時(shí)間:2023-03-16 15:25:21
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇橋梁設(shè)計(jì)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
2橋梁的加固設(shè)計(jì)
本文針對(duì)其出現(xiàn)的橋臺(tái)整體沉降的病害提出了兩個(gè)具體加固方案。
2.1方案一
a)在原兩側(cè)橋臺(tái)前1.35m加設(shè)雙柱式橋墩,形成(1.7+12.6+1.7)m跨徑的雙懸臂板結(jié)構(gòu),橋臺(tái)的支撐作用慢慢消失,新的柱式墩主要起支撐主梁作用,b)鏟除后期養(yǎng)護(hù)逐年增加的瀝青混凝土,以減輕上部恒載,利用液壓頂升設(shè)備將空心板抬升,恢復(fù)原橋面的設(shè)計(jì)標(biāo)高。c)在墩頂原鋪裝層增設(shè)一層直徑25mm的鋼筋網(wǎng)用以承擔(dān)墩頂負(fù)彎矩。d)墩蓋梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,頂升主梁,落梁于墩頂支座上,形成雙懸臂結(jié)構(gòu),完成體系轉(zhuǎn)換。e)將原橋的背墻和側(cè)墻均相應(yīng)進(jìn)行加高,原橋臺(tái)基礎(chǔ)周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續(xù)滲水下沉。
2.2方案二
a)先采用直徑為127mm的鉆頭鉆孔,鉆孔按梅花型布置,孔間距為1m,鉆孔深度為7m,要求鉆孔必須穿透原橋的擴(kuò)基底部,用直徑為127mm的PVC管做護(hù)壁。b)通過PVC管將直徑為110mm,長(zhǎng)度為8m鋼管樁垂直擊打到原橋擴(kuò)大基礎(chǔ)底以下8m處,利用鋼管樁加固原有橋位處的地基,通過樁土復(fù)合作用共同承擔(dān)橋梁的上部荷載。c)為了減輕上部的自重,鏟除原橋面瀝青混凝土鋪裝25cm,利用液壓頂升設(shè)備將主梁進(jìn)行頂升,梁下墊增高度為25cm焊接好的槽鋼,同時(shí)更換原橋支座。d)待主梁放下與支座緊密結(jié)合好后,需對(duì)橋臺(tái)處進(jìn)行橋面連續(xù)的施工,澆筑鋼筋混凝土和瀝青混凝土,重新攤鋪瀝青混凝土鋪裝層。e)原橋臺(tái)基礎(chǔ)周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續(xù)滲水下沉。
3設(shè)計(jì)方案比對(duì)
針對(duì)前述橋梁病害以及現(xiàn)行橋梁規(guī)范,為徹底消除隱患,保證現(xiàn)有橋梁的正常使用,本文擬定了兩個(gè)加固設(shè)計(jì)方案。
設(shè)計(jì)方法的體現(xiàn)
橋梁的結(jié)構(gòu)性能的評(píng)比
橋梁的安全性和耐久性并不是被動(dòng)的等到橋梁出現(xiàn)破損甚至倒塌才能夠鑒定出橋梁的建設(shè)及使用情況,專業(yè)的數(shù)據(jù)評(píng)估制度是完善橋梁建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。在國家建立的專業(yè)的橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)使用年代較舊的橋進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于橋梁的負(fù)荷承載標(biāo)準(zhǔn)比較低和橋梁存在隱患的城市橋梁按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià)。對(duì)于不能夠達(dá)到建設(shè)時(shí)所設(shè)定的承載量的橋梁及時(shí)設(shè)置警示標(biāo)志。橋梁的評(píng)比也只是集中在橋梁的幾個(gè)重要方面,橋梁的變形觀測(cè)、橋梁路面的線形弧度、剪力、軸力和基準(zhǔn)線方向的偏離等等。國家還明確的規(guī)定了橋梁各個(gè)部件所使用的比例和限定額,在橋梁的施工后各項(xiàng)指標(biāo)都不能夠低于國家的標(biāo)準(zhǔn)。這也就有利于相關(guān)部門的審查與判斷,數(shù)據(jù)的使用也預(yù)先知道橋梁的建設(shè)情況,保證其使用的安全性。
安全性是橋梁建設(shè)的根本出發(fā)點(diǎn)
質(zhì)量橋梁建設(shè)的生命,橋梁作為溝通城市與城市之間的紐帶,保證橋梁的暢通性。車輛行駛在橋梁上更加注重的是其安全性以及舒適型,因此有關(guān)部門必須高度重視橋梁的安全。一般的橋梁主橋部分為鋼筋混凝土建成,鋼索使用預(yù)應(yīng)力混凝土的斜拉橋,建設(shè)過程中因地制宜的加筑排水孔,這些措施都是為了保證橋梁的安全性能。安全性是國家和人民都重視的問題,也是橋梁的基本特性,同時(shí)也是橋梁使用的意義所在。橋梁的施工、監(jiān)理等工作也是相互合作關(guān)系,施工方需要接受工程師的監(jiān)督、管理,這是創(chuàng)造監(jiān)理工作的核心所在。安全性則滿足設(shè)計(jì)的要求,施工工藝以及施工標(biāo)準(zhǔn)也均達(dá)標(biāo)。只有堅(jiān)持嚴(yán)格的檢查,實(shí)行嚴(yán)格的責(zé)任問責(zé)制才能夠換來橋梁的安全使用。
耐久性對(duì)橋梁建設(shè)的重要意義
注重耐久性設(shè)計(jì)橋梁的設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和使用中,必然會(huì)受到來自環(huán)境、化學(xué)物的侵害,同時(shí),橋梁的主要作用是要承擔(dān)車輛、行人的重量,地震、疲勞和超載等也必將成為影響橋梁耐久性的必然因素,加之橋梁自身結(jié)構(gòu)和材料的損傷、劣化都無形中造成了對(duì)耐久性的影響,雖然目前以拉索的形式來解決此類問題,但依舊不是最完美餓解決辦法。從一定程度上說,影響橋梁耐久性最主要的原因還在于耐久性的設(shè)計(jì),因此,在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中,對(duì)耐久性的考慮應(yīng)當(dāng)被提到首要位置。
2我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
2.1對(duì)于結(jié)構(gòu)的耐久性問題要重視
在我國的橋梁建設(shè)過程中,很多時(shí)候都缺少建設(shè)前期所需要準(zhǔn)備、視察及考證等工作,這是一大問題。周圍的環(huán)境會(huì)在很大程度上影響到橋梁的建設(shè)和使用,不僅包括由于車輛超載而出現(xiàn)的疲勞情況,還包括橋梁結(jié)構(gòu)本身的老化和損傷。我國從上世紀(jì)九十年代有些研究者就針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行了研究,但多集中在橋梁的材料及統(tǒng)計(jì)等方面,而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的研究卻是忽視的,還缺少以設(shè)計(jì)及施工人員為出發(fā)點(diǎn)改善橋梁的耐久性。設(shè)計(jì)人員所關(guān)注結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法比較多,而容易忽視總體構(gòu)造的設(shè)計(jì)和一些細(xì)節(jié)處的把握。結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)應(yīng)該有別于其他普通的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),就現(xiàn)階段而言,我國橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性研究應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治龆皇莻鹘y(tǒng)的定性分析。諸多研究實(shí)踐表明一座橋梁是否能夠安全使用,結(jié)構(gòu)的耐久性發(fā)揮了很大的作用,經(jīng)濟(jì)性也包含在其中。
2.2充分重視橋梁的超載問題
超載會(huì)造成橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇,嚴(yán)重的情況下還可能引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故。橋梁的超載不僅會(huì)引發(fā)疲勞問題,還可能造成橋梁內(nèi)部損傷難以及時(shí)恢復(fù),進(jìn)而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化,將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)分析超載所帶來的嚴(yán)重后果,最大限度的加強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定性。
2.3重視對(duì)疲勞損傷的研究
動(dòng)荷載是橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載的主要方面,其會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力,除了會(huì)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)外,結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設(shè)中所使用的材料實(shí)際上均勻性和連續(xù)性都不是很理想,諸多微小的缺陷夾雜其中,在循環(huán)荷載作用下,它們會(huì)不斷發(fā)展、合并進(jìn)而形成損傷,最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制,就會(huì)產(chǎn)生材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小,所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果卻是毀滅性的。所以應(yīng)該加強(qiáng)疲勞損傷的研究工作。
2.4積極借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)和成果
我國橋梁設(shè)計(jì)中存在結(jié)構(gòu)使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題,這和現(xiàn)階段我國的施工質(zhì)量和管理水平不高是分不開的,但問題已然存在,并且在短時(shí)間無法得到有效解決,設(shè)計(jì)人員對(duì)此問題要有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí),在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)上述問題充分考慮到,運(yùn)用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法、恰當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)使橋梁的使用性能達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn),這才是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結(jié)構(gòu)體系、使用材料選擇不合理、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。針對(duì)我國設(shè)計(jì)中存在的問題應(yīng)積極借鑒國外的有益經(jīng)驗(yàn),PBD就是其中之一。PBD即為性能設(shè)計(jì),涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的眾多方面,如變形、裂縫、振動(dòng)、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結(jié)構(gòu)在使用中的安全性,還具有很多優(yōu)良的使用性能,這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對(duì)此,我國應(yīng)該積極借鑒其優(yōu)良方面的性能,并結(jié)合我國橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設(shè)計(jì)。
3對(duì)我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建議
總而言之,我們?cè)趯?duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進(jìn)行必要研究的同時(shí),還可以把研究面放得更寬一些,諸如結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度、模糊隨機(jī)可靠度等,這樣做的目的都是為了加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個(gè)方面就行分析,希望為研究人士提供參考。
3.1結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度分析
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析其實(shí)不是一項(xiàng)容易的研究課題,具有一定的復(fù)雜性,近年來不少研究者對(duì)其從不同方面進(jìn)行了研究,并且取得了一定的研究成果。例如利用系統(tǒng)系數(shù),主要針對(duì)結(jié)構(gòu)各種破壞水平所對(duì)應(yīng)的極限狀態(tài)不同,計(jì)算系統(tǒng)可靠度并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法;利用蒙特卡洛法應(yīng)用重要抽樣技術(shù)最終將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算出來。另外還有研究者對(duì)系統(tǒng)可靠度界限進(jìn)行深入的研究??偠灾?,在進(jìn)行系統(tǒng)可靠度的研究上難度系數(shù)比較大,內(nèi)容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。
3.2在役結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估與維修決策問題
對(duì)在役建筑結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估與維修決策正成為建筑結(jié)構(gòu)學(xué)的邊緣學(xué)科,它既包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、建筑材料科學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等比較基礎(chǔ)的理論,還離不開施工技術(shù)、檢驗(yàn)手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內(nèi)容。值得注意的一個(gè)方面是對(duì)于在役結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估的研究,經(jīng)典的結(jié)構(gòu)可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進(jìn)步和發(fā)展。
3.3模糊隨機(jī)可靠度的研究
模糊隨機(jī)可靠度理論研究作為工程結(jié)構(gòu)廣義可靠度理論研究的重要內(nèi)容,在不斷健全的模糊數(shù)學(xué)理論與方法的推動(dòng)下,會(huì)得到不斷的完善和發(fā)展。
2山區(qū)公路橋梁與其他建設(shè)工程的關(guān)系
2.1山區(qū)公路橋梁與隧道的關(guān)系
山區(qū)地形多變,地質(zhì)復(fù)雜,水文特征多變,地面溝壑很多,并且坡度很陡,時(shí)而也會(huì)有泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。山區(qū)公路受以上條件影響橫坡較陡,易受山谷水流沖刷,在U型山谷必須轉(zhuǎn)彎。山區(qū)公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流,在U型山谷轉(zhuǎn)彎所做的必要措施,也是最好的解決辦法,被稱為“兩橋一遂”方案,設(shè)計(jì)這種方案需要橋梁和隧道緊密結(jié)合。在地形平緩,變化不大的地質(zhì)條件下可以調(diào)整橋臺(tái)側(cè)墻的高度和長(zhǎng)度完成連接,對(duì)于地形復(fù)雜,隧道明洞無法延伸的情況下,需要增添樁柱式臺(tái)以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對(duì)接。
2.2山區(qū)公路橋梁建設(shè)與路基的關(guān)系
山區(qū)公路要適應(yīng)地形多變環(huán)境,需使用錯(cuò)臺(tái)路基(兩端路基不等高)。但是錯(cuò)臺(tái)路基在需設(shè)置轉(zhuǎn)向車道時(shí),很難運(yùn)用到施工中。由于兩端路基不等高需設(shè)計(jì)半幅橋來進(jìn)行銜接。當(dāng)路基一側(cè)要求填土的高度15m左右時(shí),必須綜合考慮地質(zhì)、水文等條件,把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進(jìn)行比對(duì),來決定最合理的方案。
3山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)
公路橋梁是交通運(yùn)輸領(lǐng)域中不可或缺的重要部分,隨著人們生活水平的提高,公路橋梁的設(shè)計(jì)和管理也應(yīng)該提高,有一個(gè)好的施工質(zhì)量對(duì)公路橋梁的使用和維護(hù)起著非常大的作用。山區(qū)公路特點(diǎn)地形起伏,地質(zhì)復(fù)雜。山區(qū)路線布置的平面、縱向、橫向三個(gè)方面都被限制,對(duì)于山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì),考慮到山區(qū)的特點(diǎn),從上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說明。
3.1山區(qū)公路橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
山區(qū)公路橋梁多采用施工容易,造價(jià)低廉的標(biāo)準(zhǔn)化,預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu),而大跨徑橋梁方案比較少。山區(qū)公路橋梁常采用標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化橋梁,標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當(dāng)跨徑小于30m時(shí),有三種構(gòu)造分別是空心板、小箱梁、T梁。當(dāng)跨徑為40m、50m時(shí),由于梁的受力特點(diǎn)適于采用T梁。山區(qū)公路橋梁沒有嚴(yán)格的空間限制,且平面較小的山區(qū)公路,會(huì)把較高緩和的路段出現(xiàn)在橋上,使用空心板和小箱梁時(shí),架梁的四個(gè)支點(diǎn)調(diào)平困難,會(huì)引起支座脫空,質(zhì)量無法保證。對(duì)于山區(qū)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面需采用T梁。當(dāng)跨徑在50m時(shí),山區(qū)公路交通運(yùn)輸條件差,場(chǎng)地不能擴(kuò)大,很難使大型機(jī)具進(jìn)入,50mT梁?jiǎn)纹剡_(dá)150噸,而且架設(shè)設(shè)備要求很高,難以控制它的運(yùn)輸和安裝過程,50mT梁一般不被使用。山區(qū)公路橋梁常用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20m、25m、30m、40m。
2我國道路橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)踐進(jìn)展
伴隨著設(shè)計(jì)理念的逐漸完善與進(jìn)步,我國道路橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。以發(fā)展的眼光來看,我國的路橋設(shè)計(jì)水平與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)設(shè)計(jì)水平之間的差距在逐漸縮小,各地拔地而起的大跨度橋梁、城市立交橋、山區(qū)公路與隧道表明我國的路橋工程蓬勃發(fā)展。
2.1計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的深入應(yīng)用與路橋設(shè)計(jì)水平的切實(shí)提高
在路橋設(shè)計(jì)過程中,利用專業(yè)軟件的快速優(yōu)化、仿真分析、算法比較等功能或者計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件,可以大大優(yōu)化道路橋梁的設(shè)計(jì)過程。CAD的廣泛應(yīng)用使得平面定線、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面檢查、平面調(diào)整等流程自動(dòng)優(yōu)化進(jìn)行,極大解放了我國道路橋梁設(shè)計(jì)人員的生產(chǎn)力,減輕了他們的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前國內(nèi)路橋CAD軟件的發(fā)展呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢(shì),先后涌現(xiàn)出“緯地三維道路設(shè)計(jì)系統(tǒng)”“、路線大師”、“EICAD”“、海地”等優(yōu)秀國產(chǎn)道路CAD軟件及“橋梁博士”、“橋梁大師”“、橋梁通”等優(yōu)秀國產(chǎn)橋梁CAD軟件。CAD軟件的普及不僅表明我國路橋設(shè)計(jì)人員的從業(yè)水平整體較高,而且表明我國的路橋設(shè)計(jì)已經(jīng)初步符合“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。隨著快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)被運(yùn)用于路橋設(shè)計(jì)和施工,通過數(shù)值模擬與仿真分析,設(shè)計(jì)師們能夠更精準(zhǔn)地模擬路橋建造過程中的各種工況、路橋建成后的結(jié)構(gòu)、外觀和功能,設(shè)施在臺(tái)風(fēng)、地震及其他突發(fā)條件下的運(yùn)行表現(xiàn),路橋設(shè)施對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響以及視覺效果,便于方案在“全壽命周期”的時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行綜合比較。
2.2智能檢測(cè)設(shè)備和無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)的動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制
在路橋設(shè)計(jì)完成、施工完成、投入運(yùn)行后,對(duì)路橋的定期維護(hù)和修養(yǎng)就成為保證其使用壽命的關(guān)鍵。智能檢測(cè)設(shè)備和無損檢測(cè)技術(shù)不僅可以使維護(hù)人員輕松發(fā)現(xiàn)裂縫和伸縮縫,及時(shí)進(jìn)行維修防護(hù);而且這些設(shè)備技術(shù)還使工程的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理成為可能,從而降低運(yùn)營成本。根據(jù)“耐久性設(shè)計(jì)”與“全壽命設(shè)計(jì)”的理念,運(yùn)營維護(hù)期間發(fā)現(xiàn)的問題一般會(huì)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)者,以便分析成因,從而在以后的設(shè)計(jì)中有所借鑒。此外,針對(duì)保養(yǎng)維護(hù)期間發(fā)現(xiàn)的問題,設(shè)計(jì)師們根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)往往會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。例如,假設(shè)某所橋梁的整體設(shè)計(jì)壽命為100年,然而各部件的使用壽命并不可能達(dá)到100年。根據(jù)物料特性,橡膠支座壽命最多為20年,拉索壽命僅為15年,拉索的護(hù)套壽命為18年,鋼結(jié)構(gòu)的最佳油漆保護(hù)期為15年。設(shè)計(jì)師在對(duì)零部件進(jìn)行替換、修理、加固時(shí)應(yīng)該充分考慮到技術(shù)與材料的升級(jí)換代,靈活調(diào)整原來擬定的加固方案。在傳統(tǒng)的路橋設(shè)計(jì)理念中,設(shè)計(jì)工作是“一勞永逸”的:隨著施工完成、設(shè)備投入使用,設(shè)計(jì)人員的使命就完成了。然而,在引入“動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制”的“全壽命設(shè)計(jì)”中,設(shè)計(jì)人員是始終負(fù)責(zé)的。及時(shí)地反饋和調(diào)整機(jī)制不僅有助于提高設(shè)計(jì)人員的水平,更有利于維護(hù)道路橋梁的使用壽命。
1.1車輛荷載的效應(yīng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析在對(duì)比、分析各種數(shù)據(jù)和方案后發(fā)現(xiàn),實(shí)際測(cè)量正常運(yùn)行的車隊(duì)更符合車輛荷載的實(shí)測(cè)計(jì)算。在選擇橋型結(jié)構(gòu)時(shí),以效應(yīng)比值進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì),相對(duì)來說要求就沒有那么嚴(yán)格,所以說,主要是計(jì)算橋型結(jié)構(gòu)中的簡(jiǎn)支梁和多跨連續(xù)梁。計(jì)算簡(jiǎn)支梁和多跨連續(xù)梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應(yīng),具體的分析步驟如下:①按照國家制定的標(biāo)準(zhǔn),在不同的橋型結(jié)構(gòu)、跨徑、效應(yīng)等計(jì)算的效應(yīng)容本中,抽取一定比例的樣本。②以一年的運(yùn)行狀況為周期,一百年的周期為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),由公式求得:FM(x)=[F(x)]T=[F(x)]100.取FM(x)的某一分位值除以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載效應(yīng)的計(jì)算值,就可以得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載效應(yīng)比值的無量綱參數(shù)Ks,這里取FM(x)的0.05和0.95分位值,即取[F(x)]100=0.5和[F(x)]100=0.95計(jì)算。2004年,國家在頒布的新規(guī)范中廢除了四級(jí)汽車車隊(duì)荷載,新規(guī)范中規(guī)定了公路Ⅱ級(jí)和公路Ⅰ級(jí)(即分別相當(dāng)于1989規(guī)范中的汽-20級(jí)和汽-超20級(jí))。為了使車輛的荷載效應(yīng)計(jì)算更為簡(jiǎn)便,在精簡(jiǎn)車輛荷載等級(jí)的原則上,刪除了車隊(duì)荷載布載,并對(duì)車輛荷載和車道荷載采用了局部效應(yīng)計(jì)算和整體效應(yīng)的計(jì)算方式。
1.2新規(guī)范對(duì)重載交通車輛荷載的改進(jìn)分析
1.2.11989規(guī)范和2004規(guī)范的荷載計(jì)算對(duì)比在我國2004年頒布的新規(guī)范中,確定了橋梁沖擊系數(shù)是采用結(jié)構(gòu)基頻的方式?jīng)Q定的,從根本上改變和制約了1989規(guī)范中“橋梁沖擊系數(shù)中是通過計(jì)算跨徑來決定的”的要求。針對(duì)1989規(guī)范中只考慮原材料和跨度的因素,在2004規(guī)范中加入了橋型、連接方式和截面等結(jié)構(gòu)基頻等因素作為參數(shù),從質(zhì)量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質(zhì)。也就是說,為了更加科學(xué)地設(shè)計(jì)橋梁,只要抓住結(jié)構(gòu)基頻的本質(zhì),保持基頻是固定的,無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區(qū)別,橋梁本身的動(dòng)力本質(zhì)都沒有大變化。
1.2.2修訂了對(duì)橋?qū)挼囊鬄榱耸褂?jì)算更加科學(xué)化、明確化,我國在2004年的新規(guī)范中加入了針對(duì)不同等級(jí)的道路、橋梁設(shè)計(jì)的車速測(cè)算,并且在設(shè)計(jì)橋梁寬度時(shí),依據(jù)車速對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣就對(duì)我國在1989年的規(guī)范中“橋?qū)捴饕且勒丈綆X、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋?qū)挕钡囊?guī)定有了更進(jìn)一步的說明,使其更加明確。
1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時(shí)代的發(fā)展,為了使道路、橋梁更能適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的變化,在我國頒布的新規(guī)范中,在精簡(jiǎn)了四級(jí)汽車車隊(duì)荷載的基礎(chǔ)上,用公路Ⅱ級(jí)和公路Ⅰ級(jí)(即分別相當(dāng)于1989規(guī)范中的汽-20級(jí)和汽-超20級(jí))來取代和明確車輛荷載的計(jì)算方式。為了能夠更加簡(jiǎn)單和科學(xué)地計(jì)算車輛的荷載效應(yīng),改進(jìn)了車隊(duì)的荷載布載。其中,車輛荷載是指局部效應(yīng)計(jì)算,車道荷載是指整體效應(yīng)計(jì)算。
2橋梁設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
橋梁設(shè)計(jì)最主要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在于結(jié)構(gòu)分析的到位與否以及結(jié)構(gòu)方案制定得是否合理,其次是構(gòu)件與連接的設(shè)計(jì),為保證安全性,所有設(shè)計(jì)都必須采用規(guī)范要求的安全系數(shù)和可靠指標(biāo)。在現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)中,不少設(shè)計(jì)者并沒有為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全性,而從設(shè)計(jì)到施工再到使用整個(gè)過程上進(jìn)行全面綜合的考慮。
2.1重視結(jié)構(gòu)耐久性
我國大約從20年前開始重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性,當(dāng)時(shí)僅僅局限于從材料的角度,利用模擬實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行研究,雖然也取得了不少的成果,但要想與時(shí)俱進(jìn),在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)飛躍,必須適當(dāng)?shù)馗淖兯悸?,從結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)上來分析改善橋梁的耐久性。同時(shí)要考慮到施工人員的接受度、操作方式和實(shí)際完成情況,重視細(xì)節(jié)處理。在研究結(jié)構(gòu)計(jì)算方法時(shí)不僅要考慮橋梁總體構(gòu)造,還要將自然災(zāi)害、交通事故等偶然因素包括在內(nèi)。
2.2對(duì)疲勞損傷的進(jìn)一步研究
橋梁在投入使用后,由于幾乎每時(shí)每刻都在承受車輛以及風(fēng)帶來的荷載,而這些荷載都屬于動(dòng)荷載,這會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力不斷變換,一般橋梁在建造過程中采用的都是混合材料,其或多或少都會(huì)存在一些微小的縫隙,而這些縫隙長(zhǎng)期受到變化應(yīng)力的作用,極有可能逐漸發(fā)展、合并,最終形成橋梁表面的宏觀裂紋,影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,例如在橋梁工程中被廣泛使用的鋼筋砼,由于其抗拉性能差,往往會(huì)出現(xiàn)裂縫,這就是累積造成的橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷,若不及時(shí)有效地采取措施處理和控制,將會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)脆性斷裂等災(zāi)難性的后果。疲勞損傷在早期是很難被檢測(cè)和發(fā)覺的,所以必須重視這項(xiàng)研究,防范于未然。
2.3橋梁的超載問題
目前國內(nèi)超載現(xiàn)象屢禁不止,車輛超載對(duì)橋梁造成的損害不容忽視。由于超載,作用于橋體結(jié)構(gòu)的荷載應(yīng)力增大,加劇了疲勞損傷,嚴(yán)重的甚至造成橋梁表面結(jié)構(gòu)被破壞;另外,作為橋梁安全性與耐久性的重要威脅,超載會(huì)對(duì)橋體內(nèi)部造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷,從而改變了橋梁正常負(fù)載下的工作狀態(tài),嚴(yán)重影響橋體結(jié)構(gòu)的壽命。
2.4借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)與成果
縱觀國內(nèi)現(xiàn)狀,由于施工質(zhì)量與管理水平不夠高,造成橋梁使用壽命較短,維護(hù)費(fèi)用昂貴,安全事故頻發(fā)。就目前來看,這些現(xiàn)象是有其存在的必然性的,設(shè)計(jì)人員必須正視這一點(diǎn)。在基礎(chǔ)設(shè)施條件上,我們與國外是有差別的,在設(shè)計(jì)時(shí)要采用符合國情的安全度與設(shè)計(jì)方法來調(diào)節(jié)匹配施工管理與材料工藝,主動(dòng)且有效地保證橋梁的使用性能。同時(shí),對(duì)歐美國家先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果可以適當(dāng)?shù)啬脕斫梃b。特別是在結(jié)構(gòu)體系的選材以及細(xì)節(jié)處理上,這點(diǎn)在國外做得比較到位,比如歐洲國家在建筑設(shè)計(jì)上十分重視結(jié)構(gòu)物的性能設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)內(nèi)容會(huì)考慮到結(jié)構(gòu)的裂縫和形變、受振動(dòng)的情況以及美觀性、疲勞度等,力求制造出來的成品具有美觀、強(qiáng)健、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良的性能。我國應(yīng)學(xué)習(xí)并吸取這套結(jié)構(gòu)物性能設(shè)計(jì)理論,從本質(zhì)上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)使用過程中體現(xiàn)出的服務(wù)性能進(jìn)行研究,分析其發(fā)生的規(guī)律與機(jī)理以及該性能受到弱化的原因,從而掌握并進(jìn)一步開發(fā)出適合我國國情的新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與理念。
2.5仿生材料與新功能橋梁的探索
當(dāng)今的橋梁建造技術(shù)主要得益于鋼筋混凝土材料的發(fā)現(xiàn)和使用,而這亦是源于人類對(duì)大自然天然材料庫的加工重塑。當(dāng)初園丁通過對(duì)植物根部的探索與觀察,受到啟發(fā),從而發(fā)明了鋼筋混凝土材料,對(duì)建筑行業(yè)帶來了極大的推動(dòng),在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域更是帶來了革命性的轉(zhuǎn)變。材料作為橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展不可或缺的因素,需要與時(shí)俱進(jìn)地開發(fā)與創(chuàng)新。如今倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展,在建造橋梁方面,設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)探尋如何運(yùn)用現(xiàn)有建筑材料使其發(fā)揮最大特性的方法。隨著科學(xué)的發(fā)展,仿生材料作為新生的物資,極有可能對(duì)橋梁工程改革發(fā)展的未來再一次掀起浪潮,它將完美地對(duì)傳統(tǒng)鋼筋混凝土材料進(jìn)行改良,若設(shè)計(jì)精妙,甚至可以取而代之。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該適當(dāng)融入些大自然的規(guī)律,在提升橋梁使用性能的同時(shí)豐富橋體結(jié)構(gòu)。比如利用研究自然界水消融和腐蝕的原理來設(shè)計(jì)研發(fā)橋梁防水材料與涂裝層材料;新型蓄光型自發(fā)光材料憑借其優(yōu)良的“自給自足”特性已廣泛用于公路標(biāo)志,設(shè)計(jì)師可嘗試將其運(yùn)用于橋梁涂裝上,結(jié)合各種染色料,使橋梁結(jié)構(gòu)白天充滿豐富的色彩感,到了夜間可自發(fā)光照明,從而取代原始的電力照明,大大降低了能耗,實(shí)現(xiàn)了橋梁的可持續(xù)發(fā)展。
具體的設(shè)計(jì)過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進(jìn)行。前者是控制結(jié)構(gòu)在喪失服務(wù)能力臨界狀態(tài)時(shí)的承載能力、設(shè)計(jì)的基本原則是要求荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值,必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值。利用荷載安全系數(shù)、材料安全系數(shù)及工作條件系數(shù)來考慮不確定因素作用下的結(jié)構(gòu)總體的安全儲(chǔ)備,是一個(gè)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。可以認(rèn)為是對(duì)安全性要求的保證。后者控制結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)時(shí)應(yīng)力、裂縫和變形小于一定的限值,對(duì)應(yīng)于適用性的要求。
暫且不論這些控制方程和計(jì)算理論是否完全合理,它們至少從定性和定量的形式上保證了安全性和適用性兩項(xiàng)要求,而對(duì)于經(jīng)濟(jì)、美觀的要求則沒有具體的指標(biāo)進(jìn)行衡量。當(dāng)然,在方案設(shè)計(jì)和評(píng)審階段會(huì)考慮到經(jīng)濟(jì)和美觀的要求(中小橋梁主要關(guān)注經(jīng)濟(jì)性,而大型和特大型橋梁對(duì)美觀問題越來越重視);但需要指出的是該階段對(duì)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估往往是只注重考慮建設(shè)成本,而對(duì)于后期的養(yǎng)護(hù)、維修等的長(zhǎng)期綜合成本缺乏考慮,因此這種評(píng)估經(jīng)常是比較片面的。一個(gè)典型的例子是斜拉橋的換索問題。由于目前技術(shù)水平的限制,斜拉橋拉索的平均使用壽命在20年到30年之間,也就是在其服役期期間至少要進(jìn)行一次換索,如果考慮到后期換索的巨大投入,那么在跨度1000米以下的橋型競(jìng)爭(zhēng)中,懸索橋與斜拉橋在經(jīng)濟(jì)性方面的差距將大大減小。
現(xiàn)在,國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,有這樣的傾向:設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少;重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài),而結(jié)構(gòu)在整個(gè)生命周期中最重要的卻恰恰是使用時(shí)的性能表現(xiàn);重視結(jié)構(gòu)的建造而不重視結(jié)構(gòu)的維護(hù)。實(shí)際上,目前的橋梁設(shè)計(jì)中,對(duì)于耐久性更多的只是作為一種概念受到關(guān)注,既沒有明確提出使用年限的要求,也沒有進(jìn)行專門的耐久性設(shè)計(jì)(從材料、結(jié)構(gòu)措施及設(shè)計(jì)程序上上保證耐久性,并明確聲明在何種維護(hù)和使用條件下,橋梁具有哪種程度的耐久性)。這些傾向在一定程度上導(dǎo)致了當(dāng)前工程事故頻發(fā)、結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短的不良后果;也與國際結(jié)構(gòu)工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢(shì)相違背;也不符合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)和綜合經(jīng)濟(jì)性(考慮結(jié)構(gòu)建設(shè)、使用、維護(hù)等整個(gè)周期的費(fèi)用)的要求。
橋梁安全性、耐久性差的主要原因
1)施工和管理水平低
國內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌,已使工程界對(duì)橋梁安全性問題倍加關(guān)注。一般的看法認(rèn)為當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。對(duì)于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌,多是由于施工質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,典型的問題包括材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等;也有個(gè)別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的管理問題,更是對(duì)橋梁安全造成致命的損害。
而大量的橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí),出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化;特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的耐久性不足的問題,這也與施工質(zhì)量低下有重要關(guān)系,典型的問題有鋼筋保護(hù)層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場(chǎng)的嚴(yán)重的構(gòu)件開裂問題(主要原因包括:水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力施加不合理等)。這些施工上的缺陷雖然短期不會(huì)對(duì)橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響,但卻會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。
2)設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善
在承認(rèn)施工存在問題的同時(shí),也不可否認(rèn),在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域,特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進(jìn)的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案,其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計(jì),并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。
許多設(shè)計(jì)人員往往只滿足于規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要,而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足,冗余性??;有的計(jì)算圖式和受力路線不明確,造成局部受力過大;有的混凝土強(qiáng)度等級(jí)過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄;這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性,會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。不少橋梁、雖然滿足了設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度要求,僅用了5~10年就因?yàn)槟途眯猿隽藛栴}影響結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問題,設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。
不同的環(huán)境和使用條件、不同的設(shè)計(jì)對(duì)象都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)體系提出不同的布局和構(gòu)造等方面的要求。規(guī)范再詳細(xì)也不能包羅本應(yīng)由設(shè)計(jì)人員解決的各種問題、規(guī)范更新得再快也適應(yīng)不了新認(rèn)識(shí)、新技術(shù)、新材料快速發(fā)展對(duì)結(jié)構(gòu)提出的各種新的要求。因此,合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了滿足規(guī)范的要求外,還要求設(shè)計(jì)人員具有對(duì)結(jié)構(gòu)本性的正確認(rèn)識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)確的判斷。
需要改進(jìn)和努力的方向
1)應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題
橋梁在建造和使用過程中,一定會(huì)受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,并要承受車輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時(shí)橋梁所采用材料的自身性能也會(huì)不斷退化,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化。在大跨橋梁領(lǐng)域,國內(nèi)從上世紀(jì)80年代以來,修建了大量的斜拉橋;雖然迄今為止出現(xiàn)倒塌或嚴(yán)重?fù)p害的例子很少,但已經(jīng)有多座橋梁因?yàn)槔鞯哪途眯詥栴}而不得不提前換索,既影響了使用又增大了經(jīng)濟(jì)損失。
需要指出的是,很多這類問題與沒有進(jìn)行合理的耐久性設(shè)計(jì)有關(guān),這也促使人們重新認(rèn)識(shí)橋梁的耐久性問題。大量的病害實(shí)例也證明,除了施工和材料方面的原因,影響結(jié)構(gòu)耐久性的決定性因素是來自構(gòu)造上(也即設(shè)計(jì)上)的缺陷。
國內(nèi)從上世紀(jì)90年代開始重視了對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的研究,也取得了不少成果。這些研究大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度進(jìn)行的,對(duì)如何從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的角度及如何以設(shè)計(jì)和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很少有人研究。而且,長(zhǎng)期以來,人們一直偏重于結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的研究,卻忽視了對(duì)總體構(gòu)造和細(xì)節(jié)處理方面的關(guān)注。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著本質(zhì)的區(qū)別,目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。
國外的橋梁設(shè)計(jì)有鑒于耐久性不足導(dǎo)致的嚴(yán)重?fù)p失,近年來十分重視提高結(jié)構(gòu)物的耐久性并將其作為重要的設(shè)計(jì)原則,統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié),強(qiáng)調(diào)使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修,以保證橋梁的安全使用、盡可能地減少維修費(fèi)用,取得了較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)際上,國內(nèi)外的研究和實(shí)踐都表明,結(jié)構(gòu)耐久性對(duì)于橋梁的安全運(yùn)營和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。
2)重視對(duì)疲勞損傷的研究
橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載都是動(dòng)荷載,會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力,不但會(huì)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng),還會(huì)引起結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷。
由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續(xù)的,實(shí)際上存在許多微小的缺陷,在循環(huán)荷載作用下,這些微缺陷會(huì)逐漸發(fā)展、合并形成損傷,并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋不得到有效控制,極有可能會(huì)引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測(cè)到,但其帶來的后果往往是災(zāi)難性的。
疲勞損傷過去一直被認(rèn)為是鋼橋設(shè)計(jì)中的核心問題,由鋼結(jié)構(gòu)疲勞引起的鋼材開裂案例較多,亦有不少因疲勞斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來,疲勞損傷的研究已進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu),但對(duì)于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)性能和疲勞性能的研究還需加強(qiáng)。
對(duì)疲勞損傷的研究不僅僅指對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)而言,事實(shí)上橋梁結(jié)構(gòu)常常由于某些關(guān)鍵部位的局部疲勞失效而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效,例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。
3)充分重視橋梁的超載問題
汽車超載主要有三種情況:其一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營;其二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計(jì);另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計(jì)荷載的變化和交通量的增加;后者是車輛使用者違法超載營運(yùn),后兩種超載現(xiàn)象在我國公路運(yùn)輸中較為普遍。
橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇,甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面,由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù),將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化,從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。例如,混凝土橋梁一直被認(rèn)為具有足夠的耐久性,但在汽車超載作用下,可能發(fā)生開裂;裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合,但由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部已經(jīng)受到損傷,構(gòu)件的開裂彎距降低、剛度下降;于是在正常使用荷載作用下,本來不該開裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形。這些都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的使用性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響,因此除了交管部門要加強(qiáng)管理外,也需要對(duì)超載帶來的后果進(jìn)行研究、分析。
4)積極借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)和成果
國內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)存在的主要問題是結(jié)構(gòu)正常使用性能差(指與設(shè)計(jì)期望相比,可歸結(jié)為適用性能差,包括橋梁的過大振動(dòng)、線形不平順、接頭跳車、結(jié)構(gòu)開裂和過大的變形等)、耐久性和安全性差(包括使用壽命短、維護(hù)費(fèi)用高、安全事故較頻繁等)。這些問題的產(chǎn)生固然與目前國內(nèi)施工質(zhì)量和管理水平較低有關(guān),但平心而論,既然這種現(xiàn)狀不能在短期內(nèi)得到解決,那么作為工程設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該在正視這一問題的前提,充分考慮到現(xiàn)階段的施工和管理水平和材料工藝水平,采用適當(dāng)?shù)陌踩?、適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法來保證橋梁使用性能的達(dá)到,這才是更為主動(dòng)和有效的方法。特別是橋梁存在的耐久性和安全性問題很多與結(jié)構(gòu)體系或使用材料選擇不合理及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)有關(guān)。