比來衡量屈曲應力的大小。
（二）波形鋼腹板預應力組合箱梁橋的剪力滯效應及橋面板有效寬度研究
吳文清等人[6]應用模型試驗、空間有限單元法和能量變分法理論對簡支波形鋼腹板組合箱梁的翼板剪力滯效應、截面正應變的平截面假定和彎曲變形等問題進行了深入分析，并討論了箱梁結(jié)構(gòu)體系、箱梁幾何參數(shù)、荷載的橫向作用位置以及混凝土材料的非線性特性等諸多因素對箱梁剪力滯效應的影響，確定了對單箱單室波形鋼腹板組合箱梁剪滯效應的主要影響幾何參數(shù)并建立了翼板有效寬度比的經(jīng)驗計算公式。
陳曦[7]采用有限單元法對波形鋼腹板連續(xù)梁橋的剪力滯效應進行分析研究，研究曲率半徑、寬跨比、寬高比、腹板間距、箱梁剛度比、扭彎剛度比、橫隔板道數(shù)、箱梁截面型式及腹板波高等因素的影響，從理論上得到各種影響因素下剪力滯效應的變化趨勢及分布規(guī)律。
方太云[8]研究了波形鋼腹板箱梁橋面板有效分布寬度并推導了計算有效分布寬度的公式及波形鋼腹板箱梁橋面板板跨跨中橫向彎矩的估算公式。
（三） 波形鋼腹板預應力組合箱梁抗彎性能研究
宋建永等人[9]將波形鋼腹板經(jīng)等效處理計入到梁的整體抗彎分析中，通過截面變形曲率沿縱向積分求解得到梁體變位，同時建立體外索與梁體變位的變形協(xié)調(diào)方程，通過反復迭代得到梁體在任意荷載下的變形和應力，在分析中考慮了材料非線性的影響，分析結(jié)果表明在分析梁抗彎性能時可不計波形鋼腹板的影響。此外，宋建永等人還在對波形鋼腹板的抗彎性能進行理論分析與試驗驗證的基礎上，提出了受彎條件下波形鋼腹板體外預應力組合梁全過程非線性分析的計算方法，該計算方法可以綜合考慮不同加載方式、不同截面形式、不同轉(zhuǎn)向和布索形式等因素的影響，并能計算從加載到破壞各個階段內(nèi)混凝上、鋼筋及預應力索的應力和梁的撓度。
王福敏通過模型梁的荷載試驗來研究波形鋼腹板預應力組合箱梁抗彎性能[10]。為防止偏心加載時試驗梁的整體轉(zhuǎn)動，在試驗梁左側(cè)梁端設置了抗扭約束。試驗中對跨中底板的應力、跨中撓度以及鋼腹板的主應力進行了精確測量并觀察了底板裂縫分布和梁破壞狀態(tài)。試驗結(jié)果表明，在對稱荷載下，鋼腹板的縱向應力較小，而鋼腹板的剪應力要比混凝土頂板和底板的剪應力大很多；在偏心荷載作用下，靠近抗扭約束端的鋼腹板應力明顯比靠近無抗扭約束端的鋼腹板大，且鋼腹板承擔了大部分扭轉(zhuǎn)剪應力；模型試驗梁的破壞發(fā)生在彈塑性過渡區(qū)，從跨中底板的裂縫分布的形態(tài)判斷，試驗梁的破壞形態(tài)為明顯的彎曲破壞，在整個加載過程中，鋼腹板未發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，抗剪連接件部位也未發(fā)現(xiàn)裂縫，但極限承載力比理論計算值偏低。此模型試驗的研究為建立波形鋼腹板箱梁的抗彎極限承載力的計算公式提出了一定的參數(shù)。
（四） 波形鋼腹板預應力組合箱梁抗扭性能研究
李宏江等人[11]以箱梁設計理論為基礎，并結(jié)合波形鋼腹板組合箱梁的結(jié)構(gòu)特點，采用烏氏第二理論分析了這種結(jié)構(gòu)在偏心荷載作用下的扭轉(zhuǎn)性能及其計算方法；引入“鋼腹板不承擔面內(nèi)彎矩”的假定并依據(jù)最小勢能原理建立了波形鋼腹板組合箱梁的畸變微分方程；采用彈性地基梁比擬法求解等高度波形鋼腹板箱梁畸變微分方程，采用加權(quán)殘數(shù)法求解變高度波形鋼腹板箱梁畸變微分方程；分析了幾何參數(shù)對波形鋼腹板組合箱梁在偏載作用時的力學性能的影響，提出減小波形鋼腹板箱梁翹曲正應力的具體工程措施，并給出了對應于不同波形鋼腹板傾斜角度的橫隔板最大間距經(jīng)驗公式，為工程設計提供了有益參考。
周緒紅等人[12]采用試驗和有限元模擬相結(jié)合的方法，研究波形鋼腹板預應力組合箱梁的扭轉(zhuǎn)性能，發(fā)現(xiàn)偏載引起的效應在整體效應中所占的比重較大，在計算過程中不可忽略；在偏心荷載作用下，波形鋼腹板預應力混凝土箱梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，鋼腹板產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)剪應力；箱梁的縱向彎曲和翹曲應力主要由混凝土頂板和底板承擔，波形鋼腹板基本上不起作用；箱梁底板由于畸變產(chǎn)生的橫向應力很小，布置合適數(shù)量的橫隔板能有效提高箱梁的抗扭剛度。
（五）波形鋼腹板預應力組合箱梁剪力連接鍵及體外預應力轉(zhuǎn)向塊研究
李彥濱[13]通過試驗和有限單元法研究了波紋鋼腹板體外預應力箱梁橫隔板、肋式和塊式三種轉(zhuǎn)向裝置形式的構(gòu)造、力學性能，并根據(jù)試驗和數(shù)值模擬的分析結(jié)果，提出了三種轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)造要點、設計理論和實用計算方法。
齊亮[14]則對栓釘、PBL和嵌入式這三類剪力連接鍵的受力性能進行有限元分析和試驗研究，從連接件的受力特點、抗剪剛度、極限承載能力、疲勞性能、經(jīng)濟性及施工適用性六個方面對三種剪力連接件的特點進行分析比較。
賀君等人[15]采用混合單元建立波形鋼腹板預應力混凝土組合簡支箱梁空間有限元計算模型，研究體內(nèi)、外混合配索結(jié)構(gòu)的預應力參數(shù)，包括體內(nèi)、外索的比例分配、張拉應力、錨固點位置以及轉(zhuǎn)向裝置的間距等對箱梁力學性能的影響。分析結(jié)果表明，跨中轉(zhuǎn)向點之間各截面的正應力只與張拉應力有關(guān)，而錨固點至轉(zhuǎn)向點區(qū)域各截面的正應力隨預應力參數(shù)變化明顯，建議采用合理比例的體內(nèi)、外索混合配筋形式且張拉應力不宜小于標準抗拉強度的60％。
（六） 波形鋼腹板預應力組合箱梁疲勞性能研究波紋
楊麗[16]采用有限元分析和試驗相結(jié)合的方法對影響波形鋼腹板組合箱梁腹板與下翼板焊縫處應力分布及S點應力集中系數(shù)的影響因素進行研究，發(fā)現(xiàn)波形鋼腹板組合梁的幾何參數(shù)對腹板與鋼翼板連接焊縫處的應力分布均有所影響，其中腹板的傾斜角度的影響最為顯著，并且腹板與下翼板焊縫處應力及S點應力集中系數(shù)隨傾斜角度增大而增大；波形鋼腹板預應力組合箱梁試驗模型在疲勞荷載作用下，由重復荷載引起的附加撓度變形約為整個撓度的10％，應當引起足夠的重視。
肖小艷[17]通過對波形鋼腹板組合梁的基本力學特性、抗彎承載能力、高周期疲勞性能及疲勞損傷后的剩余抗彎承載能力和破壞形態(tài)進行了理論分析和試驗研究，認為在計算疲勞損傷后體外預應力波形鋼腹板組合箱梁的剩余抗彎承載能力時，可忽略疲勞損傷對普通鋼筋和預應力鋼筋的影響；控制疲勞壽命及影響剩余承載能力的關(guān)鍵因素在于波形鋼腹板和頂板混凝土。同時，根據(jù)混凝土本構(gòu)關(guān)系的特點，考慮疲勞損傷對混凝土彈性模量、變形模量、極限壓應變和強度的影響，對損傷后的混凝土本構(gòu)關(guān)系進行了分析和理論推導，得到了試驗梁頂板混凝土疲勞損傷后的應力應變關(guān)系曲線。
三、結(jié)語與展望
波形鋼腹板體外預應力箱梁利用波紋鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)箱梁的混凝土腹板，是國內(nèi)外新興的組合結(jié)構(gòu)形式，具有自重輕、抗震性能好、預應力使用效率高、施工速度快和經(jīng)濟性能優(yōu)越等優(yōu)點，引起國內(nèi)外專家學者的廣泛關(guān)注并得到迅速發(fā)展。本文從實用性的角度出發(fā)，總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)研究成果和設計經(jīng)驗，深入分析了該橋型的特點。今后在波形鋼腹板組合箱梁橋的研究、設計和施工過程中應特別注意以下幾個方面的問題：
(1) 重視波形鋼腹板與混凝土上、下翼板間連接剪力鍵的設計和布置方式。波形鋼腹板與混凝土上、下翼板之間連接剪力鍵工作的可靠性是組合梁整體工作的基礎，是這類橋梁結(jié)構(gòu)設計中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
(2) 體外預應力筋的設計是該類橋梁結(jié)構(gòu)設計中的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對體外預應力與梁體變形不協(xié)調(diào)，需合理計算其伸長量以正確估計箱梁的抗彎能力。
(3) 在偏心荷載作用下，主梁截面將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，由于波形鋼腹板的彎曲剛度遠小于混凝土頂、底板，因此斷面的扭轉(zhuǎn)變形的影響將會增大，使混凝土板內(nèi)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)翹曲應力，需考慮扭轉(zhuǎn)和翹曲引起的偏心效應和對撓度的影響。
(4) 由于波形鋼腹板組合箱梁的剪力絕大部分是由很薄的波形鋼板來承擔，在試驗及實際工程中均發(fā)現(xiàn)腹板剪切變形引起較大撓度的現(xiàn)象，因此應考慮剪切變形對撓度的影響。
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關(guān)鍵詞：橋面防水系統(tǒng),缺陷伸縮縫
一、橋梁防水系統(tǒng)缺陷引起的病害
在我國，由于伸縮縫的應用時間遲，沒有成熟的施工技術(shù)及經(jīng)驗，盲目認為水對混凝土沒有多大危害，因此以前使用的伸縮縫基本上沒有防水性能，由伸縮縫處滲漏下的水往往流到梁端，再流到帽梁，對梁端和帽梁頂部混凝土產(chǎn)生嚴重的腐蝕。論文參考網(wǎng)。
從對公路橋梁病害調(diào)查結(jié)果來看，橋面損壞的比例最大，其次是邊梁外側(cè)、梁端和帽梁。論文參考網(wǎng)。由于設計上的不成熟及水對混凝土的危害性認識不深，邊梁處欄桿和人行道設計沒有考慮到雨水的影響，致使橋面污物的雨水亂流，進而腐蝕混凝土。泄水孔的設計往往考慮欠佳，由于沒有重視泄水孔的安裝形式和質(zhì)量，致使泄水口周圍和孔下梁板混凝土受到嚴重的腐蝕。
二、橋梁防水系統(tǒng)缺陷對橋梁損害的機理分析
一般來說，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮濕環(huán)境或水中能保持強度和穩(wěn)定性。但是長期處于干濕交替循環(huán)狀態(tài)下，混凝土的質(zhì)量就會受到影響?？諝庵械乃陀晁蜆蛎娴奈畚铮ㄋ嵝晕镔|(zhì)、氧離了、氯離子、氮、碳酸氣、硫化氫、他酸性離子、堿金屬和堿土金屬離子）混到一起，這些酸、堿物質(zhì)超過一定限度時，會侵蝕、損害橋梁的混凝土和金屬材料。
水泥混凝土在塑性期或硬化初期會因為水分蒸發(fā)及產(chǎn)生水化熱造成塑性開裂。由于橋面混凝土厚度小，和空氣的接觸面積大，產(chǎn)生裂縫的幾率也大。如果沒有完善的防水系統(tǒng)，帶有腐蝕性物質(zhì)的水就會從裂縫中流入到混凝土中去，產(chǎn)生堿一骨料反應以及酸堿性物質(zhì)對混凝土進行腐蝕的反應。
三．伸縮縫的防水
我國在橋梁施工中采用了很多種橋梁伸縮縫，大多數(shù)都漏水。所以以前修建的橋，伸縮緩下面的梁端和帽梁受水損害最嚴重。由于伸縮縫的形式及安裝質(zhì)量問題，造成該部位最容易損壞。除了毛勒縫、仿毛勒縫之外，對伸縮量小于5cm的小變位伸縮縫，采用聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮縫，也能成功地解決伸縮縫漏水的難題。由于伸縮縫很難保證完全不漏水，而伸縮縫的漏水對梁端和帽梁的損害又非常嚴重，所以，加強伸縮縫的防水處理勢在必行,必須把伸縮縫的防水設計和安裝質(zhì)量當作非常重要的問題對待。
為了處理好橋梁的伸縮縫，世界各國的專家們煞費苦心地在研究各種伸縮裝置，盡管伸縮縫裝置在橋梁總造價中占很少一部分，但損壞以后造成的后果是嚴重的。我國大至有以下幾種伸縮縫：軟質(zhì)木板浸瀝青配以瀝青馬蹄脂伸縮縫、鋼板伸縮縫、梳型鋼板伸縮縫、橡膠條伸縮縫、橡膠板伸縮縫、進口毛勒伸縮縫及國產(chǎn)仿毛肋伸縮縫等。從對其起到的防水效果及對橋梁的損壞情況來看，只有進口毛勒伸縮縫，經(jīng)過近十年的使用沒有明顯損壞，能達到防水作用。論文參考網(wǎng)。
四、結(jié)論及建設
1、橋梁必須設置完善的防水系統(tǒng)。首先是混凝土本身的自防水，保證本身的密實性和防腐蝕性能，在其中加太鋼纖維或聚丙烯纖維，而且對混凝土的配合比設計和澆筑質(zhì)量要嚴加控制。橋面混凝土鋪裝層的質(zhì)量是至關(guān)重要的，平均厚度需大于10cm，最薄處不能小于8cm，為了減少混凝土的開裂，鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不能大于150m。
2、在保證橋面混凝土質(zhì)量的基礎上，必須設置防水層，伸縮縫必須選擇防水型的，帽梁頂部，邊梁外側(cè)，以及下部結(jié)構(gòu)水位浮動部位都應該考慮防水問題，防止水從任何地方對混凝土侵害。只有這樣，形成完善的防水系統(tǒng)，才能保證橋梁的使用壽命。
3、橋面防水涂料的關(guān)鍵是與水泥混凝土及瀝青混和料都有很好的親和性，能牢固地粘結(jié)在一起，并且能夠在瀝青混和料的高溫下，只軟化，不流淌。目前高性能的聚合物改性瀝青防水涂料可以滿足這一要求，可以廣泛采用。
4、毛勒、仿毛勒伸縮縫是目前比較理想的伸縮縫，5cm以下小伸縮量，配合著彈塑性伸縮裝置的使用可以解決防水和延年的問題。
5、梁端和帽梁頂部建議用普通的防水涂料進行處理，防止伸縮縫失效時漏水腐蝕混凝土。
6、下部結(jié)構(gòu)在水位浮動部位處，除了要作防腐蝕混凝土外，也要涂防水涂料。
7、邊梁的欄桿、地伏混凝土的外側(cè)應包住翼板并設計滴水槽，防止雨水沿邊梁漫流。
【關(guān)鍵字】橋梁工程，掛籃施工，問題對策
中圖分類號： U445 文獻標識碼： A 文章編號：
前言
隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，橋梁建設技術(shù)也不斷提高，以預應力技術(shù)的發(fā)展,也在橋梁工程中高強度、高性能混凝土得到廣泛應用, 從而使混凝土連續(xù)梁逐漸向大跨度、寬幅面、輕結(jié)構(gòu)、大規(guī)模的方向發(fā)展,因此橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展對主梁施工時掛籃的技術(shù)指標提出了更高的要求。
二．掛籃概述
掛籃的組成部分分別是承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺。掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或滑板，牽引動力一般用電動卷揚機，它有前牽引裝置及尾索保護裝置。為保證澆筑混凝土時掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設置后鋪同，一般通過埋存梁肋內(nèi)的豎向預應力筋實現(xiàn)，當后錨能力不夠時，也可以采用尾部壓重等設施。掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，出工作平臺提供張拉、灌漿的場地，調(diào)整標高。因此，掛籃不僅要求有足夠的強度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動靈活，便于調(diào)整標高等。
三．掛籃的設計原則
1、因為橋梁工程中的掛籃采用的是已經(jīng)澆注段的豎向預應力鋼筋作為后錨，目的是為了取消平衡配重，以便減少自重，使得掛籃在行走時采用梁頂面的滑道，滑動時要輕穩(wěn)，方向鎖定，除滑道外一次移動到位。
2、設計時要考慮掛籃拼裝完后，在整個橋梁工程的建設施工過程中箱梁頂面有足夠?qū)挸ǖ淖鳂I(yè)空間，便于放置各種機具和便于作業(yè)人員行走，同時要注意依據(jù)天氣和氣候的變化適當?shù)母纳谱鳂I(yè)環(huán)境，防止氣溫驟變時保溫。保證機器和人員的安全。
3、要綜合考慮掛籃在工程建設中的整體功能，而不能片面追求的某一項性能指標。
4、設計時為了力求縮短工期，主梁斷面應該一次澆注，使得掛籃一次拼裝成型，行走方便快捷，勞動強度小。
5、力求結(jié)構(gòu)輕巧，掛籃自重及施工荷載控制在1 000 KN以內(nèi)，要選用高強、輕質(zhì)的鋼材。
四．掛籃的構(gòu)造
三角形和菱形掛籃主要由以下幾部分組成：
1、主桁架。主要桿件通常是由2片槽鋼組合焊接而成的，槽鋼的截面要在焊接之前根據(jù)掛籃所需要的結(jié)構(gòu)進行分析確定，各桿件間連接主要依靠的工具是高強螺栓或銷接。
2、內(nèi)外模板系統(tǒng)。內(nèi)模分頂模和內(nèi)側(cè)模，是由型鋼組合焊接而成的一個模架，它們在工作時是互相配合的，當內(nèi)模工作的時候，內(nèi)吊梁的支撐是由滑梁來完成的，脫模的時候只要松開內(nèi)吊梁就可以使滑梁落在內(nèi)吊梁上，從而自由的滑行前移。頂模板的成分是組合鋼模板，內(nèi)側(cè)模板由部分木模組成，以適應梁高的變化。外模由側(cè)模板和底模構(gòu)成，側(cè)模由外吊梁懸掛，為型鋼和鋼板組焊的整體鋼模板；底模由底縱梁、底橫梁及模板組成，通過底橫梁的前后吊帶懸掛在掛籃主桁的前吊點、已澆梁段和外吊梁上，隨主桁一起前移。
3、懸吊系統(tǒng)。由螺旋千斤頂、小橫梁、吊帶及精軋螺紋鋼組成。用于懸掛模板，調(diào)整模板的標高。
4、走行系統(tǒng)。由鋼枕、滑道及上滑板構(gòu)成，其中鋼枕為槽鋼加l塊鋼板焊接而成，滑道為2根槽鋼組焊而成，上滑板為厚鋼板。滑道由豎向預應力鋼筋錨閻在橋面上，用來平衡掛籃空載走行時的傾覆力矩。
張拉操作平臺。懸掛于主桁上，提供立模、扎筋、灌筑砼、張拉預庇力束及移動掛籃的工作面。桁架、錨固、平衡系統(tǒng)、吊桿和縱橫梁等根據(jù)掛籃設計圖紙加工而成。
三角輕型掛籃由三角主梁承重系統(tǒng)、吊桿系統(tǒng)、底模平臺系統(tǒng)、側(cè)模及加固系統(tǒng)、內(nèi)外行走系統(tǒng)和后錨固系統(tǒng)等組成, 結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖一：掛籃構(gòu)造圖
橋梁工程中掛籃的安裝
橋梁工程的建設過程中，當掛籃組拼完成后，需要對完成組拼后的掛籃實施加載預壓，目的是為了消除掛籃安裝后出現(xiàn)塑性變形的情況，監(jiān)測掛籃本身在實際的加載狀態(tài)下的彈性變形情況，一般采用沙袋預壓模擬堆砌的方法來進行這項工作，在進行模擬的時候要隨時監(jiān)測掛籃各個組成部分的實際情況，包括工作情況、彈性情況、連接情況，并依據(jù)監(jiān)測的結(jié)果對掛籃所處的狀態(tài)進行預測判斷，一旦發(fā)現(xiàn)異常的情況，要馬上停止模擬，找到問題，及時處理，做出改進。
在橋梁工程建設掛籃安裝的過程中，在進行到豎向預應力筋安裝時，必須保證橫向的預應力筋與縱向的預應力筋的偏差不超過3毫米，從而保證掛籃的軌道安裝處在一個正確的安裝位置。掛籃拼裝、前移就位后，其中線應與橋梁中線重合，偏差不超過5毫米。
六．掛籃常見的質(zhì)量事故及其防治措施
1、縱向預應力管道堵塞
在分節(jié)段施工時，往往會出現(xiàn)縮孔、孔道堵塞等質(zhì)量問題，當采用開鑿混凝土的方法進行處理時，往往會影響到梁結(jié)構(gòu)強度，還會進一步阻礙其他工序施工。針對這類問題，往往采取以下防治措施：（一）需要選用高質(zhì)量的PVC 襯管，這類管道具有質(zhì)量輕、強度高、韌性耐久性好等優(yōu)點。當混凝土澆筑過程中未來得及進行振搗，為了防止進漿凝結(jié)，需要及時使用清水沖洗襯管；（二）當混凝土終凝完成后，應該及時將襯管取出，然后用清水沖洗管道；（三）當預應力管道安裝過程時，應該先伸出一部分管道，并做好管口封堵處理；（四）在接頭兩端安裝兩個定位網(wǎng)，保證接頭牢固。保證接頭長度控制在30cm 以上，接管要對緊，中間不得出現(xiàn)較大空隙。
2、結(jié)底板混凝土脫落
在合龍段以及相鄰梁段上，容易出現(xiàn)底板混凝土脫落質(zhì)量問題，這是因為底板混凝土受到曲線布置預應力的擠壓，出現(xiàn)分層，從而出現(xiàn)混凝土脫落或壓碎等問題。預應力管道、底板防崩鋼筋數(shù)量、混凝土強度以及底板混凝土厚度都是影響施工質(zhì)量的主要因素。針對底板混凝土脫落問題，一般采用以下防治措施：（一）嚴格按照施工工藝流程進行施工，在施工開始前，應該對模板尺寸、底板厚度等進行校驗，保證每個斷面波形管坐標符合要求；（二）在預應力筋張拉時，確?；炷恋膹姸冗_到設計要求，防止端頭張拉錨具擠壞混凝土；（三）做好底板拉鉤鋼筋和防崩鋼筋的安裝，必須嚴格按照工藝標準進行施工；安裝在相鄰底板的拉鉤長度不得過短或過長，并能夠?qū)⑸舷聝蓪愉摻罹W(wǎng)片拉牢固；（四）做好混凝土的振搗工作，保證合龍段混凝土的密實度；（五）澆筑前，應該用高壓水將澆筑混凝土前底板上的木屑等雜物清洗干凈。
結(jié)束語
掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)可以使用少量施工機具設備，避免大量支架?？梢苑奖愕亟ㄔ炜缭缴罟取⒘髁看蟮暮拥篮徒煌看蟮牧⒔粯?。不影響橋下通航、通車，施工不受季節(jié)，河道水位的影響，并能在大跨徑橋上采用，因此得到廣泛的使用。而且施工不受跨度限制，跨度越大，其經(jīng)濟效益越高，所以大跨度連續(xù)梁橋常采用掛籃懸澆施工。。但在具體的承建項目中還應做些必要的改進完善，加大對施工中注意事項的重視力度，以進一步控制施工質(zhì)量。
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課堂教學改革的總體目標是：在“橋梁工程”的教學實踐中，培養(yǎng)具有專業(yè)工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新能力的專業(yè)人才，培養(yǎng)和鍛煉學生應用所學知識解決專業(yè)領域現(xiàn)實問題的能力。為了達到這個總體目標，在教學實踐中采取了以下系統(tǒng)的教學方法和教學改革措施。
1.理論教學和實踐能力培養(yǎng)相結(jié)合的教學改革
在重視理論教學的同時更加突出專業(yè)知識的實用性，增加大量實際工程的文字和圖片介紹，例如，在緒論中介紹橋梁類型時，結(jié)合大量的實際“橋梁工程”圖片和文字介紹，加深學生對于實際工程的印象，突出專業(yè)知識的實用性。在介紹橋面鋪裝和伸縮縫類型時，著重介紹每一種橋面鋪裝和伸縮縫的施工方法和技術(shù)特點，讓學生對每一種類型的橋面鋪裝和伸縮縫細部構(gòu)造有較深入的了解，與工程實際結(jié)合起來進行教學，這樣既增加了課堂內(nèi)容的知識含量，也激發(fā)了學生的學習熱情和學習主動性，變教師填鴨式教學為學生為主體的教學方式，體現(xiàn)了以工程實用性為指導的教學方法的轉(zhuǎn)變。在課堂教學中穿插介紹實際工程的設計圖紙和資料，結(jié)合專業(yè)教研室的設計圖紙和資料，有針對性地給學生在課堂上介紹實際工程相關(guān)部分的設計圖紙、設計方法和設計要點、構(gòu)造方法及措施，不再只是對書本知識的介紹。讓學生接觸到實際橋梁設計內(nèi)容，設計圖紙的繪制注意事項，設計圖表的格式等。這是一個生動的專業(yè)工程教育的例子，在培養(yǎng)學生實踐能力方面起到了很積極的作用。
在教學中期開展相關(guān)專題講座。在教學中期學生已經(jīng)學習了較豐富的“橋梁工程”課程內(nèi)容，教師通過專題的形式對某一個相關(guān)工程領域的知識和內(nèi)容進行綜述，既具有知識型也具有趣味性，可以豐富學生的專業(yè)知識，拓寬學生的專業(yè)視野。例如，對纜索支承橋梁體系開設講座，介紹纜索支承橋梁的發(fā)展歷史，設計歷史過程，現(xiàn)有成就和存在問題等，給學生增加了書本之外的知識，激發(fā)了學生的學習熱情，增強了學生的專業(yè)工程素質(zhì)，也為學生打開了工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路。精講專業(yè)工程案例，每講完一種類型橋梁的內(nèi)容之后，都通過專業(yè)的橋梁設計施工案例對內(nèi)容進行全面總結(jié)和復習，通過視頻動畫介紹設計施工過程，精講專業(yè)案例，全面加強橋梁工程專業(yè)教育和專業(yè)認識，提高專業(yè)應用能力。專業(yè)案例是學生了解專業(yè)應用的一個比較好的形式，具有較全面的專業(yè)設計施工的內(nèi)容，可以彌補專業(yè)實習缺乏的不足，提高學生專業(yè)實踐能力和工程創(chuàng)新能力。
2.啟發(fā)式、討論式教學方法的應用
在介紹每個部分新內(nèi)容的時候，采用向?qū)W生提問的形式，激發(fā)學生思考，引出這一節(jié)新的內(nèi)容，例如，在介紹預應力混凝土簡支梁橋之前，提問學生：當橋梁跨徑大于20m之后，混凝土簡支梁橋是否能繼續(xù)使用，如果繼續(xù)采用混凝土簡支梁橋?qū)砟男﹩栴}，有沒有辦法去解決這些問題。激發(fā)學生思考這些問題，讓學生發(fā)言并進行討論，總結(jié)發(fā)言和討論的內(nèi)容后再引出預應力混凝土簡支梁橋的概念，指出跨徑增大后的預應力混凝土簡支梁橋解決方案，開始下一節(jié)內(nèi)容的講授。通過這種啟發(fā)式討論式教學方法的應用，將更加有助于學生去總結(jié)先前學習的知識，并能將新舊知識進行對比區(qū)別，加深對知識系統(tǒng)性的吸收和理解。例如，在介紹斜拉橋和懸索橋內(nèi)容時，為了對比不同類型橋梁類型在跨徑上的適應性，進行橋梁類型方案的對比選擇討論，假設跨徑在400m～600m范圍，讓學生提出自己設想的橋梁類型并說明采用這種橋梁類型的理由，讓學生分組討論該種橋梁類型存在哪些設計和施工問題，加深學生對不同橋梁類型跨越能力的認識，提升了學生應用所學知識解決實際問題的能力，通過討論指出問題，幫助學生進一步加深和強化對理論知識的學習，提高應用能力和創(chuàng)新能力。
3.以工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力為導向的考核方式改革
以前，“橋梁工程”的考核方式一般采用理論考試或者小論文形式進行考查，由于本課程內(nèi)容多，知識點繁雜，理論考試只能考查一些基本知識點和基本計算方法，沒有辦法對創(chuàng)新能力和工程應用能力進行考核。小論文的考核形式是在這門課結(jié)束之后，讓學生選擇一個題目，查閱相關(guān)資料，進行綜述和評論，通常，由于小論文的題目是一個比較窄的知識面，學生看的資料也是集中在一個課題上，寫出的小論文雖然有深度，但是廣度不足。以上的兩種考核方式都無法體現(xiàn)對“橋梁工程”全面知識的把握和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，采用了以工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力為導向的考核方式改革，新的考核方式主要以綜合形式出現(xiàn)，考核包括理論考試，小論文及研究報告綜述，綜合應用考試和建筑模型設計等。理論考試和小論文放在平時的課堂教學中，作為課堂作業(yè)去完成，這樣在每講完一個章節(jié)部分的內(nèi)容之后，就可以對這個章節(jié)進行理論考試，并以小論文及研究報告綜述的形式拓展課堂學習知識，讓學生在課下去了解這個章節(jié)部分內(nèi)容的研究和應用情況，并以研究報告綜述的形式寫出來。綜合應用考試是對每一種橋梁類型提供設計資料，讓學生去設計構(gòu)思橋梁設計的內(nèi)容，將設計的思路和內(nèi)容以文字和圖紙的形式表達，這是一項對學生綜合應用能力進行培養(yǎng)和考核的教學活動，有助于學生工程應用能力的提高和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
建筑模型設計是將學生分成小組的形式，通過對橋梁結(jié)構(gòu)模型的制作，幫助學生強化專業(yè)知識，提高實驗動手能力。對建筑模型進行打分和點評，不僅有利于學生對于專業(yè)知識進一步的消化吸收，也有利于學生對“橋梁工程”實際施工方法的把握和明確，提高了他們的創(chuàng)新能力，學生提交的建筑模型經(jīng)過修改優(yōu)化后也可作為相關(guān)的建筑模型設計比賽的參賽作品。
4.課程設計改革
課程設計是在課程學習結(jié)束后，用兩周的時間對某種跨度的橋梁上部結(jié)構(gòu)進行設計，提交設計計算書和手繪的設計圖紙。課程設計是一項重要的專業(yè)實踐活動，可以彌補學生專業(yè)實踐的不足，通過兩周的設計工作鍛煉和提高學生對知識的應用能力和實踐能力。以往在課程設計中布置的設計任務是以幾個學生為一個小組，一個小組布置一個設計題目作為設計任務，這樣，在兩周設計時間后一個小組所有學生提交的結(jié)果都是一樣的，無法衡量一個小組內(nèi)每個學生提交設計的優(yōu)劣，一個小組中有的學生做，有的學生不做，反映出學生的積極性普遍不高，課程設計的鍛煉實踐效果不明顯，只有部分學生得到了鍛煉和培養(yǎng)。針對這種情況，為了提高課程設計的實踐效果，首先精心準備課程設計任務書，做到每個學生一個設計題目，通過變化設計條件，如橋梁上部結(jié)構(gòu)類型的變化，跨徑變化，混凝土材料的標號變化等，使每個學生的設計初始條件都不一樣，讓每個學生都能獨立去做自己的課程設計，這樣的做法明顯端正了學生的學習態(tài)度，改善了學習風氣，提高了學生的主動性積極性。其次，加強設計過程中的指導，在學生初步擬定截面尺寸、設計計算、整理設計結(jié)果和開始繪圖這幾個時間節(jié)點特別加強指導，確保學生能夠順利正確進行橋梁上部結(jié)構(gòu)的設計工作。最后，加強對設計結(jié)果的點評工作。以往學生提交的設計計算書和設計圖紙經(jīng)過評閱打分之后就結(jié)束了課程設計，但是這樣學生并不能了解自己設計結(jié)果的優(yōu)劣和設計中存在哪些問題，沒能幫助他們改正設計中的不足和提高設計水平。因此，對設計結(jié)果的點評工作不可缺少，并且需要加強這部分的工作：對每個學生提交的結(jié)果逐一檢查，記錄下該學生設計的優(yōu)點和缺點，整理大部分學生共同存在的問題，先講共性的問題，再逐個點評學生設計工作的優(yōu)劣。通過對課程設計實踐環(huán)節(jié)的教學改革，明顯提高了每個學生的動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，彌補了學生工程實踐教學內(nèi)容的不足。
二、結(jié)語
