林凱 尹旭輝
摘? 要:隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng),人們的日常生活水平有了質(zhì)的提升,對(duì)國家各項(xiàng)基礎(chǔ)工程的建設(shè)要求也在不斷提升。橋梁工程是交通工程的重要部分,影響到國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況和人們的日常出行質(zhì)量,受到國家和人民的高度重視。隨著我國交通工程的不斷規(guī)劃和發(fā)展,橋梁工程的建設(shè)項(xiàng)目也在不斷增加。該文對(duì)系桿拱橋進(jìn)行研究,這種拱橋沒有對(duì)墩和地基的限制,所以更需要進(jìn)行空間穩(wěn)定性的分析工作,該文進(jìn)行具體地研究分析。
關(guān)鍵詞:系桿拱橋;力學(xué)特性;空間穩(wěn)定性
中圖分類號(hào):U448? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
我們主要對(duì)墩供固結(jié)體系連續(xù)系桿拱橋進(jìn)行研究,這種拱橋是一種常見的拱橋類型,具有較多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),具有較為美觀的外形,還具有合理的布置結(jié)構(gòu),受到人們的廣泛喜愛,作為一種常見的大跨度橋梁,需要多種類型的構(gòu)件材料,才能滿足實(shí)際的布置需求。這就對(duì)拱橋的空間穩(wěn)定性提出了更高的要求,需要我們對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)都進(jìn)行合理地分析研究,才能滿足實(shí)際的施工要求,避免在后續(xù)的使用中出現(xiàn)安全事故或者質(zhì)量問題。
1 系桿拱橋的分類及力學(xué)特性
我們對(duì)不同類型的系桿拱橋進(jìn)行力學(xué)的分析研究,不同類型的拱橋具有不同的建筑結(jié)構(gòu),這就導(dǎo)致其受力有著很大的差異,我們對(duì)每種類型的拱橋進(jìn)行詳細(xì)地力學(xué)分析,具體內(nèi)容如下。
1.1 上承式系桿拱橋
我們?cè)谶M(jìn)行上承式系桿拱橋的建設(shè)工作時(shí),可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行體系的選擇,具有較大不同的體系類型,分別為三跨連續(xù)體系、單懸臂體系和鋼架體系。系梁拉力及中支點(diǎn)處壓力來共同抵抗所產(chǎn)生的負(fù)彎矩體現(xiàn)了上承式系桿的主要受力特征,其肋壓力的豎向分立實(shí)現(xiàn)了平衡剪力,同時(shí),加強(qiáng)中支點(diǎn)可以有效降低跨中彎矩。
1.2 中承式系桿拱橋
中承式系桿拱橋具有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系,主要由3部分結(jié)構(gòu)組成,分別為1個(gè)全拱、2個(gè)半拱及一個(gè)加勁縱梁三跨。具有不同的結(jié)構(gòu)體系類型,可以根據(jù)實(shí)際的建設(shè)需求進(jìn)行選擇,主要包括連續(xù)體系和鋼架體系2種,在建設(shè)體系的同時(shí),還要進(jìn)行吊桿和立柱的合理設(shè)置,才能完成整個(gè)中承式系桿拱橋的建設(shè)任務(wù)。我們?cè)谶M(jìn)行中承式系桿拱橋的力學(xué)分析時(shí),可以從不同的角度進(jìn)行分析,首先可以從結(jié)構(gòu)抗彎的角度進(jìn)行分析,如果在跨中出現(xiàn)彎矩較大的情況,這就會(huì)將系梁和拱肋拉開較大的距離,兩者之間存在很遠(yuǎn)的距離,這種設(shè)置方式就可以對(duì)彎矩進(jìn)行合理地抵消,保證整個(gè)中承式系桿拱橋的穩(wěn)定性。接下來我們還可以從抗剪的角度進(jìn)行分析,這就需要我們對(duì)橋面和拱肋的夾角進(jìn)行了解,如果夾角比較大,就會(huì)增加剪力。為了平衡出現(xiàn)的剪力,我們就需要進(jìn)行豎向分力的控制。中承系桿拱橋在我國已經(jīng)有了多年的應(yīng)用歷史,很多知名的大橋都是采用這種拱橋類型。
1.3 下承式系桿拱橋
下承式桿系拱橋有一個(gè)明顯的特點(diǎn),就是不需要對(duì)地基進(jìn)行復(fù)雜的處理工作,大部分的地基都能滿足橋梁的建設(shè)要求,通常情況下我們?cè)谑褂孟鲁惺较禇U拱橋的時(shí)候,都是使用簡(jiǎn)支的體系進(jìn)行支撐。我們?cè)谶M(jìn)行建設(shè)時(shí),先進(jìn)行加強(qiáng)拱的布置工作,主要是在簡(jiǎn)支梁上進(jìn)行操作,在布置完加強(qiáng)拱以后,再進(jìn)行吊桿的布置工作。為了對(duì)縱梁的受力進(jìn)行合理地調(diào)節(jié),將其保持在穩(wěn)定的狀態(tài)中,需要我們對(duì)吊桿的張拉力進(jìn)行不斷地調(diào)節(jié),直到滿足控制要求。下承式系桿拱橋的主要軸壓力通過拱肋進(jìn)行承擔(dān),在荷載的作用下,會(huì)產(chǎn)生一定程度的彎矩,一般較小,大小在恒載的10%以內(nèi)。
2 墩供固結(jié)體系連續(xù)系桿拱橋空間穩(wěn)定性分析
影響空間穩(wěn)定性的主要有面內(nèi)穩(wěn)定、面外穩(wěn)定、施工誤差3個(gè)部分,我們進(jìn)行具體研究:
2.1 拱的面內(nèi)穩(wěn)定影響
我們?cè)谶M(jìn)行空間穩(wěn)定性的分析工作時(shí),首先要對(duì)面內(nèi)穩(wěn)定進(jìn)行合理地分析,這是空間穩(wěn)定的基礎(chǔ)保障之一,面內(nèi)穩(wěn)定是保證空間穩(wěn)定性的前提。通過合理的面內(nèi)穩(wěn)定性分析工作,可以為系桿拱橋的后續(xù)設(shè)計(jì)提供較大的幫助,我們?cè)谶M(jìn)行拱橋的設(shè)計(jì)工作時(shí),通常都會(huì)根據(jù)面內(nèi)穩(wěn)定分析信息作為設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。我們?cè)谶M(jìn)行分析工作時(shí),可以先對(duì)臨界狀態(tài)進(jìn)行分析,在臨界狀態(tài)中,一旦出現(xiàn)超載荷的情況,就會(huì)出現(xiàn)軸線的偏離情況,這種偏離就會(huì)影響拱軸線的堆成,出現(xiàn)拱面的內(nèi)屈曲。隨著載荷不斷增加,最后超出臨界值的情況下,因?yàn)檎G闆r下橋梁結(jié)構(gòu)都是一種對(duì)稱的結(jié)構(gòu),但是因?yàn)檩d荷的增加,會(huì)導(dǎo)致拱內(nèi)壓力過大,最后出現(xiàn)橋梁不穩(wěn)定的情況。還有一種情況是拱軸線和壓力線出現(xiàn)中和現(xiàn)象,這種現(xiàn)象雖然不會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形情況,但是會(huì)出現(xiàn)壓縮情況。在載荷不斷增加的過程中,在達(dá)到臨界值時(shí),會(huì)產(chǎn)生屈曲的現(xiàn)象,最后出現(xiàn)彎曲變形問題。
2.2 拱的面外穩(wěn)定影響
我們?cè)趯?duì)面外進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí),可以進(jìn)行不同情況下的作用力影響分析,首先我們可以假設(shè)拱面外沒有受到載荷作用,這種情況下會(huì)發(fā)生拱線的偏離,這種偏離行為會(huì)發(fā)生在剛度較小的拱線上,在出現(xiàn)拱線的偏離以后,就會(huì)出現(xiàn)側(cè)傾現(xiàn)象的不斷嚴(yán)重,這是在沒有大吼道載荷影響的情況。如果載荷不斷增加,最后超出相應(yīng)的臨界值以后,也會(huì)出現(xiàn)變形問題,這是一種空間變形的狀態(tài),也是一種側(cè)傾的現(xiàn)象,一般情況下我們會(huì)將這種情況稱為拱面外屈曲。雖然出現(xiàn)了拱面外曲的情況,但是不會(huì)出現(xiàn)分支平衡現(xiàn)象,屬于一種比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。面外彈性屈曲主要是指當(dāng)其處于臨界狀態(tài)下其應(yīng)力都不應(yīng)大于屈服應(yīng)力。平面拱軸側(cè)傾在這一形態(tài)下將會(huì)出現(xiàn)一條空間曲線,因此可以利用曲線坐標(biāo)來表現(xiàn)平面拱軸側(cè)傾與幾何的關(guān)系。如果出現(xiàn)了拱側(cè)傾出現(xiàn)變形,這種情況截面會(huì)呈現(xiàn)出一種垂直的狀態(tài),平面軸則可以看作是垂面,這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)線位移,通過線位移引發(fā)后續(xù)的角位移發(fā)生。
2.3 施工誤差影響
在任何的施工過程中,都會(huì)在產(chǎn)生一定程度的誤差,這種誤差是不可避免的,我們只能將這種誤差控制在合理的范圍內(nèi),盡量減少溫差對(duì)于拱橋空間穩(wěn)定性的影響問題。我們通過施工誤差的合理消除,還可以提升工程施工的安全性能。施工安全一直是施工過程中比較重要的問題,為了保證施工人員的人身安全,需要嚴(yán)格按照橋梁的施工條例進(jìn)行操作,才能避免安全事故的發(fā)生。大部分的安全都是人為因素引起的,很多橋梁的施工建設(shè)過程中,出現(xiàn)人為失誤的情況,不斷影響到了拱橋的空間穩(wěn)定性,還出現(xiàn)了安全事故,造成人員的傷亡。為了避免上述問題,需要我們保證施工的安全性,將人為誤差降到最低,才能避免施工誤差對(duì)于拱橋空間穩(wěn)定性的影響。
3 結(jié)語
橋梁工程作為交通工程的重要部分,受到國家的高度重視,國家投入了大量的資金進(jìn)行橋梁工程的研究和發(fā)展。隨著交通工程的不斷規(guī)劃和發(fā)展,出現(xiàn)了更多的橋梁建設(shè)項(xiàng)目,很多項(xiàng)目都具有較大的施工難度,為了保證橋梁建設(shè)的質(zhì)量,首先要保證橋梁的空間穩(wěn)定符合建設(shè)要求,這樣保證工程整體的建設(shè)質(zhì)量。該文以系桿拱橋?yàn)槔?,?duì)其空間穩(wěn)定性進(jìn)行具體的研究,先對(duì)拱橋類型和受力進(jìn)行分析,然后通過3個(gè)部分分析拱橋的空間穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
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