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        簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2019-02-19 15:30:26陳青發(fā)
        四川水泥 2019年3期
        關(guān)鍵詞:耐久性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橋梁

        陳青發(fā)

        (四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院,四川 成都 610081)

        梁式橋中,簡(jiǎn)支梁橋是應(yīng)用最早、最廣泛的一種[1,2]。簡(jiǎn)支梁橋受力簡(jiǎn)單,梁中只有正彎矩,常采用 T型截面梁、箱型截面梁等構(gòu)造簡(jiǎn)單的截面形式。簡(jiǎn)支梁橋是單孔靜定結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)、計(jì)算都比較簡(jiǎn)單、方便,最容易將其設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)跨徑[1,2]。簡(jiǎn)支梁橋采用裝配式施工方法,可節(jié)約大量模板的支架材料,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短工期。近年來(lái),國(guó)內(nèi)為對(duì)于中小跨徑的橋梁,大量采用裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋或預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋[1,2]。簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有大量科學(xué)研究與工程應(yīng)用問(wèn)題[3-7],值得研究。簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,現(xiàn)在存在一些問(wèn)題,如設(shè)計(jì)方法不合理、不科學(xué)等[3],值得研究。簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具備充分的必要性[4-7],傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計(jì)方法實(shí)際上是滿足設(shè)計(jì)規(guī)范條件下的一種最低水平設(shè)計(jì)[7],因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該運(yùn)用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念[4-7]。

        因此,本文研究簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題及簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),具有積極的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

        1 簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題

        研究和分析簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題,非常有意義[8],因此科研人員和工程技術(shù)人員需要研究和解決這些問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),現(xiàn)在存在這些問(wèn)題:

        (1)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考慮較多,但橋梁結(jié)構(gòu)耐久性考慮少。當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于耐久性,實(shí)際上更多情況下只作為概念加以考慮。因此,還無(wú)法做到從材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度保證橋梁結(jié)構(gòu)耐久性,并明確闡述具體維護(hù)和使用條件下橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

        (2)國(guó)內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題是與設(shè)計(jì)期望相比,橋梁結(jié)構(gòu)正常使用性能差,可歸結(jié)為適用性能差,包括橋梁的過(guò)大振動(dòng)、線形不平順、橋頭跳車、橋梁結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和過(guò)大的變形等);橋梁結(jié)構(gòu)維護(hù)的費(fèi)用高、安全事故較頻繁等。

        (3)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的新建比較重視,但是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)不夠重視。沒(méi)能從全壽命周期成本考慮橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

        (4)橋梁存在的耐久性和安全性問(wèn)題,很多與橋梁結(jié)構(gòu)體系、使用材料的選擇不合理、結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)處理不當(dāng)有關(guān),還有大量科研和工程問(wèn)題有待研究和解決。

        橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的橋梁結(jié)構(gòu)方案,完成橋梁結(jié)構(gòu)分析。目前,這些橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的存在問(wèn)題,一定程度上造成了橋梁工程的事故多發(fā)、橋梁結(jié)構(gòu)使用性能不夠理想等不良后果;也有悖于國(guó)際橋梁工程界對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性、適用性日益重視的趨勢(shì)。因此,科研人員和工程技術(shù)人員需要研究和解決橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的這些現(xiàn)存問(wèn)題。

        2 簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        簡(jiǎn)支梁橋體系的溫度變化、混凝土收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會(huì)在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力。簡(jiǎn)支梁是靜定結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響,因此對(duì)基礎(chǔ)要求較低,從而適用于地基較差的橋址[1,2]。簡(jiǎn)支梁橋受力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便,是中小跨徑橋梁中應(yīng)用最廣的橋型[1,2]。

        (1)截面優(yōu)化設(shè)計(jì),采用箱型截面方案。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是橫截面布置形式確定,首先是確定主梁的橫截面形式,其次是確定主梁的間距,明確各部分的尺寸[6]。箱型截面作為閉合薄壁截面,具有較強(qiáng)的抗扭剛度。箱型截面較大的底板和頂板可以更好地抵抗彎矩,對(duì)于抵抗正、負(fù)彎矩都非常有效,也可以滿足配筋要求。箱形截面有單箱單室、雙箱單室、單箱雙室、雙箱多室等形式。單箱雙室截面受力狀態(tài)更明確,滿足經(jīng)濟(jì)型要求,施工方便[6]。較大跨徑的簡(jiǎn)支梁橋可以優(yōu)先選用這種截面形式。

        (2)更加重視簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題。將簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的研究向定量分析發(fā)展,并將其作為重要的設(shè)計(jì)原則。

        (3)積極學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和成果。簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中,表現(xiàn)出來(lái)的性能,分析使橋梁性能影響因素和其發(fā)生的機(jī)理、規(guī)律,尋求新的簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和方法。

        (4)因地制宜、實(shí)事求是地開(kāi)展簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。以保證橋梁的安全使用、并可以盡可能地減少維修費(fèi)用。

        (5)增強(qiáng)和改善簡(jiǎn)支橋梁的抗震設(shè)計(jì)。四川省汶川特大地震中發(fā)現(xiàn),百花大橋的案例表明,簡(jiǎn)支橋梁的抗震性能存在一定局限性。要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),必要時(shí)采取工程措施,解決簡(jiǎn)支橋梁的抗震性能給其應(yīng)用帶來(lái)的瓶頸問(wèn)題。

        3 結(jié)論

        經(jīng)過(guò)研究,本文得出如下研究結(jié)論:

        (1)現(xiàn)在我國(guó)簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),存在橋梁結(jié)構(gòu)耐久性考慮少、不重視橋梁結(jié)構(gòu)的使用極限狀態(tài)、對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)不夠重視、橋梁設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善等方面問(wèn)題。

        (2)通過(guò)優(yōu)化簡(jiǎn)支梁橋截面形式、更加重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題、積極學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和成果、因地制宜地開(kāi)展橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、增強(qiáng)和改善簡(jiǎn)支橋梁的抗震設(shè)計(jì)等措施,可以優(yōu)化簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

        (3)本文研究?jī)?nèi)容有助于解決簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題。

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