桥梁结构论文
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桥梁结构论文范文第1篇
关键词：工程结构可靠度综述
对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。
一、结构可靠性理论研究历史
长期以来，人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠、不可靠，没有一个量的标准来衡量。1939年，英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中，首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h，这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1]；二战后期，德国的火箭专家R.Lusser首次对产品的可靠性作出了定量表达。他提出用概率乘积法则，将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积，从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装置的可靠度为75%[2]；1942年，美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。二战期间，军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视，同时率先对可靠性问题进行了系统地研究，并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”，简称AGREE(AdvisoryGrouponReliabilityofElectronicEquipment)。该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。1965年，国际电子技术委员会(IEC)设立了可靠性技术委员会TC-56，协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。上世纪60年代以来，可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。
结构可靠性理论的产生，是以20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析为标志，在结构可靠度理论发展初期，只有少数学者从事这方面的研究工作，如1911年匈牙利布达佩斯的卡钦奇就是提出用统计数学的方法研究荷载及材料强度问题；1926年德国的迈耶提出了基于随机变量均值和方差的设计方法，这是最早提出应用概率理论进行结构安全度分析的学者之一。1926～1929年，前苏联的哈奇诺夫和马耶罗夫制定了概率设计的方法，但当时方法不够严格，因此，未付诸实施。1935年斯特列律茨基，1947年尔然尼钦和苏拉等人相继发表了这方面的文章，结构安全度的研究逐渐开始进入了应用概率论和数理统计学的阶段。值得指出的是，弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时开展了结构可靠性的研究工作。他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。1947年他发表了“结构安全度”[4]一文，奠定了结构可靠性的理论基础。
从20世纪40年代初期到60年代末期，是结构可靠性理论发展的主要时期。现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。随着结构可靠性理论研究工作的深入，经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。但在这一时期，结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用，其原因如下[5]：
1．传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固，认为没必要改变已用的结构设计方法，而且，结构的失效很少发生，即使发生结构失效，绝大数是由于人为差错造成的，并非结构设计方法问题。
2．基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦，涉及到当时比较难处理的统计数学问题。
3．当时有用的统计数据极少，不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。
除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外，当时结构可靠性理论本身也面临两大难题：
（1）结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况，即模型误差是未知的。
（2）即使是对一个简单的结构，其失效模式可能多到难以计数，更不用说进行可靠度分析。
因此，二十世纪60年代初期，许多学者致力于克服上述困难的研究。例如林德等人把规范化的结构设计问题定义为寻求一套荷载和抗力系数的最优值问题，他们建议采用一种迭代过程确定结构的安全度和造价，康奈尔（C.A.Cornell）等人提出了与尔然尼钦相同的一次二阶矩法，并建立了比较系统实用的一次二阶矩设计方法，利用结构的可靠指标β，而不是失效概率Pf，，作为结构可靠性的一种量度量，使结构的可靠性理论达到实用的目的。
二、国内外工程结构可靠性理论研究现状
二十世纪70年代至80年代，是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期，自从康奈尔（C.A.Cornell）提出了一次二阶矩法之后，林德（N.C.Lind）根据康奈尔（C.A.Cornell）的可靠指标，推证出一整套荷载和抗力安全系数，这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。随后，德国的拉克维茨（R.Rackwitz）和菲斯勒（B.Fiessler），对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法，这种方法经过系统改进之后，作为结构安全度联合委员会（JCSS）的文件附录推荐给土模工程界。该方法也被许多国家规范所采纳，我国的《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）[6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。
桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]：在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下，根据规定的目标可靠指标，选择结构(构件)截面几何参数,使结构在规定的时间内，在规定的条件下，保证其可靠度不低于预先给定的值。可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面，且侧重于可靠度设计方面，对结构耐久性方面的研究，特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估，准确预测出其剩余寿命，才能保证结构在寿命延续期内的安全性，节省大量的维修加固资金。我国在桥梁设计过程中，存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护，使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性，减少早期桥梁病害，从而节约后期桥梁的维修费用，因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。
四、工程结构可靠性理论研究发展趋势
进入二十世纪80年代后，结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中的研究热点，并已出版了许多专著，对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算方法蓬勃发展。概括而言，如下几方面是结构可靠度理论研究的热点：
1．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。
2．对结构极限状态分析的改进，除考虑强度极限状态外，还应考虑结构的正常使用极状态、破坏安全极限状态，以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。
3．目标可靠度的量化问题。虽然校准法已经部分解决了这个问题，但与实际情况相比，这方面的问题还远远没有解决。
4．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。
5．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。
6．模糊随机可靠度的研究[10]。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。
五、结语
桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合，掌握的知识越多，主观经验越少，桥梁结构的设计越合理，这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题，不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决，而且，将其应用到桥梁结构设计、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]王超，王金等．机械可靠性工程[M]．北京：冶金工业出版社．1992．
[2]刘惟信．机械可靠性设计[M]．第一版,北京：清华大学出版社．1995．
[3]拓耀飞，李少宏．论结构可靠性的发展[J]．榆林学院学报．2006,16(4):32-35．
[4]A.M.Freudenthal,Safetyofstructures,Trans.ASCE,112(1947)．
[5]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．
[6]中华人民共和国国家标准．建筑结构设计统一标准(GBJ68－84)．北京,1985．
[7]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．
[8]张建仁，刘扬．结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M]．北京：人民交通出版社．2003．
桥梁结构论文范文第2篇
关键词：大跨径刚构一连续组合梁结构设计探讨
一、前言
在大跨径桥型方案比选中，连续梁桥型仍具有很强的竞争力。连续梁桥型在结构体系上通常可分为连续梁桥、连续刚构桥和刚构一连续组合梁桥。后者是前两者的结合，通常是在一联连续梁的中部一孔或数孔采用墩梁固结的刚构，边部数孔解除墩梁团结代之以设置支座的连续结构。在结构上又可分为在主跨跨中设铰、其余各跨梁连续和全联不设铰的组合梁桥两种形式，通常称后者为刚构一连续组合梁。在我国已建成的该桥型的比较典型的例子有东明黄河大侨，跨径比之更大的该类型桥现已初见尝试。
二、刚构一连续组合梁桥的结构受力特点及应用
1结构特征及受力特点
在连续梁桥中，将墩身与主梁团结而成为连续刚构桥。由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展[2]。具有一个主孔的单孔跨径已达270m，具有多个主孔的单孔跨径也达250m，最大联长达1060m。随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步，具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。而对于多跨一联的连续刚构是不是也能在联长上有更大的发展呢？众所周知，墩身内力与其顺桥向抗推刚度和距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离密切相关。抗推刚度小的薄壁式墩身能有效地降低其内力，但随着联长的加大，墩身距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离亦将加大，在温度、混凝土收缩徐变等荷载的作用了，墩顶与主梁一道产生很大的顺桥向水平和转角位移，墩身剪力和弯矩将迅速增大，同时产生不可忽视的附加弯矩，致使刚构方案无法成立。在结构上将墩身与主梁的团结约束予以解除而代之以顺桥向水平和转角位移自由的支座，这样就变成刚构一连续组合梁的结构形式。于是边主墩墩身强度问题得以解决，且在一定条件下联长可相对延长。可见，刚构一连续组合梁是连续梁和连续刚构的组合，它兼顾了两者的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有一定的优越性。
2.在我国的应用情况
东明黄河大桥开创了刚构一连续组合梁桥在我国应用的先例。
由于放松了多跨连续刚构桥对边主墩高度的要求，因此刚构一连续组合梁桥适用于不同的地形、地质条件、通航要求等。下面将介绍的武汉军山长江公路大桥初步设计刚构一连续组合梁桥方案就是一个典型的设计实例。目前国内在建的典型的大跨径刚构一连续组合梁有杭州饶城公路东段钱江六桥，其技术设计阶段主桥为127＋3X232＋127=950m的五跨预应力混凝土刚构一连续组合梁体系，中、边主墩均为双壁墩，中主墩墩身与主梁固接，边主墩墩身与主梁分离，分别设置4个65000kN的支应与主梁连接，悬臂施工中墩梁通过预应力粗钢筋临时固接。受地形影响解除边主墩墩身与主梁固结的刚构一连续组合梁桥还有黑河大桥，该桥布跨为6016＋6×100＋60＝720m，墩身为单箱墩，最外边墩设支座。
刚构一连续组合梁桥还适合于某些特殊布跨情形。如厦门海沧大桥西航道桥，布跨为70＋140十70十42＋42（m），其中两孔42m跨锚碇，避免了设两孔连续或简支梁，并减少了伸缩缝。像这样将边墩设支座的小边跨与连续刚构主体相连而成为非典型的刚构一连续组合梁桥的桥还有很多。
三、设计实例
武汉军山长江公路大桥初步设计作了斜拉桥和连续刚构两个方案同等深度的经济技术比较。其中连续刚构方案最初的跨径布置为138＋24O＋240＋240＋138（m)，三个主跨的四个主墩均为双薄壁墩，墩身与主梁固结。设计中发现两个边主墩由于高度较矮，受力很不合理，因此，将其与主梁的固结约束予以解除，桥型变为刚构一连续组合梁的结构形式（后出于总体布跨考虑，将跨径布置调整为138＋240＋240＋240＋138＋56（m））。现以布跨138＋240＋240＋240＋138（m)的大跨径刚构一连续组合梁桥的设计为例对其结构设计加以介绍和探讨。其结构设计简介如下：
1.结构体系
桥梁分左右两幅，采用138＋240＋240＋240＋138（m）五跨一联三向预应力混凝土刚构一续梁组合梁桥型方案，双壁墩结构，中主墩墩身与主梁固结，边主墩及边墩墩顶设支座。边主跨比L边：L主＝0.575：1，纵坡3％，纵曲线要素为T＝5l0m，R=17000m，E=7.65m。横坡2％，由箱梁顶板坡度形成。桥面铺装为6cm钢纤维混凝土垫平层加6cm沥青混凝土。
2.下部构造
主墩墩身为普通钢筋混凝土结构，采用50号混凝土，双壁墩结构。P2，P5号墩为边主墩，墩高28m，左右幅每片墩墩顶各设两个吨位为60000kN的球形钢支座，墩身为矩形实心断面，断面尺寸320cmX800cm，顺桥向外缘距12m；P3，P4号为中主墩，墩高39.9m，墩身与主梁固结，墩身为矩形实心断面，断面尺寸280cmX750cm。，顺桥向外缘距12m。承台采用30号混凝土，均为整体式，厚5m。P2～P5两号墩桩基础采用25号水下混凝土，均为18根直径2．5m的钻孔桩，桩长分别为55m，35m，40m，37.5m，均按支承桩设计。下部构造平面布置.P3,P4及P5号墩基础拟采用双壁钢围堰方案施工，P2号墩拟采用钢管桩平台加钢套箱方案施工。为有效抵抗偶发的巨大船撞荷载，各主墩均设计为整体式基础和承台。防撞构造立足于墩身自身防撞，因此墩身按实心断面设计。
3上部构造
主梁为分离式单箱单室直腹板箱梁，采用50号混凝土。根部梁高h根=13.2m，h根：L主=1：18.18；跨中梁高h中=4.0m，h中：L主=l：60；箱梁底线变化曲线y＝4.0+（9.2/114）×X。箱梁拟采用对称悬臂现浇施工工艺，施工梁段长度分为3m，4m，5m三种类型，0号块现浇段17m，合龙段3m。1/2标准跨的分块布置为：（l/2）x17m＋10x3m＋10x4m＋8x5m＋（1/2）x3.0m＝120m。最大悬臂施工长112．5m，共28对施工块件，块件重量在140.8～234.5t之间。箱梁顶宽16.45m，底宽7.5m，翼缘板悬臂长4.475m（含承托），外侧厚15cm，根部厚50cm。0号块顶板厚45cm，其他位置顶板厚28cm。0号块腹板厚100cm。向跨中分70cm，60cm，40cm三个梯段变化。根部底板厚130cm。；跨中底板厚28cm，中间按y＝0.28＋（1.02／114）×x变化。箱梁仅在墩项及梁端设横隔板，墩顶横隔板位置及厚度与每片墩身相对应。为增强箱梁整体性，还在墩顶设置了箱外横隔板。
箱梁纵向预应力体系采用15－22，控制张拉力4296.6kN，横向预应力体系采用15－4，控制张拉力781.2KN。纵、横向预应力均采用φ15.24mm预应力超强、低松弛钢绞线，极限抗拉强度为1860MPa，计算弹性模量E=1.95x10''''MPa。竖向预应力体系采用φ32mm轴轧螺纹粗钢筋，控制张拉力542.8kN.箱梁典型断面纵向预应力钢束布置。
4.结构分析
(1)计算模式
顺桥向总体结构静力分析采用平面杆系综合程序进行。接施工阶段将结构分为328个单元325个节点，共63个施工阶段。由于地质条件相对较好，因此未按等刚度原理将桩基础进行模拟，即不计桩基础的影响，近似按承台底固结考虑。中主墩与主梁固结，边墩为单向交承，计算中计入了边主墩。
(2)计算荷载
汽车：半幅桥横向按布置4个车队数考虑，横向折减系数为0.67，纵向折减系数为0.97，偏载系数1.15。
挂车：按全桥布置一辆考虑，偏载系数1.15。
满布人群:3.5KN/平方米
二部恒载：7t／m。
温度：结构体系温差考虑升温20℃，降温20℃；梁体温差考虑了由于太阳辐射和其他影响引起上部结构顶层温度增加时产生的正温差及由于再辐射和其他影响，热量由桥面顶层散失时产生的负温差，参照BS5400荷载规范取用；箱内外温差为5℃；桥墩墩体考虑日照不均匀温度差：升温时，两片墩身的一侧比另一侧和中间高5℃，降温时，两片墩身的一侧和中间比另一侧高5℃。温度效应考虑两种组合：体系升温十正温差十升温时墩体温差，体系降温十反温差十降温时墩体温差。
静风荷载：施工风速按30年一遇，成桥风速按100年一遇计。横桥向风力按规范公式计算。
船撞力：横桥向18400kN，顺桥向9200kN。作用点位置按规范或专题确定。
(3施工方法及主要工况
拟采用悬臂浇注法施工。为确保施工阶段单T的顺桥向抗弯及根桥向抗扭稳定性，将P2、P5号墩墩顶与主梁临时固结，在次边跨合龙施工完成后予以解除，完成体系转换。主要工况为；①施工基础及墩身，悬臂浇筑至最大悬臂状态，形成单T；②满堂支架浇筑边跨现浇段，配重施工；③边跨合龙，现浇段支架拆除；④次边跨合龙；⑤中跨合龙，形成结构体系对施加二部恒载；⑦运营。
(4)计算参数及荷载组合
混凝土：徐变特征终级值2.3，弹性继效系数0.3，徐变速度系数0.021，收缩特征终级值0.00015，收缩增长速度系数0.021。
预应力：松弛率0.03，管道摩阻系数0.22，管道偏差系数0.001，一端锚具变形及钢束回缩值0.006m。
考虑五种组合：①恒十汽；②恒十汽十温度；③恒十挂;④恒十满人；⑤恒十汽十温度+船撞力。
(5)计算结果
主梁次边跨跨中汽车活载挠度为0.111m，中跨跨中为0.096m。
主梁应力：成桥状态混凝土应力最大约155kg／平方厘米，最小约26kg／平方厘米，组合①混凝土应力最大约17Ikg／平方厘米，最小约10kg／平方厘米，组合②混凝土应力最大约215kg／平方厘米，最小约一6kg／平方厘米。
五、几个问题的探讨
1.结构方案比较
在维持主跨规模不变的前提下，为寻求一个受力合理、结构安全、适用美观的方案，对结构形式及主墩厚度作了计算比较。比较的方案有138＋3X240＋138（m）连续刚构方案，墩厚2.5m；138＋3x240＋138（m）连续刚构方案，墩厚2.1m；138＋3x240＋138（m)刚构一连续组合梁方案，固接墩厚2.5m；138＋3x240＋138（m)刚构一连续组合梁方案，固接墩厚2.lm。经过计算分析得出如下结论：
(1)相同布跨和墩厚的两种方案，主梁的内力和位移相差较小，中主墩由于高度较大，且距顺桥向变形零点较近，内力相差也不大，而边主墩受力则相差悬殊。在连续刚构方案中，由于高度较矮，且距变形零点很远，因此，尽管在设计上采取了措施，在恒载、活载及温降组合工况下，墩身两端仍产生了很大的弯矩，而且靠外侧的墩身轴力难以提高，而在刚构一连续组合梁方案中，墩底弯矩是由支座最大静摩阻力决定的，因此相对较小，另外墩顶轴力通过配重措施可以得到很好的解决。
(2)墩身厚度的降低，迅速降低了墩身刚度，从而迅速减小了温度产生的墩身的荷载效应，对边主墩效果更为明显。但墩身厚度同时受截面应力状态和稳定性的限制，存在一个低限。
2边主墩合理型式的选择
对于规模较小的桥梁，最不利组合下的墩顶竖向力相对较小，支座数量少且容易布置，而且最大悬臂状态下的稳定性问题显得次要的情况，采用单柱式墩是合适的。但对于大跨径刚构一连续组合梁桥，从以下几方面的研究可见，采用双柱式墩是边主墩的合理型式。
(1)结构受力比较
设单柱式墩的截面尺寸为BX2H，双柱式墩为BXH，中心距2r，墩高相同。在其他条件相同的前提下，经计算，边主墩若采用单位式墩，与采用双柱式墩相比较：
主梁内力：中跨跨中的M，Q，N略有减小，边跨跨中和次边跨跨中的M，Q，N均略有增大；边主墩顶和中主墩顶的N，Q均略有增大，变化值不大，但M却增大很多，对边主墩顶：成桥状态增大81％，最不利组合增大45％，对中主墩顶：成桥状态增大1.3％，最不利组合增大6.l％；
中主墩墩身内力：N，Q略有增大，M成桥状态增大9％，最不利组合增大8％；
主梁挠度；次边跨跨中汽车荷载挠度增大36％，中跨跨中汽车荷载增大8％。
可见，边土墩采用双柱式可减小上部结构的计算跨径，降低箱梁截面内力和挠度。
(2)采用双柱式墩有利于施工阶段最大悬臂状态下的安全性
施工阶段，由于墩身与箱梁临时固结，因此，采用双柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为
而采用单柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为
对于本桥，前者为后者的5.92倍。
(3)能保证桥梁横向抗风的要求
施工期间，桥梁处于悬臂状态，其横向抗风稳定性尤为重要。此时墩顶与主梁固接，对于单柱式墩，当其受到横桥向扭矩后，柱身产生扭转角，从而产生抵抗扭矩，对于双柱式墩，桥墩的抗扭能力由两部分组成：一是两片柱身扭转产生的抵抗扭矩，二是由于柱身产生横桥向水平力Q，从而产生抵抗扭矩，其值为Q与2r的乘积，它是双柱式墩的主要抵抗扭矩。从数值上看，后者远大于前者，因此能保证大跨径桥梁横向抗风稳定性的要求。
（4）构造和美观要求
最不利组合下墩顶的竖向力决定了支座的数量，大尺寸的大吨位支座的布置及在施工期间墩身与主梁的临时固结构造决定了墩身的最小平面尺寸。对本桥而言，若采用单柱式墩，其墩身厚度在6m以上，显得过于厚重，与轻巧的中主墩不协调，在材料用量上与双柱式墩相差很少。
3边主墩支座力的平衡措施
由于边主墩距桥梁中心线较远，加上特定的合龙顺序和边中跨比，在不采取措施的前提下，两片边主墩墩身的竖向力会相差较大，这样一会导致支座吨位很大且规格相差悬殊；二来增加基础的工程量。为解决此问题，在边跨合龙前在外侧悬臂端施加配重能较好的解决。
本桥的设计措施是在边跨合龙前在外侧悬臂端施加90t的永久配重，其与不配重计算结果。
可见，配重对平衡边墩墩顶轴力的效果是明显的。
最大悬臂状态下顺桥向施工稳定性取决于该状态下的最大不平衡荷载，其由箱梁已浇筑梁段的自重偏差、挂篮等机具的安装偏差、正浇筑梁段的自重偏差、浇筑时的动力系数偏差、两端挂篮装拆和移位的不平衡和墩身两侧的风压不平衡等其中的几种相组合得出，其值往往达100t以上。因此，配重施工前采取的有效措施并在良好的施工环境下，配重施工时顺桥向的施工稳定性是可以得到保证的。
4计算模式的处理
中主墩墩身与主梁固结，两者相连接的部位可用综合程序系统的带刚臂杆件单元来处理，能比较准确而简单地模拟构件交汇点的刚域效应。对于边墩，其对结构总体受力影响很小，一般不计入总体结构计算中，而从中分离出来，其对结构的效应用该处的约束（单向支承）来代替。而对于边主墩，其对结构总体受力影响较大，宜计人总体结构计算模型中。为此，综合程序增设了两个特殊杆件元，来解决实际结构中非刚性中间节点的约束模拟问题。
在本桥计算中，将P2，P5号墩与主梁间的支座连接约束用两端铰接刚性杆（А∞，I0）来处理，使计算图式归为全部刚结的形式。
5其他方面
由于主梁受力状态同连续刚构相差不大，因此三向预应力设计基本相同。但由于施工过程中的配重措施，必然使得在各合龙阶段施工时，合龙段两端的高程会有所差值，这可以通过设置预拱度或采取加卸载措施进行施工挠度控制于以解决。另外，由于0号块同连续刚构相比，其边界条件有了变化，应作相应的空间有限元分析。
桥梁结构论文范文第3篇
本预应力混凝土连续梁桥共分为三跨（30m+50m+30m）主跨50m，边跨对称30m；主梁采用单箱单室预应力混凝土箱梁，跨中梁高为1.5m，支座处梁高为2.8m，截面高度按二次抛物线形式变化；桥面净宽为7+2×1.5m；设计荷载为公路-Ⅰ级。
在设计中，运用了桥梁设计软件Midas建立桥梁模型，并对桥梁恒载、活载及徐变内力进行分析计算，得出预应力钢束的预估值。最后对主梁的应力、变形等进行验算。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求
关键词桥梁设计;预应力混凝土;箱梁;变截面连续梁;Midas桥梁模型
Abstract:Thedesignisbasedontherequirementsofthedesigntaskand"HighwayBridgeRegulation".Thedesignofthebridgeiscarriedoutintheeight-characterprincipleof"safety,pratically,economicallyandaeshetic"bycomparingandchoosingthebestone.Thefirstprogramiscontinousprestressedconcretegriderbridge,thesecondonethebeamcombinationofarchbridge,andthethirdoneisthesuspensionbridge.Accdodingtotheaboveprinciplesandconstructionfactors,theprestressedconousbridgeischosentotheultimate.
Thecontinousprestressedconcretegirderbridgeisdividedintothreeinters,(30m+50m+30m),withthemainspanof50m,and30m-symmetryone.Prestressedconcreteboxgriderisusedasthemainbeam;thebeamdepthinthemid-spanis1.5m,whileatthesupportbearingitis2.8m.Thesectionaldepthischangedintheformofparabolic.Thenetwidthofthedeckis7+2x1.5m,andthedesignloadisforthehighway-I.
Inthedesign,thebridgedesignsoftwareMIDASisusedtogetthecalculationmodel.Byanalyzingandcomputingthedeadload,liveloadandinternalforce,theestimatedvalueoftheprestressedstrandisgot.Finally,checkingcalculationiscarriedouttothestressanddeformationofthemainbeam.Theresultsoftheanalysisandcheckingcalculationshowthatthedesigncalculationmethodiscorrect,andtheinternalforcedistributionisreasonabletothedesigntask.
Keywords:bridgedesign;prestressedconcrete;box-girder;non-uniformcontinuousbeam;MIDASbridgemodel
目录
设计原始资料…………………………………………………………………………….1
第一章方案比选………………………………………………………………………2
第二章上部结构形式及尺寸拟定…………………………………………………5
一．主跨径的拟定……………………………………………………………………5
二．顺桥向梁的尺寸拟定……………………………………………………………5
三．横桥向的尺寸拟定………………………………………………………………5
四．桥面铺装…………………………………………………………………………6
五．本桥主要材料……………………………………………………………………6
第三章桥面板的计算…………………………………………………………………8
一．桥面板的设计弯矩………………………………………………………………8
二．悬臂板的内力计算………………………………………………………………11
三．桥面板的配筋……………………………………………………………………12
第四章主梁内力计算…………………………………………………………………14
一．全桥节段的划分…………………………………………………………………14
二．恒载活载内力计算………………………………………………………………17
第五章主梁配筋计算…………………………………………………………………32
一．预应力筋的估算原理……………………………………………………………32
二．预应力筋的估算…………………………………………………………………34
三．预应力筋布置……………………………………………………………………38
四．非预应力钢筋截面积估算及布置………………………………………………45
第六章截面承载能力极限状态计算………………………………………………47
一．正截面承载力计算………………………………………………………………47
二．斜截面承载力计算………………………………………………………………47
第七章钢束预应力损失计算………………………………………………………50
第八章应力验算…………………………………………………………………………56
一．短暂状况的正应力验算…………………………………………………………56
二．持久状况的正应力验算…………………………………………………………57
第九章抗裂性验算………………………………………………………………………59
一．正截面抗裂性……………………………………………………………………59
二．斜截面抗裂性……………………………………………………………………61
第十章主梁变形计算……………………………………………………………………62
参考文献…………………………………………………………………………………63
英文翻译…………………………………………………………………………………64
致谢………………………………………………………………………………………90
致谢
首先感谢何建老师在此次毕业设计中认真辅导了我设计的每一个环节，何建老师对待学生认真负责、和蔼耐心的态度和对待工作一丝不苟的作风给我留下了深刻的印象，为我今后的学习工作树立了榜样。此外还有学多老师给予了耐心的指导和点拔，令我受益匪浅。在此对各位老师的敬业表示真挚的感谢。
通过这次毕业设计，我比较系统的串连了我大学本科四年所学的知识，深感我们这门专业系统的博大精深，觉得自己存在的差距还很大。但是，在这炎炎夏日工作的几十天，我的收获也是很大的。在毕业设计的反复修改，一遍一遍的看书，和同学一次又一次的讨论，一次又一次的请教老师的过程中，通过集中的毕业设计和专业系统的培养，我提高了自己综合运用所学的基础理论，基本知识和基本技能，分析解决问题的能力。在老师的指导下，通过独立系统的完成一个工程项目的设计，比较具体的了解了一个工程设计的全过程，巩固已学课程的基础上，培养了自己考虑问题，分析问题，解决问题的能力，同时接触到和掌握一些新的专业知识和技能。这次毕业设计为自己提供了一次很好的实践机会，为我将来的学习工作做了很好的铺垫，是我人生中很重要的一次经历。
最后，感谢学院的领导和老师在百忙之中为我们细心指导设计，我衷心的感谢各位老师！
南华大学船山学院本科生毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
宝石路5号桥
设计（论文）题目来源
设计（论文）题目类型
起止时间
2008.12.1~2008.12.12
一、设计（论文）依据及研究意义：
桥梁的形式可考虑连续梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。对此三种桥型作比较，从安全、适用、经济、美观等方面比选，最终确定桥梁形式。
二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）
本桥的设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定，本着“安全、实用、经济、美观”的八字原则，提出了三种不同的桥型方案进行比较和选择。方案一为预应力混凝土连续梁桥，方案二为梁拱组合体系桥，方案三为悬索桥。经由以上原则以及设计施工等诸多方面考虑后，确定预应力混凝土连续梁桥为最终设计方案。
三、设计（论文）的研究重点及难点
计算量大，工程量大，绘制上部结构的一般构造图、钢筋构造图及施工示意图很复杂
四、进行设计（论文）所需条件：
桥梁结构论文范文第4篇
【关键词】公路桥梁 上部构造 施工工艺 桥梁上部构造 加固技术 结构施工
中图分类号： TU997 文献标识码： A
一．引言
随着我国经济的快速发展，提高了对城市之间的物流、人流需求。为更进一步促进经济大发展，我国开始大量修筑高速公路。在公路交通网络中，桥梁是重要的组成部分，而桥梁的质量直接关系到行车安全，关系到公路是否畅通。近些年来，由于运输的需要，各类重型车辆越来越多，加大了公路的负荷，部分公路维护成本加大，而有相当数量的桥梁都出现结构老化、桥面开裂及破损等有损桥梁结构安全的现象，车辆超载、结构失稳，导致桥梁的耐久性和适用性降低，导致桥梁的承载能力出现不同程度的降低。为避免在后期使用过程中出现质量问题而投入大力的财力、物力和人力进行维护，在桥梁修建中，要提前预防，特别是对桥梁的上部构造施工中，要格外引起注意。
二.公路桥梁上部构造施工概述
公路桥梁结构包括上部构造和下部构造两大部分，其中上部构造主要包括：板梁、支座、防撞墙、湿接缝、波形护栏、伸缩缝、桥面铺装及绞缝等。桥梁上部构造通过支座支承于桥墩和桥台上。目前，桥梁施工基本上都是先预制板梁，预制完成后进行吊装，然后进行梁和梁的处理。预制梁板时需要有固定的施工场所，选择的场所既要方便施工，又要便于吊装。板梁预制厂一般分为制梁区、钢筋加工区、存梁区、办公区及生活区。存梁区和制梁区保持纵向连接，钢筋加工区设置在制梁区附近，便于作业。板梁预制完成后，将其吊装到支座上，然后进行桥面铺装，完成上部施工。
在公路桥梁施工前，要根据招标文件、设计文件和施工合同，结合有关规范来编制施工组织设计。同时要做好施工前的现场准备，要在施工现场修建临时的设施，安装相关机具，做好材料的堆放和储存，并进行施工测量，做好开工前的试验检测工作。
三.公路桥梁上部构造的施工工艺
1.拱架、模板及支架。
（1) 拱架、模板及支架的设计。
对结构隐蔽表面的模板，其扰度不应超过1/250跨径；结构外漏表面的模板，其扰度不应超过1/400跨径。当在不计冲击力时汽车荷载和结构自重所产生的向下扰度超过跨径的1/1600时，应在钢筋混凝土板、梁、拱的底模上设置预拱度，设置的预拱度值等于1/2汽车荷载（不计入冲击力）和结构自重所产生的扰度。对于跨度超过20米的预应力简支梁，要根据监理工程师的指示，按照图纸来设置反拱。
（2）拱架、模板及支架的制作及架设。
对混凝土外漏的模板施工时，要采用胶合板和钢材，并且要至少有一个侧面及两个边要抛光。在梁和墩台帽的突出位置，要作出倒角或削边，以便于脱模。根据监理工程师指示，结合图纸要求，在结构物的某些部位设置凹槽和凸条的装饰线。对在模板内的锚固件和金属连接件，要至少在距离混凝土表面的25mm深处进行拆卸或截断，处理过程中不应损伤混凝土。利用水泥砂浆对混凝土表面所留的空洞进行填塞处理，要保证表面应光滑、坚固、平顺、颜色要均匀。模板内不能有杂物、砂浆及其他污物。对于以后需要拆除的模板，要在使用前就涂刷脱模剂，以便于在拆除时易于脱模，又能保证混凝土不变色。
（3）拱架、模板及支架的拆卸。
对于不承重的侧模，要在混凝土的强度能保证其棱角及表面不损坏的情况下才可拆除。一般情况下，混凝土的抗压强度达到2.5MPa时才能拆除侧模。对承重部分的拱架、模板和支架，要确保混凝土的强度能够承受自重时才能拆除。对于跨径小于3米的板和梁，要达到混凝土设计等级的50%，跨径大于3米的，要达到混凝土设计等级的70%。混凝土预制块拱桥或石预制块拱桥，要等砂浆的强度达到图纸的要求时才能拆架，如果图纸没有相关规定的，一般必须要达到砂浆设计等级的70%才能拆架。拱桥跨径小于10米时，要完成拱上结构施工后，才能拆架。对于裸拱的卸架，要在卸架前进行预估验算，之后才可进行拆卸。
2.现浇混凝土和钢筋混凝土施工。
(1)钢筋混凝土的梁体浇筑。
首先，要在支架上进行钢筋混凝土的梁体浇筑。进行浇筑时，要根据梁的横断面，来对上下层采取斜向分段或水平分层的方法，进行连续浇筑。上层和下层之间前后浇筑的距离应不低于1.5米，每次浇筑的厚度，以插入式振捣器或附着式振捣器振捣时，不超过30cm为准。如果箱梁体无法以此浇筑完成，需要进行二次浇筑时，要保证第一次浇筑到梁的地板承托顶部以上30cm的位置。进行二次浇筑时，要先检查脚手架有无出现收缩和下沉，要保证最小的沉降和压缩。
（2）简支梁桥上部构造的混凝土浇筑。
对简支梁桥上部构造的混凝土浇筑时，一般要从墩、台的两端向跨中方向进行浇筑。浇筑时要一次浇筑完成，采用分层浇筑时，可从一端开始。对于一般跨径的悬臂梁桥混凝土浇筑，要从跨中向两端墩台的方向进行浇筑，其邻跨悬臂应从悬臂向墩台进行。对于悬臂梁桥吊梁的混凝土浇筑时，要确保悬臂梁的混凝土强度达到设计等级的70%以上时，才能进行浇筑。而对于跨径较大的简支梁以及在基底刚性不同的支架上浇筑悬臂梁或连续梁，要防止支架出现不均匀的沉降引起混凝土开裂。
3.其他工艺要求。
浇筑完成后的梁板，要正在脱模后及时进行养护，可以安装自动喷淋设施来进行保养，采用土工布从顶到底覆盖梁体，以保证梁板具有足够的湿度和温度。对空心板梁和箱梁等内部要蓄水养护，绞缝部位和湿接缝部位在拆模后要及时用凿毛工具进行端面凿毛。待拆除模板后，要注意观察梁体的表现，查看是否存在缺陷。
冷拉预应力钢筋的接头，要在钢筋冷拉前采用以此闪光顶锻法来进行焊接，焊接之后要进行热处理，以此来提高焊接质量。预应力筋有对接焊接头时，要将接头位置设置在受力较小的位置，对于结构受拉区烦诶内，要尽量避免使用。对预应力筋下料时，其下料长度需要经过计算来确定，确定长度时要考虑锚夹具长度、构件孔道尺度、千斤顶尺度、外漏尺度及张拉伸长值。切断时不能采用电弧切割，要采用砂轮锯切断预应力筋。进行预应力筋编束时，要逐根梳理，要保证直顺不扭转，每根之间不能相互缠绕，绑扎要牢固。预应力筋的穿束可在混凝土浇筑前或混凝土浇筑后进行。采用先穿束后浇筑混凝土时，在浇筑前要先检查管道，确认管道完好后才可进行浇筑。在浇筑混凝土时，要定时转动、抽动预应力筋。采用先浇筑后穿束施工方法时，待混凝土浇筑完成后，要立即疏通管道，保证管道畅通。
当下部构件和梁体预制完成后，可将其吊运到架梁。在架梁前，必须要多垫石轴线进行放样，在每个垫石放样完成后，才可安装支座吊装梁体。在施工过程中，为了便于施工，要先将台背填起，并层层碾压到背墙顶。利用架桥机来进行吊梁起重作业，如果施工外部条件允许，也可以用吊车进行架梁。架梁过程中，支座要保持固定，不能移动，待放好后将梁体垂直向下安置。架梁施工完成后，进行下道工序施工。为了减少施工工期，在确保施工安全、无法造成施工干扰时，可以安排架梁、湿接缝和绞缝处理同时进行。对绞缝浇筑时，要注意伸缩缝不能受到干扰。防撞墙放样完成后，要根据设计的厚度来焊接，同时进入波形护栏的施工，护栏施工完成后进行桥面铺装。在湿接缝和绞缝以及桥面的现浇部分所采用的混凝土要和梁体相同，以保证足够的刚度及强度。
四．结束语
随着我国加大了对交通基础设施建设的投入，未来一段时间内，交通网络以及公路桥梁的建设规模还将出现快速飞越。为了提高行车舒适度，保障行车安全，在公路桥梁施工中，要严守操作规程，根据施工设计要求，打造高质量工作，提高公路桥梁的安全性。
参考文献：
[1] 谷守朴 公路桥梁上部构造的施工工艺 [期刊论文] 《内蒙古公路与运输》 -2011年2期
[2]朱勤宝 公路桥梁上部构造的施工工艺分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年9期
[3]王新东 公路桥梁装配式上部构造施工工艺与质量控制 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2009年8期
[4]覃辉 公路桥梁上部构造的施工工艺探讨 [期刊论文] 《科技与生活》 -2011年9期
[5]侯莹 牛德东 桥梁上部构造的施工技术综述 [期刊论文] 《科技致富向导》 -2011年20期
桥梁结构论文范文第5篇
【关键词】空心板；单板受力；处理方法
【中图分类号】U441+.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0169-01
1、概述
某桥是G30高速公路的3—20米预应力混凝土空心板桥，荷载等级为汽-超20、挂-120级。通过对该桥的外观检查发现，板缝间混凝土脱落，桥面铺装层破损，当有重车通过时该板与相邻板间挠度差达1cm，见图1、图2；板缝间渗水严重，板底有白色析出物，碱化现象明显。
根据桥梁荷载检测试验，在各工况荷载作用下，整桥各测点的挠度校验系数在离散性较大，在0～1之间分布；最大挠度校验系数达到1.06。根据试验加载车的位置可以发现，车轮作用位置的板的挠度校验系数较大，在0.6～1.10之间，距离车轮荷载较远的板的挠度较小，说明桥梁整体横向连接性能较差。
2、形成单板受力的原因
形成单板受力的原因从根本上说，是板间铰缝被剪断破坏。其产生的原因可以从设计、施工和使用三个方面来分析。
2.1 超载的原因
桥梁在使用过程中车辆等荷载超过设计值，尤其是集中荷载严重超过设计标准。大量超重车辆从该高速公路通过，致使该桥的实际荷载严重超过设计标准值。
2.2 设计方面的原因
该桥预应力空心板为小浅企口缝空心板，板厚80厘米，这种空心板企口缝的形式不够合理。这种企口缝内没有连接钢筋，顶板连接抗力不足。并且空心板与空心板间没有连接钢筋，使得板与板横向间无连接。该桥桥面铺装混凝土厚8厘米钢筋混凝土+4厘米沥青混凝土，水泥混凝土标号为C50，铺装钢筋直径为8毫米（间距20×20厘米），混凝土强度偏低、厚度不足及配筋少。因此板间抗剪能力较差，在集中荷载作用下受荷空心板挠度变形较大，而相邻板挠度变形较小，从而在板间出现剪切破坏形成纵向裂缝。
2.3 施工方面的原因
空心板的单板受力与施工质量有着密切的关系，在施工时可能会出现如下几个问题：（1）空心板侧面未认真凿毛，未清除由于凿毛而产生的松动混凝土块，从而导致新旧混凝土间的粘结力和抗剪能力较差。（2）企口缝混凝土浇注前，未对梁体侧面进行洒水湿润，不能保证新旧混凝土问的良好结合。（3）企口缝混凝土浇筑不密实。（4）梁板安装时橡胶支座受力的不均衡，导致支座悬空。
3、单板受力的处理方法
单板受力的主要原因是上部结构横向联系薄弱，整体性能较差，使得上部主要承重构件处于非常不利的状态，因此加强空心板的横向联系，提高空心板的整体承载力，为解决单板受力的主要思路。
针对该桥上部结构的损坏现状采用如下处理措施：首先，凿除原桥的沥青混凝土、钢筋混凝土铺装层及企口缝处混凝土。注意在凿除铺装层时尽量不要将空心板顶凿破，如果板顶破损洞口较大应在作铺装层前将该破损处用带肋钢筋网片修补，修补时应将钢筋网置于原板顶钢筋高度，钢筋网下模板可用吊拉钢筋固定。其次，在空心板顶植筋，鉴于本桥空心板无横向连接钢筋，故在空心板顶纵向植三排直径16mm、间距20cm的螺纹钢，其中边上两排钢筋与相邻空心板的植筋进行焊接，以增加板间连接，中间一排钢筋与桥面铺装钢筋进行焊接，从而加强铺装与空心板的共同作用。最后做桥面铺装，桥面铺装铺设两层型号为100mm×100mm的D8定型钢筋焊接网，并与板顶植筋焊接。桥面连续钢筋绑扎在下层钢筋网上。待钢筋网铺设完毕后浇筑C50早强混凝土，并在其中适量掺加聚丙烯纤维，改善混凝土的抗裂、抗渗性能。浇筑混凝土时确保企口缝处混凝土密实饱满。
4、结语
桥梁形成单板受力的原因是多方面的、综合的，有营运车辆严重超载、结构本身构造的弱点、施工质量不好等原因。要想解决单板受力的问题，也必须采取多方面的措施，包括加强营运车辆的管理、在设计上采取桥梁上部结构横向抗扭刚度和抗弯刚度的有效措施，全面提高施工质量，使桥梁结构的耐久性得到保证。
参考文献
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[2]JTGD60—2004，《公路桥涵设计通用规范》
[3]JTGD62—2004，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
[4]李少波；桥梁病害防治措施的研究[D]；河北工业大学；2000年
[5]会议论文桥梁单板受力原因分析及加固方法2007年辽宁省公路学会学术年会2007
[6]期刊论文高速公路中小跨径桥梁单板受力病害分析与处理-交通标准化2007（10）
