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改建工程桥台、桥墩设计自动化的研究

日期: 2016-12-22
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       【摘要】分析了在改建工程中依托实际项目的桥涵设计,研究桥涵下部构造任意路幅、不同交角时,结合原桥涵的标高、位置自动化的完成合理设计。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-6593475.htm
  【关键词】桥涵;下部;自动化;语言 
  1、前言 
  自上个世纪九十年代起,我区高速公路建设迅猛发展,至“十一五”末期,国道主干线公路基本建成高等级公路,在尽量不扩张现有路网规模的前提下,对原有公路进行改建、扩建,提高交通路网的通行能力和道路等级在公路建设中逐渐开展。在改、扩建工程中,桥涵因结构完好、数量多、工程量大、比重大,其改建设计是否得当,对整体工程造价和结构使用效果有很大的影响。因此,在进行改建设计时,尽可能地考虑利用原有桥涵,这样既可以简化设计,又可以节约建设资金。在安全、经济、实用、美观、环保等的设计理念下,如何结合地形、地质、设计出跟现有桥涵融为一体的新的桥涵构造物,摆在了广大公路设计者面前。我区第一批高等级公路“吐鲁番~乌鲁木齐~大黄山高等级公路”现在进入改建期,如何做好桥涵构造物的改扩建设计,我们做了设计自动化方面的研究。 
  2、桥涵现状 
  吐鲁番~乌鲁木齐~大黄山高等级公路全线桥涵设计洪水频率:大、中、小桥、涵洞1/100,设计荷载等级:汽车-超20级,挂车-120。桥梁宽度:吐鲁番至小草湖段:分离式2×12.0m,小草湖至达阪城段:整体式21.5m,达阪城至乌鲁木齐以后段落:整体式26.0m。 
  桥梁上部结构主要有:6m钢筋混凝土矩形板、8m钢筋混凝土空心板、10m、13m、16m、20m预应力空心板、30m、40m预应力混凝土Ⅰ型组合梁、30m预应力混凝土箱梁、现浇箱梁(立交跨线桥)以及60m中承式吊杆拱桥。 
  桥梁下部结构形式主要为柱式墩、薄壁墩;桥台采用轻型桥台、肋板式桥台、重力式台;基础主要采用桩基础、扩大基础。 
  “吐~乌~大”高等级公路为连云港至霍尔果斯国家高速公路网中关键段落,如何保证快速施工、快速通车?设计中采用标准化,设计过程采用自动化。“吐~乌~大”高等级公路桥梁上部结构当时全部采用标准化设计,改扩建比较有利,各种结构的上部成熟图纸比较多,可以直接应用,设计中反复变化的,关乎到安全、经济、实用、美观的主要是桥梁下部。如何设计出任意路幅的加宽、任意路拱横坡的桥台、桥墩,又便于快速施工的构造物?根据老路十五年的运营养护情况,我们建议桥梁下部结构形式采用盖梁柱式墩:桥台采用轻型埋置式桥台、重力式U型桥台;基础主要采用桩基础、扩大基础。为此研制自动化程序软件。 
  3、模块功能 
  3.1盖梁柱式墩 
  根据盖梁柱式墩的三维特性,提取如下公共数据:盖梁宽度、交角、桥墩高度、盖梁厚度、盖梁高度、斜坡高度、桥墩直径、桩基直径、两桩距离、挡块宽度。由这些参数任意组合,完成盖梁柱式墩设计,由道路基本设计参数和盖梁尺寸通过稳定性验算后自动绘出设计图。可以完成任意路幅、任意斜度的桥墩。如下图 
  3.2轻型埋置式桥台 
  根据轻型埋置式桥台的三维特性,提取如下公共数据:路幅宽度、桥台坡度、交角(度)、桥台宽度、耳墙长度、桥台厚度、背墙高度、桥墩直径、桩基直径、两桩距离、挡块宽度。 
  由这些参数任意组合,完成轻型埋置式桥台的设计,由道路基本设计参数和桥台尺寸通过稳定性验算后自动绘出设计图。可以完成任意路幅、任意斜度的桥台。如下图 
  3.3重力式U型桥台 
  根据重力式U型桥台的三维特性,提取如下公共数据:前进方向标高参数、左边标高1、左边标高2、右边标高1、右边标高2、中心标高、基础标高、U台角度(度)、U台宽度、侧墙顶宽、台帽背墙高度、台帽厚度、台帽顶宽度、台帽搭接宽度、基础埋深、基础厚度、桥台侧墙帽高、桥台前墙和侧墙背坡比例、台尾墙背坡比例、桥台前缘襟边宽度、桥台两侧及后部襟边宽度。由这些参数任意组合,完成重力式U型桥台的设计,由道路基本设计参数和桥台尺寸通过稳定性验算后自动绘出设计图。可以完成任意路幅、任意斜度的U型桥台。如下图 
  4、设计语言 
  根据桥台、桥墩设计中数据成分、运算成分、控制成分和输出成分等特性,合理分析选择计算机程序语言和开发方式。 
  ACAD是一通用的绘图平台,基于ACAD常用的三种开发方式分析如: 
  4.1ObjectARX 
  ARX(AutoCAD Runtime eXtension)是在ADS基础上发展的面向对象的开发环境,使用C++语言,现在ARX进化为ObjectARX技术,它是完全面向对象,并且是以动态链接库(dll)的形式共享CAD的地址空间。用ARX技术编出的程序运行时和AutoCAD在同一代码区,能共享ACAD的数据库,但C++语言有复杂的程序调试,再配上ObjectARX库,要做许多技术准备,开发周期长。 
  4.2VBA 
  VBA(Visual Basic for Application)是一个引入了对象的程序设计环境。VBA通过AutoCAD Active Automation接口将信息传送给AutoCAD,而AutoCAD VBA也允许VBA环境与AutoCAD同时执行Active Automation与VBA的结合方式,提供了功能极强大的接口,不仅可以操作AutoCAD的内部对象件,更可以在其它的应用程序之间传送或接收数据。AutoCAD ActiveX提供了我们可以从AutoCAD内部或外部以程序设计的方式来定义AutoCAD的结构。 
  VBA的优点:语法为易学的Visual Basic语言;VBA同时提供与其它应用程序的整合;VBA与AutoCAD执行于同一处理程序,执行速度快;在VBA中可以快捷设计对话框;项目可以独立或内嵌在图面中,这种功能在提供开发者发布应用程序上有很大的用处与灵活性。   4.3VisualLISP 
  Visual LISP是一个功能强大的整合开发环境,它整合了AutoLISP程序开发期间所需的几大主要工具和功能。Visual LISP采用Compile-during-Load(随载即编译)技术,来达到与AutoLISP完全兼容的境界。Visual LISP采用可支持LISP与DCL色彩编码以及其他语法的全屏幕文本编辑器。Visual LISP支持多种检查器,其中语法检查器可以用来检查程序结构错误和内部函数中的变量错误,综合检查器可以提供对数据结构中变量和表达式的浏览和编辑功能。Visual LISP先进的原始程序编译器可以将Autolisp的源程序编译成二进制文件,这样极大改善程序的执行速度与安全性,Visual LISP的原始程序文件可以利用系统提供的Application Wizard软件将之包装成一个单一的模块。Visual LISP增加了专门处理ActiveX对象的函数,ActiveX的导入使访问AutoCAD图元更简单直接。虽然Visual LISP的图形处理功能非常强大,但Visual LISP语言的语法结构注定该语言的计算功能比较繁琐。 
  通过上述三种开发技术方式的比较,结合桥台、桥墩设计的特性,桥台、桥墩有大量的稳定性数据计算,为了更好的完成程序的开发,采用Visual LISP、VBA、ActiveX技术联合开发,最后整合打包。利用VBA的计算功能,利用Visual LISP、ActiveX技术的图形处理功能,极大的简化了开发步骤,使程序代码变短,软件运行效率更高。 
  5、稳定性因素 
  桥台、桥墩稳定性计算基本相似,根据荷载及建筑材料验算台身、盖梁、桩柱截面强度、地基应力以及墩台稳定性,在受力上,桥台、桥墩不同的是桥台要承受后台填土的侧压力,而且这种土侧压力对桥台的尺寸影响很大。设计时拟定合适的尺寸,稳定性验算通过后,立刻绘出设计构造图。 
  6、结束语 
  在改建工程中桥梁的下部结构墩、台的设计具有很大的变数,往往影响设计周期和质量,不同的工程师设计出不同的构造物,有时设计效果出来后,不是最优、最经济的,繁于来回手工改动,也就交付施工了,设计自动化软件将设计人员从重复、繁琐的手工设计工作中解放出来,使技术人员集中于创造性的劳动,控制设计的全过程。设计尺寸的合理关乎到构造物的安全、经济、美观,该自动化软件结合三维效果图可以反复修改设计图纸,使设计达到最优。 
  参考文献 
  [1]江祖铭,王崇礼主编.《公路桥涵设计手册・墩台与基础》.北京:人民交通出版社,1994年

      原文地址:http://www.xzbu.com/6/view-6593475.htm

 

师资力量 / Teacher
发布时间: 2018 - 09 - 27
交通运输部关于印发《公路养护工程管理办法》的通知各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团交通运输厅(局、委):   为进一步加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量和效益,部对《公路养护工程管理办法》(交公路发〔2001〕327号)进行了修订,现印发给你们,请认真遵照执行。交通运输部 2018年3月2日  (此件公开发布)公路养护工程管理办法第一章 总 则  第一条 为加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量与效益,根据《中华人民共和国公路法》《公路安全保护条例》《收费公路管理条例》等法律、行政法规,制定本办法。   第二条 本办法所规定的公路养护工程是指在一段时间内集中实施并按照项目进行管理的公路养护作业,不包括日常养护和公路改扩建工作。   第三条 本办法适用于国道、省道的养护工程管理工作。县道、乡道、村道和专用公路的养护工程管理可参照执行。   第四条 养护工程应当遵循决策科学、管理规范、技术先进、优质高效、绿色安全的原则。   第五条 养护工程管理工作实行统一领导、分级负责。   交通运输部负责全国养护工程管理工作的指导和监督。   地方各级交通运输主管部门或公路管理机构,依据省级人民政府确定的对国道和省道的管理职责,主管本行政区域内的养护工程管理工作。   第六条 公路经营管理单位和从事公路养护作业的单位应当根据交通运输主管部门或公路管理机构提出的养护管理目标,按照标准规范、有关规定及本办法要求组织实施养护工程,并接受其指导和监督。   第七条 各级交通运输主管部门、公路管理机构和公路经营管理单位应当筹措必要的资金用于养护工程,确保公路保持良好技术状况。   非收费公路养护工程资金以财政保障为主,主要通过各级财政资金解决。收费公路养护工程资金主要从车辆通行费中解决。   第八条 养护工程资金使用范围包括公路技术状况检测与评定、养护决策咨询、养护...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】桥梁桥面的施工质量,是保证桥梁安全和平稳的前提条件。桥面铺装层作为桥梁系的一部分,相对于桥梁其他部分它直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。桥面铺装层施工质量的好坏直接影响桥梁使用的耐久性和行车的舒适性、安全性。本文主要就桥梁桥面铺装病害及防治措施进行了分析,以供参考。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-6894584.htm  【关键词】桥梁;桥面铺装;病害;控制措施   1、桥面铺装的破坏形式   沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。主要有:①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。   设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。   2、桥面铺装层病害分析   2.1 结构理论与设计。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在备等级公路中运用了几十年。桥冲击桥结构的变铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。粱设计的箱粱骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。...
发布时间: 2017 - 04 - 27
摘 要:目前,随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,桥梁使用年限的增长,以及交通荷载的增加,桥梁检测已成为重中之中,该技术是一个多学科交叉的系统工作,需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果,本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点,并通过实例进行无损检测的应用说明,为工程人员提供参考信息。中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-3198511.htm  关键词:检测;桥梁;工程    传统的方法是对公路桥梁随机选点,钻孔取样,在室内对所取样本进行分析和处理,从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面:  a)因被测点是操作人员随机选择的,所以检测结果很难具有代表性;  b)由于检测点有限,覆盖面密度较小,使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检,从而埋下质量隐患;  c)虽然钻孔取样精度高,但其会对路面造成破坏,且修补时费时费力。  无损检测技术作为快速、直观,且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段,能够弥补传统方法的不足,它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义,也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。  桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间,包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT,可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志,例如,污染程度,钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射,反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。  在一些情况下,与侵入检测相比,无损测试更快捷,缩短了测试期间的交通管制时间,从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞,雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷...
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【摘要】交通情况的复杂让交通事故频发,其中超高车辆与桥梁上部结构的碰撞更是频繁发生,不仅对桥梁结构安全性产生较大威胁,同时对交通运行也有一定影响。目前我国关于对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算的研究不仅存在数量上的不足,在研究深度上也存在一定不足,为此,本文将研究的重点放在超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算方面,了解超高车辆在撞击到桥梁上部结构的破坏模式与荷载,从而对后期的防护有一定指导意义。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7030491.htm  【关键词】超高车辆-桥梁上部结构碰撞;破坏模式;荷载计算   引言   近几年,我国城市立体交通的发展越来越迅速,导致超高车辆碰撞桥梁上部结构的事故也越来越多。2008年在我国成渝高速公路,一辆超高货车强行通过一座正在建的跨线公路桥时将桥梁的主轴直接撞歪,直接导致前两个月的施工作废,金额损伤近百万元,其中还未包括对社会的影响。不仅是在我国,在发达国家这种超高车辆撞击桥梁上部结构的事件也频频发生。可以看出,导致桥梁损坏的主要原因就是受到超高车辆的撞击。对其破坏模式与荷载计算进行分析,从而对优化桥梁上部结构具有一定重要意义。   1.超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式   (1)破坏类型:通过对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的事故调查与有限元仿真分析发现,其出现的破坏模式可以分为两种,一种是局部性破坏,另一种则是整体性破坏。局部性破坏是桥梁上部结构受到局部冲剪作用引起的损坏[1]。如果是钢筋混凝土T梁桥,这种局部破坏的程度将会更加明显,整个碰撞区域不仅会出现开裂、崩落,钢筋屈服,甚至整个腹板―面板交界处的混凝土出现纵向开裂。如果是T型钢梁桥,局部破坏也会十分明显,会产生严重的塑性变形。如果是钢箱梁桥,破坏形式表现为钢材屈服。...
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