关于桥梁工程中的连接与约束

关于桥梁工程中的连接与约束

李幸

四川公路桥梁建设集团有限公司公路三分公司

摘要:桥梁中的连接和约束对于整个桥梁结构有着非常重要的作用,随着我国桥梁发展与人们对桥梁结构的认识,渐渐开始对桥梁体系中的连接形式和约束有更加合理的理解和应用,并且淘汰一部分存在明显缺陷的连接形式,取而代之的是更安全、经济、合理的连接装置。本文主要对桥梁结构中的连接和约束进行阐述和对某些存在问题提出一些想法和建议。

关键词:桥梁结构;连接;约束;新发展方向;

0引言

连接是桥梁结构中最普遍的存在方式,构件的连接可以保证力在不同结构中的传递,能使得构件之间相互联系,协同受力。约束则是阻碍构件朝着某一方向自由移动或转动的一种装置。合理的连接和约束的共同工作才能使得整个桥梁结构受力均匀,传力合理,两者在设计、施工、运营阶段起着相当关键的作用。

1对连接和约束的认识

1.1连接

桥梁结构中的连接在施工和运营阶段承受着许多荷载,如:工作机械荷载、自重、人群荷载等各种恒载和活载的作用,需要通过正常的连接来将荷载传递给地基,保证桥梁工作的正常进行。各种桥梁中连接位置的装置应该具有:

力学性能:良好的力学性能,要能够满足设计的刚度和变形,和一定的协调性。

安全性:要拥有足够的强度,承载能力和抗断裂的性能。

耐久性:有足够的耐腐蚀、抗疲劳、抗开裂等性能。

经济性:材料易制作,能减少造价,生产周期短。

桥梁中常见的连接有:牛腿、拱梁连接、斜拉桥拉索锚固和悬索桥中的鞍座、主缆与梁、锚碇以及吊杆的连接等。

其他的连接有:钢与钢的焊接连接、钢与钢之间的高强度螺栓连接、钢和混凝土之间的钢混组合段连接等等,随着桥梁技术的发展,桥梁中的连接也面领着越来越多的挑战和问题。

1.2约束

约束主要有柔索约束、光滑面约束、光滑铰链约束、固定约束四大类,而在桥梁中的约束主要是通过支座的形式来表现的。支座主要用于约束桥墩和上部结构,使桥上的荷载通过支座传递到桥墩再到基础,同时支座能约束墩台与上部结构的位移,而且当温度变化、混凝土收缩徐变的时候适应其位移变化。固定的约束能传递水平和竖向力,活动的约束只能传递竖向力。

在桥梁施工过程中要保证安全施工和良好的质量,正确使用约束是必不可少的。,临时约束结构的设置在悬臂浇筑过程中起着重要作用。临时的约束设置方式有:

在承台上设置临时支墩。

采用墩顶和主梁0#快之间设置临时支座和临时固结。

当桥墩不高、水不深、方便搭接时,可以采用支架式固结措施。

当桥高、水深时,采用围建在墩身上部的三角形支架作为梁端的临时支撑。

2连接与约束的改进

2.1螺栓构件连接的问题

在如今的桥梁中,高强度螺栓已经替代了其他很多的连接形式成为主要的连接方式。随着桥梁建造技术的复杂,采用高强度螺栓连接的接头排数和列数很多。加上质量因素和环境因素的影响,时间的推移,高强度螺栓也会出现很多病害。因此我们面临着长排长列的螺栓接头性能和非正常断裂等许多问题的考验。

2.2高强度螺栓连接的改进

高强度螺栓在受到局部荷载作用,冲击荷载以及不均匀的剪力作用时,在孔边垫圈的范围内出现的摩擦力最大。摩擦性高强度螺栓接头的承载力取决于设计时的状态,最理想的状态就是各个螺栓能完全参与工作,所以我们实在设计方面一定要重视对模型的精确分析,考虑到各种不利荷载带来的局部受力情况。

造成高强度螺栓非正常断裂的因素有:

1.雨水、污水对螺栓的腐蚀作用。

2.在生产质量的上的缺陷,出厂时存在初偏应力或弯曲应力。

3.在服役期,受力不均匀,活载作用下产生弯曲应力。

4.热处理工艺不当造成材料性能低劣、不合格。

影响高强度螺栓耐久性的因素很多,为了保证其耐久性,需要对高强度螺栓进行质量检测、控制,提高接头处的设计技术,充分考虑应用阶段的不利情况,做好对螺栓的维护工作等方面综合实现。为确保高强度螺栓的安全、耐久等要求,需要进行高强度螺栓在服役期间的病害和非正常断裂评估及病害处理措施研究,完善并提高有关连接,结构损伤的进一步探索,最大限度的减少病害所带来的问题。

3对桥梁设计与旧桥改造的启发

最早的桥梁来源于大自然,当时人类通过小桥得到了食物。到后来,人类开始对桥梁的类型和体系进行了分类,建造桥梁的技术也日益发达,并要求能满足大家的审美观念。旧桥主要有石板桥,石拱桥,后面研发到混凝土桥梁,到现在的刚构桥、斜拉桥等复杂桥梁。

桥梁的发展与创新必须要以结构受力合理为基础,以满足功能要求为前提。对于以后的新桥梁设计一定是围绕美学、新材料、新工艺、大跨度方向发展,并不一定是非常复杂的结构形式,但是值得肯定的是未来的桥梁会更加简洁,受力更加合理,更加经济,更加安全,更加耐久,更加环保。这种桥梁的实现,还需要更多奋进的年轻学者参与进来,共同研究开发。

4小结

本文通过对桥梁连接、存在的一些问题和对未来桥梁的启发做了简单的叙述。桥梁中连接约束形式繁多,各个构件都有它所存在的意义,我们应该正确深刻认识它的本质,改善它的不足来提高质量。因此关注连接中存在的问题和研究解决的方案,对于桥梁技术的进步和确保各个构件的安全、耐久、使用和经济方面极其重要,我相信在不久的将来,人类会解决大部分现在尚未解决的问题,实现新一代的桥梁建设。

参考文献:

[1]尹俊.桥梁中临时约束的施工与设计[J].西部探矿工程,2006(02):233-234+238.

[2]徐海鹰.关于桥梁中一些连接问题的思考[A].中国钢结构协会(ChinaSteelConstructionSociety)、国家钢结构工程技术研究中心(NationalEngineeringResearchCenterforSteelConstruction).'2013中国钢结构行业大会论文集[C].中国钢结构协会(ChinaSteelConstructionSociety)、国家钢结构工程技术研究中心(NationalEngineeringResearchCenterforSteelConstruction):中国钢结构协会,2013:5.

[3]王宗伟,李志雷.浅谈桥梁结构体系的变化与创新[J].四川水泥,2017(10):14.

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