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预应力混凝土桥梁的设计探讨

日期: 2017-01-16
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    【摘要】现代诗会经济飞速发展,运输行业发展的欣欣向荣,其中,公路运输、铁路运输在运输业中占了很大比例,二者都具有便捷、实惠的特点,是出行和运输的最佳选择。然而,无论是公路运输还是铁路运输,其设计包含了许多专业的力学和工学原理。在修筑桥梁时要科学的计算各种力的方向,使桥梁具备更强的抗压能力以承受汽车带来的压力,同时还能够节省资源的使用,为车辆的安全通行提供保障。在近几年来国家扩大对运输部门的投资,重视桥梁的修建,预应力技术上也得到了很大突破。不少修建技术已经达到了国际先进水平,本文主要是从科学的角度出发,通过分析预应力混凝土的受力情况、抗震性和耐疲劳性来说明预应力混凝土桥梁的现状以及前景。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-2260353.htm
  【关键词】预应力混凝土桥梁 钢材抗疲劳性 抗震性 
  
  预应力混凝土桥梁是属于桥梁建设中的一部分,应用十分的普遍,桥式的种类也很多例如斜拉桥、连续梁等,对于桥梁种类的选择则是根据建筑地的具体情况因地制宜。伴随着桥梁的发展,更加追求桥身较为轻便,造价较低,结构外观上薄臂轻盈的桥梁。这些外在要求的增加在桥梁的悬臂施工中增加了不安全因素。预应力是一种为了避免桥梁中的裂缝的出现,运用高强度钢筋及混凝土,施加外力后,使各部件受力减小的科学防护手段。这项技术的运用有效地减轻了桥面的承压力,改变了预应力桥梁的微观结构,使受力更加科学合理。这样不仅仅可以减少施工材料的使用,使资源合理配置,还可以在一定程度上提高桥梁各部件的使用寿命。文章围绕着预应力进行了各方面的分析,最后针对其缺点提出了有效的措施。 
  1内力的分析 
   预应力桥梁的设计诣在运用力学原理科学合理的增加桥梁负重,通过运用桥梁顶板,钢索进行分力,使其达到能够在允许的范围内达到较好的效果。预应力的使用增加了桥梁使用材料的材质,减少了中间的缝隙,具有更加良好的抗压性。 
  1.1 纵向预应力筋在桥梁中的分布 
   纵向预应力筋在桥梁中具有重要作用。直线束方案的设计和采用能达到的效果往往是较为理想的,其设计理念是为了使预应力可以将力均匀的分布在桥梁的全断面上,这样一来就分流各方向的承压力,从而克服经常困扰桥梁设计的剪应力。还有要控制桥面的腹板内布置一些向下的弯束,使其重量在可控制的范围之内。与此同时,也将边跨线浇筑的部短的腹板中布置同样的弯束,保证向桥梁提供预剪力。纵向预应力筋可以制约桥梁横截面上水平力的拉力,减缓由悬臂直接承担车辆,从而延长其使用寿命。 
   不仅仅要重视整体力的作用方向,还要考虑桥梁中最容易出现裂缝问题,根据对许多案例进行分析发现有这么一个共同点,桥梁的施工队在施工时为了更加便利,桥梁的预应力钢束的布置往往不够准确,一般都会将腹板下弯束和边跨现浇箱梁端部,在一定的范围内有效利用。预应力在桥梁中的作用不可忽视,也是连接桥梁各个部件的纽带,但预应力的应用也要在一定的前提之下进行,一般情况下,在桥梁的建筑情况之下竖向的桥梁的腹板所使用的钢筋的长度要比一般的短,就使地其拉伸的韧性较小,并且在桥梁的修筑过程中因为材料的压缩还会有微小的变形,从而使得预应力损失再加上桥梁的施工过程桥梁的锚固定系统,就很难达到理论上计算的预应力。桥梁的纵向预应力主要是在材料的使用和施工上体现,采用一系列的方法例如布置纵向预应力钢束,将箱部的受力情况进行分离,或者将边跨箱梁端部腹板的箍筋的密度加大,使其更加密实,从而直径就会放大,这些预应力的运用对于克服斜向裂纹十分有效。斜向裂纹一向是威胁桥梁时用的问题,特殊高科技材料的使用比如碳纤维高分子从细小的方面防止了此类问题的出现。 
  1.2 板桥模式 
   无论是高速公路还是铁路还是其他涉及到桥梁建设的交通设施都无一例外的选择轻便式桥梁,外形美观,造价低廉,性价比也比较高。预应力对于板桥模式的桥梁也具有重要的作用。有的板桥模式桥梁的桥梁,其承载力并不能够满足要求,因此施工队常常预应力的一种叫做碳纤维布的材料对普通的混凝土建造的空心模板桥梁进行加固。根据对混凝土板桥桥梁的探测仪科学的计算,并且对桥中心的承载极限全过程的分析可以更深地对预应力纤维布进行了解。在经过一系列的测试以及研究之后表明,预应力碳纤维布在桥梁的修筑过程中对桥心装配式预应力空心混凝土板桥模式的密度加密以及固定,使其高强度的性能得到了充分的发挥,从各个方向减轻了混凝土空心板的受力,延缓桥梁的裂缝的产生,从而延长桥梁的使用寿命。在极限的负荷承载情况下,混凝土的压缩变形也得到了遏制,保障了车辆行驶的畅通。假设使用普通的材料,桥梁的优势就不再明显,很多方面的性能得不到优化。 
  2 预应力混凝土桥梁的抗震问题 
   既然我国是一个多山地的国家,并且还处在板块的交接处,从地理学的角度来分析多火山以及自然灾害,因此桥梁的设计建造需要将这些问题都纳入考虑范围之中,预应力混凝土结构可以有效地解决以及避免这个问题的繁盛,桥梁工程界对这项技术也十分的重视。从一些发生过强烈地震的国家以及地区的桥梁调查数据表明,首先预应力桥梁的使用和普通的钢筋混凝土的桥梁从外观上几乎是一样的,主要是在设计和施工的合理以及巧妙上,并且预应力桥梁在地震区也具有很强的抗震能力。预应力桥梁主要是采用竖向的力对桥面以及桥心进行分力,这种方法的使用加固了普通的钢筋混凝土桥梁,使其施工所用的材料更加密实,当地震等地质性灾难降临时,桥梁虽然受土层的内力影响,单边行不或过于明显,这就使桥身不会过度倾斜。摆脱通常意义上的横向压力改用竖向可以增强桥梁的抵抗来自水平方向挤压的承载压力,是水平方向的力与竖直方向的相消,达到平很效果从而具有良好的抗震力。 
  3 预应力混凝土桥梁的耐久性问题 
   桥梁的建设不可能做到尽善尽美,桥梁在长年的使用之后总会出现裂痕,这是科学上无法控制的外力因素。但可以依靠现代先进的科学技术手段在一定程度上延长桥梁的使用周期。首先,在材质的选择上,尽量选择高科技高密度的材料,承压性较强同时外型上对外部自然条件的抵抗力较强。其次,要增强桥梁的抗疲劳性不仅仅在施工过程中注意,还要注意在投入使用后定期地对桥梁进行保护和维修。对于老化或者磨损较为眼中的部件尽量进行更新,预应力的应用也可以在力的使用下减轻负重,延长桥梁的使用寿命。 
  4 预应力设计需要注意的问题 
  虽然说桥梁的设计建造要有科学的依据,但理论上所得到的预应力并不能够代表实际桥梁中就能够达到理想状态,预应力在内力上改变桥梁但无法避免受到自然的影响。桥梁外部温度的变化无论是升温还是降温毫无疑问都会潜移默化的对桥梁的材质造成影响从而导致桥梁的变形,内力变化。天气所带来的温度应力有可能造成桥梁的支点或者桥面中的跨度出现裂缝,久而久之,腹板和底板在温度的影响和作用之下建桥的混凝土就会容易形成裂缝。 
  【结束语】在众多的桥梁设计当中,预应力混凝土的使用是必不可少的,要充分认识和应用这项技术以提高桥梁的安全性。虽然预应力桥梁的设计在我国的时间并不长,但其优点受到广大桥梁建筑设计师的青睐。在我国国内,对大跨度预应力桥梁的设计到投入使用仍然有很多的问题亟待解决,桥梁工程的飞速发展以及交通运输业的需求推动了该技术的不断发展。本文通过对该项技术的阐述,对其科学理论的探讨,能够使预应力混凝土得到更广泛的认可,只要坚持不断地探索研究,努力克服技术瓶颈,就能将预应力技术进行推广,从而为公路桥梁建设作出贡献。 
  【参考文献】 
  [1]李杰,徐岳,郑凯锋预应力混凝土连续刚构桥结构参数分析 [J]广西交通科技;2003年05期 
  
   原文地址:http://www.xzbu.com/8/view-2260353.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...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【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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