桥梁结构试验检测（精选9篇）
桥梁结构试验检测 篇1
桥梁结构的健康检测
桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有重要位置.桥梁的.检测是保证桥梁安全运营的重要手段.本文对我国目前桥梁结构检测情况进行阐述和分析,并列举了桥梁健康检测技术和结构整体损伤的整体检测方法.
作 者：王志坚 李田田 杨丹 作者单位：中国矿业大学(徐州)建筑工程学院刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(14)分类号：U4关键词：桥梁健康 检测技术 检测方法 结构
桥梁结构试验检测 篇2
1.1 我国桥梁结构的检查与检测现状
“七五”期间我国交通部开展对桥梁的管理系统进行开发, 形成国内桥梁的管理系统。该技术以现有的桥梁为对象, 依靠桥梁工程师对其作出定期检查, 将结果根据不同结构或者构建权重来打分, 对数据进行统计分析后就能知道桥梁现状等级。该技术能够提升对桥梁信息准确度, 并增强对桥梁的监控, 对桥梁发生的各种问题, 制定有针对性的养护与加固对策。2004年, 国家重修关于公路桥涵的养护规范, 在新规范中详细规定经常、定期和特殊三种不同检测间隔时间, 检测的内容与方法, 结合桥梁构建损毁程度, 该损毁对其结构功能影响程度与损毁发展等三方面, 综合考虑与分析所有构件损毁给其整体结构带来的影响, 提出具有综合性特点的评定方法, 结合该方法中的评分情况, 把桥梁分成五个等级, 再结合不同级别提出合理的养护措施。
1.2 国外桥梁的结构检查与检测现状
1987年在美国纽约州的一座公路桥建造失败了, 该州交通部对失败原因进行系统评估, 对桥梁制定一套综合性的管理与安全体系, 首次对塌桥原因作出系统评估。该体系组成了该州交通局制定的政策, 确保桥梁安全与管理决策的重要举措。
2 桥梁检查与其结构的检测
2.1 桥梁结构的检查
桥梁检查有日常巡查与定期检查两种, 日常巡查是一月一次, 日常巡查时能够较好的掌握桥梁的结构情况, 发现问题时能够采取针对性措施, 保证桥梁结构的功能是正常的, 巡查人员是公路养护人员或者桥梁管理人员。定期检查, 每隔3年到5年进行一次, 对桥梁结构的技术情况进行定期的动态数据采集, 并列入管理系统, 对评定桥梁功能、制定具体的维修计划给出基础数据 (让那些有检查经验, 受过专门培训、熟悉桥梁设计等其他方面知识养护人员负责) 。
2.2 桥梁的结构检测
结构检测以桥梁检查为基础, 通过对其结构变形、动力参量、裂缝与损害等方面检测, 验证桥梁的强度、刚度、耐久性与动力性等方面是否达到安全运营要求。桥梁检测和评估有很大实际意义, 桥梁建设是很复杂的工程, 耗时耗材, 所以在使用过程中要加大检测与维护力度, 使其使用年限不断增加。桥梁现场检测时要做到全面、细致和深入, 了解与掌握它的使用现状、缺陷和损伤, 并通过相关技术手段深入了解缺陷与损伤性质、部位、严重程度和趋势等其他情况, 方便找出缺陷和损伤的部位与原因, 进一步评价缺陷和损伤给桥梁性能与承载力造成影响作出预测, 这也给桥梁维护和加固提供及时和科学的数据资料。对桥梁进行全面检测, 还能准确和系统性地收集桥梁的技术数据, 作为其档案的内容, 有效充实其数据库, 给桥梁管理提供所需的理论与数据支持。此外, 通过使用科学的检测方法, 在重要的位置与时间段设置长期的检测设备来确保桥梁检测系统的有效建立, 保证桥梁的安全运营, 从而实现在确保行车质量前提下, 尽可能发挥桥梁的经济效益与社会效益。
2.3 桥梁检测依据
桥梁检测是桥梁管理中的重要环节, 在桥梁建设中有重要作用, 也是保障桥梁质量的前提与基础, 所以应该适用检测依据。现在应该建立健全检测方面法律体系, 这样给桥梁质量管理提供必要的依据。政府始终对桥梁检测都很重视, 颁布多个检测标准与规范, 给国内桥梁检测提供重要依据。现在用的较多的标准与规范包括《公路技术规范》《大跨径桥梁试验》《桥涵养护规范》《公路鉴定办法》等。
2.4 检测主要内容
结构检测, 除了日常外观检测外, 定期对桥梁状况进行检测。和桥梁检查不同, 这是要由专业人员选择专门的仪器设备来完成, 要求采取无破损检测方法对桥梁作出全面检测, 并准确记录数据, 检测完找出损毁部位与损毁程度, 准确评估损坏引起的后果和其耐久性与承载力, 使用科学计算与预测隐藏的缺陷给桥梁结构造成的危害。同时, 选定较好的维修方案。特殊情况检测桥梁的特殊检测内容有这几个方面内容, 不能找出桥梁的病害原因与承载力时需要对其作出特殊检测。对于找到病害桥梁在加固维修前, 也要进行技术上的检测, 通过获得有关数据作为维修时的依据。此外, 受到自然灾害以后要对桥梁实施碱性的技术检测, 利用检测结果评估它的损害程度以方便根据相应检测内容及时做好桥梁的维修与加固。
3 对桥梁进行荷载试验方式检测
需要的荷载试验项目, 荷载试验对混凝土桥梁有针对性, 大多被用来对其检测。混凝土桥梁荷载试验有对新建大跨度桥, 尤其是采用新结构与新材料、新工艺的桥梁, 要及时对其实施荷载试验。其次有特种车辆的检测中, 为检测按轮位与轴重实施模拟试验的检测。此外, 对于修复、改建或者加固旧桥作出荷载检测, 用这种方法检验桥梁工程效果。荷载试验分类有两种:静载试验与动力试验, 主要是根据荷载性质来分的。来分的。同时结合加载数量和标准荷载比值可以分成基本荷载、重荷载与轻荷载三种荷载试验。荷载试验准备。试验前尽量收集桥梁设计和施工资料, 这些数据对鉴别桥梁情况和选择试验荷载、安排测点等有重要意义, 原始数据对于测试数据是对比分析时的基准数, 所以试验前要认真做准备。
4 结语
桥梁建设迅速发展, 为社会经济的发展作出了巨大贡献。但是桥梁质量事故每年都在增加, 这对人们敲响了警钟, 桥梁检查与桥梁结构检测水平迫切需要提高。为使桥梁能够安全使用, 一定要重视对其进行检测和检查, 提高对桥梁的管理水平, 掌握试验数据的处理与分析方法, 通过检测程序、项目和方法达到对桥梁质量进行有效控制目的。
参考文献
[1]李鹏.浅谈桥梁检查与桥梁结构检测[J].工程技术, 2011 (22) :64-65.
桥梁上部结构检测要点分析 篇3
关键词：桥梁检测;上部结构;要点分析
中图分类号：TU723 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）03-0152-01
在我国交通运输事业不断发展的现阶段，交通量的日益增加使得桥梁的负荷也日趋加重;由于受到施工工艺、设计标准和自然气候等因素的影响，使得桥梁在经过长期的使用会出现老化和损坏现象，其自身的结构安全性和通行能力受到了严重的影响，如何加强对桥梁结构的质量检测和安全监测已经成为工程领域研究的热点问题。
上部结构作为桥梁的重要组成部分，对于充分发挥桥梁的实际功能，促进城市经济的健康发展具有十分重要的现实意义。
1 工程项目概述
在某省的一A高速公路全线共有桥梁185座，其中特大桥6座、大桥79座、中桥86座、小桥14座;另一B高速公路全线共有桥梁335座，其中特大桥4座、大桥145座、中桥184座、小桥2座;这两条高速公路的桥梁类型主要包括了预应力砼空心板、钢筋砼连续箱梁、预应力砼组合箱梁、钢筋砼现浇实心板、预应力砼连续箱梁、系杆拱桥以及双塔单索面预应力砼斜拉桥等，结构体系主要包括了连续和简支两种类型，为了保证人们出行的安全，现对这些桥梁统一进行上部结构的检测。
2 桥梁上部结构检测内容
上部结构是桥梁的主要承重结构，由众多的基本构件所组成，上部结构中常见的病害为承重构件病害和支座病害两种，通常情况下，是先根据表观检测的结果来确定桥梁的实际登记，然后再结合桥梁的运营实际情况和相关单位的具体要求来进行荷载试验。
①桥梁上部结构的检测内容主要包括以下内容：
②梁端头、地面是否出现损坏的现象，箱型梁内部是否存在积水，通风是否良好;
③砼结构有无出现裂缝、锈蚀、钢筋外露、表面风化以及渗水等问题，确定有无因碱集料反应而导致整体网裂的问题;
④预应力钢束锚区域的砼是否出现破裂，砼表层是否出现纵向裂缝;
⑤支座组件中的活动支座是否灵活、其他构件的清洁度是都良好，且有无出现错位和断裂的问题，实际的位移量是否正常;
⑥盆式橡胶支座所固定的螺栓是否断裂、螺母是否松动、防尘罩是否完好、钢盆外露部分是否被锈蚀等。
3 桥梁上部结构检测要点分析
3.1 盆式橡胶支座检测
3.1.1 盆式橡胶支座的结构
盆式橡胶支座的结构主要包括了以下三种形式：固定支座、单向活动支座和双向活动支座。双向活动支座具有竖向承载、竖向转动和多向滑动的性能;固定支座则竖向转动和承载的性能;而单向活动支座具有竖向转动、竖向承载以及单一方向的滑动性能。
3.1.2 力学性能测试
①竖向压缩变形和盘环径向变形。通过中心受压试验同时对支座的竖向压缩变形和盆环径向变形的情况进行测定，保证检验荷载力是支座设计承载力的1.5倍，并按照10个相等的增量进行逐渐的加载。首先，在实验支座安装就位之后，检查支座的中心线和试验机的压力线是否保持重合;其次，在支座的顶板和底板位置处要分别均匀的装设四只百分表，对支座的竖向压缩变形情况进行检测，并在盆环口上相互垂直的直径方向位置处同样装设四只百分表来对盆环径向变形情况进行检测;再次，对试验机的压力缓慢的增加至支座的设计承载力，然后再缓慢的卸载至0，反复预压操作三次;最后，进行试验加载，先施加给支座一个较小的初始压力，分别准确的记录下千斤顶和百分表的初始读数，然后将检验荷载按照10等分逐级施加，加载到检验荷载之后，将其卸载至初始压力，并对残余的变形情况进行测定，结果选取三次试验的算术平均值。
②支座摩阻系数的测定。在对支座的摩阻系数进行测定时，应该选择支座承载力≤2 MN的双向活动支座，或者是选用厚为7 mm，直径为80～100 mm的聚四氟乙烯板试件进行代替，并且采用双剪试验方法进行测定，将试件在第一次滑动时所出现的摩阻系数作为初始的静摩阻系数，再次对试件进行加载时，其摩阻系数会迅速的降低，并且逐渐趋于一个稳定数值，将这个数值作为稳定后的静摩阻系数。在对支座的摩阻系数测定中，在支座的储脂坑内应该涂满硅脂，试验常规温度为（21±1） ℃，预压时间为1 h，试件按30 MPa压应力计算，取第2～5次的实测平均值。
3.1.3 试验结果的判定
经过试验检定，在竖向设计荷载的作用下，支座的压缩变形值的大小应该大于支座实际总高度的2%，而盆环的上口径方向变形程度不应该大于盆环外径大小的0.5%，另外，支座的残余变形量也不应该超过实际总变形量的5%;在对支座荷载力卸载后，如果其残余变形量超过了变形总量的5%，就应该重新进行反复试验，如果残余变形量没有出现增长或消失的情况，则说明支座的质量合格;实测荷载、盆环径向变形以及竖向压缩变形曲线三者之间应该线性关系;实际测得的支座摩阻系数应该≤0.01，若重复试验之后的摩阻系数仍然>0.01，则说明该支座不合格。
3.2 超声法检测混凝土缺陷
3.2.1 布置换能器
接收换能器对于最早到达的脉冲分量能够实现准确的检测，一般情况，脉冲分量是纵向振动的前沿，其所传播出的最大能量的方向是垂直发射换能器的表面，但是也会在其他一些方向检测到通过混凝土实现传播的脉冲，所以可以按照以下三种方法来布置换能器：其一，直穿法：两只换能器对面布置;其二，斜穿法：两只换能器在相邻面布置;其三，平测法：两只换能器布置在同一表面之上。
3.2.2 检测混凝土缺陷
①混凝土的均匀性检测。当构件内部或者各构件之间的混凝土出现不均匀时，就直接导致脉冲速度的差异，且这种差异又与质量具有紧密的关系，因此要选择能够均匀布置混凝土结构一定体积的若干个测点，且相邻测点之间的距离控制在200～500 mm之间，测点布置时应该避开与声波传播方向相一致的钢筋。
②混凝土结合面的质量检测。在前后两次浇筑间隔时间>3 h的混凝土之间会形成的接触面，称为混凝土结合面。在利用超声波对混凝土结合面进行质量检测时，其测点的确定和被测部位应该满足以下几方面的要求：其一，在测试前，对混凝土结合面的具体位置和走向问题要明确，切实提高测点布置和被测部位的准确无误;其二，对于结构的被测部位而言，其应该具有能使声波出现迟缓或斜穿结合面的一对相互平行的测试面;其三，测点的布置，应该尽量的避开平行声波的传播方向中的预埋铁件和主钢筋。
③不密实区和空洞检测。在对混凝土不密实区和空洞进行检测的时候，要根据被测结构的实际情况进行合理布置换能器。为了有效的提高测试的灵敏度，当桥梁结构的测试距离较大时，可以在测试区域内部中平行于出侧面的位置处适当的钻取测试孔，并将测试孔的直径大小控制在40～50 mm，而测试孔的深度则根据被测试的实际情况确定，对于结构侧面而言，尽可能使用较厚的振动换能器，并用黄油进行耦合。
4 结 语
综上所述，在桥梁建设不断发展的当下，桥梁结构的形式和功能逐渐呈复杂化方向发展，且经过长期的使用，桥梁结构会不可避免的出现各种各样的损伤，而桥梁结构检测是保证桥梁正常使用的主要措施之一。在对桥梁上部结构检测时，要根据桥梁的实际情况在选择最适宜的检测技术，对桥梁的承载性能进行正确的评估，为维修和加固工作提供科学的指导依据，以促进我国桥梁领域的可持续发展。
参考文献：
[1] 胡鹏.公路桥梁结构检测技术分析[J].建筑工程技术与设计，2015，（7）.
桥梁结构试验检测 篇4
试题
一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）
1、焊缝质量检测用5号注射针与压力表相接，用打气筒充气，当压力达时所需压力时，停止充气。一般保持该压力时间不少于（），说明焊接良好。A．5min B．1min C．2min D．10min
2、沥青黏稠性较高，说明沥青__。A．标号较低 B．高温时易软化 C．针入度较大
D．更适应我国北方地区
3、钢筋接头采用搭接焊时，接头双面焊缝的长度不小于（）d。A．5 B．5 C．8 D．10
4、填隙碎石基层压实质量用__表示。A．压实度 B．压实系数 C．固体体积率 D．密度
5、砂土的容许承载力可按照__确定。A．密实程度 B．压缩模量 C．液性指数 D．液限比
6、公路工程试验检测机构被评为丙级、乙级后须满（）且具有相应的试验检测业绩方可申报上一等级的评定。A．半年 B．1年 C．1年半 D．2年
7、进行排水工程管道基础及管节安装时，基础混凝土强度达到__MPa以上时，方可进行管节铺设。A．1.5 B．2.5 C．4 D．5
8、钢绞线锚具组装件静载试验：先用张拉设备加载至钢绞线抗拉强度标准值______测量试验台座组装件钢绞线标距、千斤顶活塞初始行程，然后以______加载速度分4级加载至钢绞线抗拉强度标准值的20%、40%、60%、80%，达______后锚固，持荷______h，逐步加大荷载至试件破断，记录锚具各零件相对位移，钢绞线锚具组装件内缩量（）。A．10% 100MPa/min 80% 1h B．10% 80MPa/min 80% 2h C．10% 100MPa/min 80% 2h D．10% 80MPa/min 80% 1h
9、立方体抗压强度标准值是混凝土抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的概率不超过（）。A．15% B．10% C．5% D．3%
10、混凝土标准养生的温度为__。A．20℃±2℃ B．20℃±3℃ C．25℃±2℃ D．23℃±2℃
11、为了提高石灰工业废渣的早期强度，可外加__水泥。A．2%～3% B．3%～4% C．1%～2% D．3%～5%
12、误差的来源有__。A．装置误差 B．环境误差 C．人员误差 D．方法误差
13、在用标准烘干法烘干含有机质大于5%的土时，应将温度控制在______范围。A．105～110℃ B．200℃以上 C．60～70℃ D．150℃以上
14、某位移测点，加载前读数为2.1mm，加载达到稳定时读数为10.8mm，卸载后达到稳定时读数为3.2mm，则其残余位移为__。A．1.1mm B．3.2mm C．5.5mm D．2.1mm
15、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004)中规定，根据建设任务、施工管理和质量检验评定的需要，应在施工准备阶段将建设项目进行划分，共划分为三级，其中没有__。A．单位工程 B．分部工程 C．单项工程 D．分项工程
16、含水率低于缩限时，水分蒸发时土的体积为： A．不再缩小 B．缩小 C．增大 D．不详
17、作为评定结构或构件混凝土强度质量的抗压试块，应在__制作。A．施工现场 B．浇筑点 C．试验室 D．拌和站
18、饱和分含量增加，可使沥青稠度______；树脂含量增加，可使沥青的延性______。
A．降低，降低 B．增加，增加 C．增加，降低 D．降低，增加
19、块石形状应大致方正，厚度应不小于（）。A．15cm B．20cm C．25cm D．18cm 20、弯矩控制无铰拱设计，加载检测最大拉应力时，其应变片贴在__。A．拱顶下缘 B．拱顶上缘 C．拱脚下缘 D．拱脚上缘
21、有关密度试验叙述有：①测定密度常用的方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。②环刀法适用于细粒土。③蜡封法适用于坚硬易碎的土。④对含有碎石的土层或人工填土层无法用环刀取样，则可在现场测点挖一测坑采用现场坑试法测定其密度。⑤灌水法适用于细、砂、砾类土。⑥灌砂法适用于粗、巨粒土。其中正确的有______。A．①②③④⑤ B．①②③④
C．①②③④⑤⑥ D．①②③④⑥
22、在质检机构等级评定中，公路工程综合类与水运工程材料类各设__个等级。A．1 B．2 C．3 D．4
23、在锥入深度与含水量关系图上，锥入深度为______对应的含水量为液限。A．10mm B．20mm C．30mm D．25mm
24、下列有关承载板法测土的回弹模量的叙述，正确的是__。A．预压进行1～2次，每次预压1min B．每级加载时间为1min，记录千分表读数 C．卸载1.5min时，再次记录千分表读数
D．土的回弹模量由三个平行试验的平均值确定
25、水泥细度检验是采用筛析法为__μm。A．40 B．60 C．80 D．100
二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、工程质量评定等级分为__。A．优良 B．中等 C．合格 D．不合格
2、半刚性基层的下列四个实测项目中，规定权值为2的是__。A．压实度 B．平整度 C．宽度 D．横坡
3、测定石料抗冻性试验方法有：__ A．直接冻融法 B．冻融劈裂法 C．浸水马歇尔法 D．硫酸钠坚固性法
4、橡胶支座抗压弹性模量试验，正式加载时按__MPa一级逐级加载。A．1 B．2 C．4 D．10
5、《公路工程质量检验评定标准》为交通部行业标准，其适用范围可以是__。A．新建二级公路 B．改建二级公路
C．新建高速、一级公路 D．三级公路改建工程
6、土的级配曲线坐标组成是：__ A．横坐标为粒径对数 B．纵坐标为通过百分率 C．双对数坐标 D．半对数坐标
7、质监机构在监督检查中发现检测机构有违反本规定行为的，可以__。A．予以警告 B．限期整改
C．列入违规记录并予以公示 D．不再委托其承担检测业务
8、公路水运工程质量事故鉴定、大型水运工程项目和高速公路项目验收的质量鉴定检测，质监机构应当委托通过计量认证并具有__的检测机构承担。A．甲级资质
B．乙级及以上资质 C．丙级及以上资质
D．或者相应专项能力等级
9、半刚性基层透层油渗透深度的测试步骤为__。①用水和毛刷(或棉布等)轻轻地将芯样表面粘附的粉尘除净。②将芯样晾干，使其能分辨出芯样侧立面透层油的下渗情况—③用钢板尺或量角器将芯样顶面圆周随机分成约8等份，分别量测圆周上各等分点处透层泊渗透的深度(mm)，估读至0.5mm，分别以di(i=1，2，…，8)表示。A．②③① B．③①② C．①②③ D．②①③
10、质监机构实施监督检查时，有权采取以下措施：__。
A．查阅、记录、录音、录像、照相和复制与检查相关的事项和资料 B．检查检测机构和检测人员试验检测活动的规范性、合法性和真实性
C．发现有不符合国家有关标准、规范、规程和本办法规定的试验检测行为时，责令即时改正或限期整改
D．进入检测机构的工作场地(包括施工现场)进行抽查
11、对含有少量碎石的黏性土，欲求其天然密度宜采用__。A．环刀法 B．灌砂法 C．蜡封法 D．筛分法
12、承载板法测土的回弹模量时，预压应进行__。A．1min B．1～2min C．2min D．3min
13、喷射混凝土用水必须是无杂质的洁净水，污水、pH值小于__的酸性水均不得使用。A．7 B．6 C．5 D．4
14、实验室间比对是按照预先规定的条件，由两个或多个试验室对相同的或类似的被测物品进行检测的__。A．组织 B．实施 C．评价 D．鉴定
15、塑性混凝土的坍落度范围为__。A．小于10mm B．大于160mm C．100～150mm D．10～90mm
16、反映光源光通量在空间各个方向上分布特性的指标是__。A．光谱光效率 B．光强 C．照度 D．亮度
17、混凝土的劈裂强度是测定混凝土立方体试件的__。A．抗压强度 B．抗劈强度 C．抗拉强度 D．抗剪强度
18、钢和铁的主要区别是含碳量不同，其划分界限为__。A．1% B．2% C．3% D．5%
19、进行桥梁动载试验时，试验的测试仪器主要包括__。A．测振传感器 B．光线示波器 C．磁带记录仪 D．信号处理机
20、石料抗冻性试验测试项目包括__。A．抗压强度 B．耐冻系数 C．质量损失率 D．吸水率
21、消费者有权就产品质量问题__。A．向产品的生产者查询 B．向产品的销售者查询 C．向工商行政管理部门申诉 D．向产品质量监督部门申诉
22、测含有石膏和有机能质土的含水率时，烘箱的温度可采用______。A．75℃ B．100℃ C．105℃ D．65℃
23、贝克曼梁的杠杆比一般为__。A．1:1 B．1:2 C．1:3 D．1:4
24、固结快剪的特征是：__ A．法向力作用下，土样不排水固结 B．剪切力作用下，土样不排水固结 C．法向力作用下，土样排水固结 D．剪切力作用下，土样排水固结
25、滤膜测尘法中滤膜的优点是__。A．电荷性 B．憎水性 C．吸水性 D．耐酸性
钢结构桥梁质量控制 篇5
做好组织与验收工作(1)准备工作。钢结构桥梁安装工程施工组织设计重点内容有:计算钢结构构件和连接件数量;选择安装机械;确定流水程序;确定构件吊装方法;确定质量标准、安全措施;特殊施工技术。(2)质量验收工作。钢构件的加工已实行工厂化生产,钢构件的进场质量验收就非常重要,构建进场除了按明细表核查数量,并进行外观、几何尺寸、合格证检查外,还检查以下资料:钢材材质的复试单(需原件);钢材的材质证明;构件的无损检测报告(需原件)。
进场材料在加工前,对其出厂合格证、质量保证书、批号、化学成分和力学性能进行逐项验收,并按国家现行的有关标准及施工规范进行抽检试验,试验合格后方可使用。另外,用于结构焊接的焊接材料必须具有出厂合格证,并且符号国家的有关规定,而且还必须和所焊接的钢构件相适应。
对主要焊缝。特别是对接焊缝或设计要求的焊缝,在焊缝焊接结束后应及时进行检测。焊缝的检测方法主要有外观检查和检测仪器检验,仪器检测有超声波探伤、x射线探伤、磁粉探伤等检验方法。焊接检测实行严格的三级质量管理体系,采用了施工过程检测、施工单位自检、建设单位抽检三检严格把关,通过检测来检查焊缝质量是否达到设计要求,对于不合格的应作返工处理直至合格。
桥体除锈防腐。钢表面涂装时不允许表面有潮气和冷
凝水;钢和混凝土表面不允许有松软物、尘灰和油污等附着物;结露期或其它恶劣气候,不得进行涂装施工。酚醛、醇酸、油性漆不允许在气温5℃以下、相对湿度80%以上条件下施工;无机富锌、环氧沥青漆不允许在气温10℃以下、相对湿度80%以上条件下施工。钢表面清理至油漆涂装的时间间隔,室外作业时不超过4h,室内作业时不超过80%在喷涂锌、铝层时,应在钢表面清理后4h内进行,且热喷后2h内涂装头道漆或中间层两道油漆涂装的时间间隔,当前道漆膜尚未彻底干燥时不得涂装第2道,但间隔时间亦不应超过7d。超过时,涂层表面应用细砂纸打磨成细致毛面。在涂装作业中不管机械喷涂还是人工涂刷,涂料应具有相应的施工粘度。为此涂料中可加入适量稀释剂。稀释剂的品种及数量应与施工方式和涂料体系相适应,不能乱用,数量适量;对于已配好的涂料,不容许施工现场临时任意掺加稀释料。
螺栓安装质量的控制钢结构工程中螺栓连接一般用高强度螺栓和普通螺栓。(1)普通螺栓连接:安设永久螺栓前应先检查建筑物各部位的位置是否正确,精度是否满足《钢结构工程施工质量及验收规范》(GB50205-2001)的要求。永久性的普通螺栓,每个螺栓一端不得垫2个以上垫片,并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后外露螺纹不应少于2个螺距。螺栓孔不得用气割扩孔。
随着我市经济持续发展和机动车保有量的快速增长以
及城市道路交通的大规模建设。我国钢结构桥梁建设仍存在着数量不足,布局不均衡,管理力度不够,景观效果欠佳等问题。作为设计人员应在设计形式上有所突破,施工单位严控质量关,为人民创造一个安全、舒适的交通环境。
桥梁检测内容有哪些？ 篇6
一、常规定期检测:包括桥面系检测、上部结构检测、下部结构检测，
二、结构定期检测：包括混凝土强度检测、混凝土碳化深度检测、钢筋位置及混凝土保护层厚度检测。
三、水下构件检测：对水下桩基混凝土脱落、裂纹、露筋、空洞、机械损伤等病害进行探查，并录像。
四、承载能力鉴定：通过承载能力鉴定判定现阶段桥梁的承载能力能否满足设计要求，
五、长期监控点布设及首次观测：为了长期观测桥梁墩台、主梁在车辆作用下的变位情况，从而对桥梁的安全性进行分析,在桥梁关键位置布置监测点，并对监测点进行首次观测。
桥梁结构试验检测 篇7
1 工程概况
某桥为一座全长180 m的简支T梁桥,单孔跨径20 m,共9跨。桥面宽为净9 m+2×1.0 m(人行道),双车道布置。每孔桥上部结构由5片钢筋混凝土T型梁组成。该桥设计载荷为:汽车—20级,挂车—100级。
2 静载试验
静载试验是通过测试桥梁结构在试验荷载作用下的控制截面的应变、位移或裂缝,分析判定桥梁的承载能力。
2.1 试验内容
1)主要控制截面在中载及偏载试验加载下的挠度测试。
2)主要控制截面在中载及偏载试验加载下的应变测试。
2.2 测试截面
根据结构对称性,结合大桥的实际损伤及现场情况,选择靠近A城市的第1孔(0号台～1号墩之间)作为荷载试验孔,确定最不利的跨中截面作为应变、挠度及动态测试截面。
2.3 测点布置
1)应变测点布置:应变测点沿横桥向布置于Ⅰ—Ⅰ断面,混凝土应变测点共布置8个,分别布置于T梁底缘,T梁翼缘根部,钢筋应变测点3个,测点分别布置于Ⅰ—Ⅰ断面T梁底缘,如图1所示。2)挠度测点布置:采用百分表观测结构竖向变位。沿横桥向布置于Ⅰ—Ⅰ断面,挠度测点共布置5个,测点布置如图2所示。
2.4 试验荷载及荷载布置
实桥静载试验的目的是检验结构的承载能力是否达到设计要求。根据《公路旧桥承载能力鉴定办法(试行)》的规定,静力试验荷载的效率系数η取值范围为1.05≥η≥0.8,则有:
其中,Sstat为试验荷载作用下,检测部位变位或内力的计算值;S为设计标准活荷载作用下,检测部位变位或内力的计算值;δ为设计取用的动力系数。
为了保证试验的有效性,根据各测试截面的内力与挠度影响线,按最不利位置加载,在保证各测试截面试验荷载效率系数η至少达到0.80以上的条件下,此次静载试验选用两辆380 kN载重汽车,每辆车前轴重60 kN,后轴重320 kN。加载车轴距如图3所示。
静载试验共两种工况,荷载布置情况如图4所示。
2.5 试验结果
1)挠度检测结果:实测挠度与理论计算结果见表1。
2)应变检测结果:实测应变与理论计算结果见表2。
3 动载试验
1)自振特性测试。自振特性的测试采用脉动法,通过对拾振器拾取的响应信号进行谱分析,可确定桥梁的自振频率和模态,再将功率谱进行细化处理,利用半功率点带宽法求得桥梁的阻尼比。实测前三阶频率见表3。一阶实测阻尼比为D1=0.053 8。
2)动荷载响应测试。动荷载响应测试的主要目的是模拟在各种行车条件下,桥梁的动力响应以及实测桥梁的冲击系数。活载冲击系数根据记录的动挠度(或动应变)按下式算得:
其中,Smax为动载作用下该测点最大挠度(或应变)值;Smean为相应静载作用下该测点最大挠度(或应变)值;
Hz
其中,Smin,Smax分别为相应的最小与最大挠度(或应变)值。
动载试验采用下面两种荷载工况(见表4)。
工况一:无障碍行车,一辆310 kN试验车以30 km/h匀速通过;工况二:无障碍行车,一辆310 kN试验车以40 km/h匀速通过。
4 桥梁质量分析
1)该桥的实测挠度应变比理论计算的挠度应变小,且都没有超出规范的规定,说明该桥的实际刚度比理论计算的刚度要大。2)实测频率与理论计算频率比较吻合,而且比理论计算的频率大,实测的一阶阻尼比为0.053 8,说明该桥具有一定的抗振能力,且阻尼比较大,耗散能量的能力强,桥梁振动衰减较快,桥梁结构不容易产生疲劳。3)实测冲击系数1+μ=1.071 2,较计算值1.285 2小,说明该桥具有一定的抗冲击能力。
5 结语
通过对预应力混凝土T型五梁装配式简支梁桥的静动荷载试验,在荷载效率系数η满足《规范》所规定的0.8<η<1.05前提条件下,试验桥梁满足设计强度要求,检测桥跨的变位符合设计刚度规定,因此,所测桥跨质量良好,其承载能力达到汽车—超20级,挂车—120级要求。
摘要：对某桥进行了成桥静力和动力荷载试验及分析,通过现场静动力荷载试验,测得其各种力学指标和性能指标,并与理论计算的结果及相应规范的要求进行比较,从而对桥梁的整体性能和结构安全做出评价,以确保桥梁的主体结构处于完好的技术状态和良好的使用状态安全运营。
关键词：桥梁,静动载试验,动力响应
参考文献
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桥梁结构研究及优化设计发展 篇8
【关键词】优化设计 发展 损伤识别
随着交通建设事业的蓬勃发展，桥梁服役年限日渐增长，桥梁结构中会不可避免地出现表面和内部缺陷，这些缺陷往往具有很大的危险性，如果管养和维护不好，桥梁的寿命将会大大缩短，甚至会发生突然的破壞，造成人民生命财产损失。因而桥梁建筑已不单纯作为交通线上重要的工程实体，而且常作为一种空间艺术结构物存在于社会之中，这就对桥梁结构的设计提出了更高的要求。我国铁路部门过去对铁路桥梁的疲劳问题进行了很多研究，也取得了一些研究成果，实际上，桥梁结构的疲劳破坏是桥梁结构设计中的一个非常重要的问题。
1. 什么是桥梁结构健康监测
我们知道，交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生，对桥梁结构进行健康监测应运而生，那么到底什么是桥梁结构健康监测呢？桥梁专家介绍:桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证;对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。因此从这些方面看，桥梁结构健康监测的范围是非常广的，我们对此需要有正确的认识！
2. 桥梁结构的现状及设计
城市桥梁结构体系的发展经过了漫长的历程。一般来说，传统的桥梁结构分为五大类：梁式桥、拱式桥、刚构桥、斜拉桥和悬索桥。桥梁结构与理论研究的进展，生产技术水平的提高及结构材料的进步密切相关，因此结构形式随着社会的进步在不断变化着。而近年来,信息和交通运输业越来越成为推动地区和国民经济,提高综合国力的主要力量,各类城市都增大了基础建设的投入,架桥铺路。使桥梁建设的蓬勃发展促进了桥梁结构的改良和更新。目前桥梁结构的现状是：首先桥梁的组合或混合结构体系在不断的更新。城市桥梁中，不同体系的组合结构已经开始显现，例如部分斜拉桥，斜拉拱桥及拱梁组合桥等。这其中，部分斜拉桥的应用较为成功，其构造特点是在连续梁中支点处设置短索塔，其塔高只有斜拉桥索塔高度的一半左右，斜拉索通过矮索塔上设置的转向块索鞍对主梁产生竖向支反力和水平压力。主梁承受大部分荷载效应，而斜拉索只承担小部分荷载，对主梁起到一定的帮扶作用，它克服了连续梁结构受力方面的弱点，使连续梁支点处负弯矩大大降低。其次是新材料及材料组合应用非常的多。我们知道，新材料的发展会带来新设计思路，利用材料组合进行设计便是一种途径，根据结构不同部位受力情况配置不同材料，以便充分发挥各自特性，取得较好的经济效益。近年来，高强度纤维材料以其优良的特性开始应用于桥梁维修加固之中，效果显著，相信随着成本的降低，会不断扩大应用范围，与其他材料一起建造更为经济有效的桥梁。最后是美学因素将会对桥梁结构的选择产生绝对性的影响。除了传统的拱桥以外,斜拉桥和悬索桥由于造型优美,标志性强,迅速加进到城市桥梁建设之中。城市内建造斜拉桥,独塔形式的视觉冲击力最强,单索面的应用会使全桥更加简洁壮丽。
那么桥梁结构的设计又有什么内容呢？我们知道，桥梁设计是一个复杂的，系统的工程。需要丰富的理论知识，并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。因此在桥梁设计过程中仍然有许多重大的问题需要解决。首先在设计中要解决的就是轻型桥台的问题，众所周知，轻型桥台台身体积较小，多为直立的薄壁墙，两侧设有用于挡土的翼墙，也可以将侧墙做成斜坡。因此在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁，上部结构与桥台通过锚栓连接，构成四铰框架结构系统，并借助两端台后的被动土压力来保持稳定是比较实用的。其次就是钢筋混凝土的薄壁桥台设计。一般来说，常用的薄壁轻型桥台有悬臂式、扶壁式、撑墙式、及箱式等，由带扶壁的前墙和侧墙以及水平底板构成，挡土墙则是由前墙和间距为2.5～3.5m的扶壁组成。对它的设计需要非常认真。再次是埋置式桥台设计。根据桥梁专家的介绍，埋置式桥台又可分为肋板式桥台、桩柱式桥台和框架式桥台。台身埋置于锥形护坡中，大大减小了桥台所受的土压力，桥台的体积也相应减小。但是由于台前护坡是用片石（或混凝土）作表面防护的一种永久性设施，存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能，因此，设计时必须进行强度和稳定性验算。最后我们当然也要把桥头路基沉降、滑动验算也要考虑在内。首先，路基沉降过大、桥头跳车、台背和梁端过早损坏，加大竖向土压力及负摩阻力，造成桥台盖梁开裂及桩基不均匀下沉、路面开裂及路基渗水，促使路基失稳。其次，由于路基滑动使桥台所承受的水平土压力已远大于计算值，对于桥头高路基和处于改河、填沟段或路基外不远处有沟、河的，更要注意深层滑动的验算。因此在设计时要充分注意，以免发生安全问题！
3. 桥梁结构的损伤识别
桥梁结构是一个要素和结构复杂、具有生存环境和结构功能的动力学系统。系统研究思路已应用于桥梁结构损伤识别和健康监测，通过主动施加外部能量来实现对系统的控制。桥梁结构的损伤识别是通过试验和计算机来实现对结构的建模。桥梁结构可以看作是一个处于一定环境中的桥梁结构，一定的输入对应一定的输出，通过对系统输出和输入的分析，可以实现对桥梁结构损伤的判断和识别。对这样一个识别首先应确立一个桥梁整体监测的方法，对桥梁在使用年限内工作特性的变化进行全面深入的研究，建立客观同一的桥梁状态评估标准。所以整个技术的成功开发乃至结构目标的最终实现有赖于更好地结合系统自身的要素、结构和系统工作环境。因此在具体实现桥梁结构系统的损伤识别时，我们在当前主要有以下几方面的工作：第一是针对系统输出：开发和应用以无线通讯技术为手段的数据采集系统；发能适用于交通荷载风荷载及定点测试荷载的传感器最优布设技术；第二是针对系统输入和输出的反向分析：采用动态边界子结构原理，开发以结构模型修正法为基础的结构损伤识别技术；研究非线性结构模型的时域评估方法及系统识别技术；寻找更适合桥梁监测的新指纹；开发桥梁观察与监测收据管理系统及决策专家系统；综合良态建模技术，改善有限元模型修正方法；第三是系统分析的终端应用：根据观察与监测的结果分析剩余的承载能力；建立桥梁安全准则及能用于桥梁整个寿命过程经济评价的估价模型。这样才能让桥梁结构的损伤识别工作做好！
结语
我们国家自从改革开放以来在交通业上已经取得了飞速发展，特别是桥梁工程的建造，为其注入了巨大的活力。因此我们一定要做好桥梁结构研究及优化设计发展工作，为我国的交通运输业发展做出自己的贡献
参考文献：
[1]黎旭东.《桥梁结构探析》[M].人民交通出版社,2010.
[2]刘志义.《浅谈组合结构桥梁》[M].建筑工程，2009.
[3]欧汉声，张志刚.《桥梁结构研究及设计》[M].科技信息，2007.
大跨度桥梁结构选型调研报告 篇9
摘 要: 大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其他的一些新型的桥式,如全索桥、索托桥、斜拉—悬吊混合体系桥、索桁桥等等。其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。本文针对大跨度桥梁结构选型和设计这一问题做了综合性的总结和归纳。
关键词: 大跨度桥梁;斜拉桥;悬索桥;桥梁造型设计;1 引 言 世纪90 年代以来, 随着世界经济和科学技术的高速发展, 大跨度桥梁的建设出现了前所未有的高潮。目前, 悬索桥的最大跨径已经达到1 991m , 斜拉桥的最大跨径达到890 m。随着桥梁跨径的逐步增大, 桥梁结构的柔性化趋势日趋明显, 桥梁结构的安全性、行车舒适性、架设方便性等一系列问题开始变得愈来愈突出。如何更好地解决伴随着桥梁跨径长大化而出现的这些问题, 成为21世纪世界桥梁工作者共同面对的挑战。本文简要回顾了大跨度桥梁的发展历史, 对现有大跨度桥梁建设的成就与问题进行了系统的分析, 在此基础上, 提出了有关大跨度桥梁设计的一些新构想, 希望对未来桥梁设计的发展有所帮助。2 现代斜拉桥的发展与演变 2.1 早期的斜拉桥
斜拉桥由索塔、拉索、主梁三部分组成。从历史上看, 影响斜拉桥发展的技术因素主要有三个第一, 力学分析手段的进步。第二, 材料性能的改进。第三, 施工技术的发展。从力学分析的角度讲, 斜拉桥属于多次超静定体系, 在没有电子计算机帮助的条件下, 手工进行力学分析相当复杂。现存的早期斜拉桥中, 较有代表性的是1867 年建造的新加坡Cavenagh 桥和1874 年建造的伦敦Albert桥。二十世纪五、六十年代, 斜拉桥获得了较快的发展。1955 年, 瑞典建成了主跨183m 的Stromsund桥;1959 年, 联邦德国建成了主跨302 m 的Severin桥。早期建造的斜拉桥有两个比较显著的特点: 一是单柱式索塔比较多;二是斜拉索很少2.2 密束斜拉体系的出现
随着有限元技术的发展和计算机技术的普及, 高次超静定结构的力学分析开始变得简单易行。1967 年, 联邦德国建成了主跨280m 的Friedrich2E2bert 桥, 从此拉开了密束体系斜拉桥建设的序幕。通过将导入拉索的预应力分布式地传递给主梁, 可显著减小梁中的弯矩, 并且易于采用悬臂法进行施工。因此, 密束体系斜拉桥的出现加速了斜拉桥跨度, 特别是预应力混凝土斜拉桥跨度的迅速增长。1986 年, 加拿大建成了主跨465 m 的An2nacis 桥;1991 年, 挪威建成了主跨530 m 的Skaron2sundet 桥。
二十世纪九十年代, 世界斜拉桥的建设进入了一个鼎盛时期。1993 年, 中国建成了跨度位居当时世界第一的主跨602 m 的上海杨浦大桥;1995 年,法国建成了主跨856 m 的Normandy 大桥;1999 年, 日本建成了跨度位居世界第一的主跨890m 的多多罗大桥。九十年代的大跨度斜拉桥建设有两个特点: 一是大部分出现在中国;二是倒Y 型和分离式倒Y型(有文献称之为钻石型)索塔被广泛采用。倒Y型和分离式倒Y型索塔的广泛使用, 既有技术方面的原因, 也有审美习惯和技术传统的影响, 下文将对此做具体的分析。2.3 斜拉桥索塔的造型与选择
索塔的形态可以多种多样, 需要指出的是, 索塔的形态通常和斜拉索的配置密切相关。如果采用单索面, 则通常会选用单柱塔或倒Y型塔。单柱塔可能存在的问题主要有两点: 一是从人体工程学的角度看, 如果桥面不是太宽的话, 单柱塔相对宽大的塔柱会对汽车驾驶员的运动视线产生一些阻断,给人某种程度的压迫感。二是从建筑美学的角度看, 由于单柱塔上塔柱和下桥墩的剖面尺寸有时相差悬殊, 给人以整体不协调的感觉.单索面的使用通常有两个前提条件: 一是主梁(桥身)要有固定拉索的中央分割带;二是主梁本身要有比较大的抗扭刚度。虽然采用单索面的日本鹤见翼大桥, 其主梁跨度达到了510 m , 但对于大多数桥梁设计师来说, 在设计大跨度斜拉桥时, 处于技术和心理感受两方面的考虑, 他们通常更倾向于选择双索面布置。和单索面桥构造上最接近的是双侧单索面桥, 即在桥面的两侧各布置一根互不相连的塔柱, 每根塔柱独立张拉出一面索。象荷兰的Waal 大桥这样采用双根单柱桥塔的斜拉桥实际上并不多见, 原因有技术方面的, 也有心理感受方面的。从技术的角度看, 由于垂直索面的结构刚度相对比较弱, 风载作用下存在发生振动发散的可能。从心理学的角度看, 设计师通常更倾向于结构在横桥向存在某种形式上的连接。一方面是出于结构受力方面的考虑, 另一方面是出于寻找视觉上的支撑, 两种因素汇合起来的结果, 使设计师们更倾向于用横梁将两根独立的单柱联接在一起, 以形成垂直于桥面纵轴的框架型桥塔支撑体系。当横梁在塔顶将两根独立的单柱联接在一起时, 便形成了门型桥塔。而当横梁在塔的中部将两根独立的单柱联接在一起时, 便形成了H 型桥塔。将门型桥塔的塔柱向内侧倾斜至极限,可形成倒V 型桥塔;将H 型桥塔的塔柱向内侧倾斜至极限, 则形成了倒A 桥塔。究竟是什么原因促使设计师纷纷将塔柱向内倾斜? 塔柱向内倾斜的直接好处是什么? 不利之处在哪里? 有什么办法能够平衡兼顾, 扬长避短。加斜拉索的最初目的是给主梁提供一个竖向支撑, 从而减小主梁由于重力荷载而产生的竖向弯矩和变形, 使主梁在跨度增加的同时, 并不显著增加梁的内力和变形。仅从抵抗重力荷载的角度考虑, 索平面应尽可能地和主梁平面垂直, 以保证斜拉索在沿桥向(纵向)铅垂面上的投影, 和水平面的夹角最大。因此, 单柱塔、双根单柱塔、门型塔和H 型塔是该条件下比较合适的塔型选择。但实际面对的问题是, 主梁除了要承受竖向重力荷载外, 还必须承受横向风荷载等其它方向的荷载, 并且横向风荷载的影响程度随主梁跨度的增加迅速增长。从力学分析的角度看, 要有效地抵抗横向风荷载, 索平面应和主梁平面保持比较适当(注意, 不是最大)的夹角, 以保证索力在横桥方向上的投影, 有比较合适的大小。因此, 此时的最优塔型,应当是适度扁平的倒V 型或倒A 型桥塔。随着桥面宽度的增大, 相对扁平的倒V 型和倒A 型桥塔, 会使桥墩基础的占用空间增大。比较简单的解决办法有两种: 一是在增大塔柱陡度的同时增大索力;二是将柱塔在主梁以下向内收缩间距, 形成所谓的钻石型塔身。显然, 抵抗竖向重力荷载和抵抗横向风荷载对最优塔型的要求存在一些矛盾。另外, 大跨度斜拉桥还需要考虑抗扭曲的问题。综合几个方面的因素, 人们发明了一种最简单和最直接的解决办法, 即在倒V 型(包括钻石型)桥塔的顶部向上增加一根垂直立柱, 并将斜拉索锚固在新增加的垂直立柱上。倒V 型桥塔加垂直立柱形成的新塔型, 就是目前在大跨度斜拉桥建设中广
泛采用的倒Y型桥塔
当桥梁跨度比较大的时候(500 m～600 m 以上), 倒Y型桥塔中的垂直立柱会变得比较粗, 结果使桥塔沿桥向和横桥向的风阻大大增加。降低桥塔风阻的最简单、也是最实用的办法之一, 是将倒Y型桥塔中的垂直立柱横桥向压扁、沿桥向镂空,也就是将立柱变成横桥向的比较细长的H 型或日型框架, 由此形成的桥梁塔型, 本文称之为分离式倒Y型桥塔。事实上, 倒A 型桥塔也可以归类为分离式倒Y型桥塔。
当桥梁跨度低于500 m 时, 同样可以采用分离式倒Y型桥塔。分离式倒Y型桥塔近年来得到广泛采用的原因主要有以下几点: 一是桥塔本身的造型比较美观;二是对桥面宽度变化的适应能力比较强;三是垂直立柱分离使正桥向原先存在的索面空间闭合状态被打破, 由此形成的开放式视觉空间,可以有效降低倾斜索面对行车人视觉可能产生的压迫感。
从拓扑关系看, 分离式倒Y型桥塔可根据变形路径的不同, 退化演变为倒Y型、H 型和门型桥塔中的任何一种。换句话说, 从分离式倒Y型塔型出发进行结构拓扑优化, 可以发现目前已知常用塔型中的最优塔型。
斜拉桥的跨度最大能够达到多少是人们非常关心的一个话题。在正面回答这个问题之前, 我们先分析一下影响斜拉桥跨度急速增大的因素主要有哪些。显然, 有技术方面的因素, 也有经济和美学方面的因素。事实上, 正是多因素的复合限制了斜拉桥跨度的急速增大。从力学的角度看, 斜拉桥跨度急速增大带来的主要问题是: 第一, 由于斜拉索索力的水平分量需由主梁中的内力来平衡, 随着斜拉桥跨度的增加, 塔处主梁根部的压应力急剧增大,因此, 主梁的抗压稳定性将成为制约斜拉桥跨度急速增大的一个主要因素。第二, 长柔的拉索比较容易发生独立索振动, 加稳定索和抗风阻尼器虽在一定程度上可以缓解这一问题, 但因此付出的经济代价是否值得则有待商榷。从经济学和美学的角度看, 限制斜拉桥跨度急速增大的主要因素是: 第一, 斜拉索的最小倾斜角有一个合理的下限, 这个下限值大致在20 度左右。第二, 斜拉桥索塔的高度有一个合理的上限, 这个上限值大致在300 m～350 m左右。综合这两个因素, 我们估计斜拉桥最大可以接受的跨度应当在1 250 m～1 500 m 左右。3 现代悬索桥的发展与演变 3.1大跨度悬索桥的出现与流行
悬索桥通常由主塔、主缆、吊索、加劲梁、锚碇五部分组成。悬索桥自古就有, 但近代意义上的大跨度悬索桥则出现在十九世纪中叶。1855 年, J1A1 Roebling 建成了世界首座跨度为250 m 的铁路悬索桥。1883 年, 美国布鲁克林桥的跨度达到了486m。1931 年, 乔治·华盛顿大桥的跨度首次超过1000 m。1937 年, 跨度1 280 m 的金门大桥在美国建成。1981 年, 英国建造了跨度1 410 m 的亨伯桥。1998 年, 日本明石海峡大桥的跨度接近2 千米, 达到1 991 m。
悬索桥跨度的不断增大一方面来源于材料科技和建造技术的进步, 但最主要的原因恐怕直接来源于设计思想的根本性转变。
在近代悬索桥的发展历史上, 曾经出现过3 次比较大的设计思想变革。第一次变革出现在二十世纪初。1888 年, Me2len 提出了考虑载荷引起的变形对结构内力计算影响的挠度理论, 奠定了近代悬索桥设计的理论基础。挠度理论发现, 悬索桥的整体刚度主要由主缆的重力刚度构成, 加劲梁自身的刚度对结构整体刚度的贡献不大。因此, 随着桥梁跨度的增加, 加劲梁的高度可基本维持不变。1909 年, 采用挠度理论设计的曼哈顿桥在美国建成。
第二次变革出现在二十世纪四十年代。1940年, 美国建成了塔科玛桥。4 个月之后, 在19m·s-1的风速下, 发生剧烈弯扭振动而坍塌。塔科玛桥坍塌的事故导致了两个积极的结果: 第一, 人们开始重新审视挠度理论, 发现加劲梁保持必要的刚度, 特别是抗扭刚度十分必要。第二, 桥梁的抗风设计, 或者说桥梁的抗风稳定性问题开始引起人们的高度重视。试验发现, 风引起的扭转或弯扭耦合模态的发散性振动是导致塔科玛桥坍塌的主要原因。为加强结构的抗扭刚度, 加劲梁的高度开始出现大幅反弹, 普遍达到7 m～12 m。桁架式加劲梁几乎成了大跨桥加劲梁的固定做法。
第三次变革出现在二十世纪六十年代。塔科玛旧桥坍塌事件对桥梁设计思想的影响, 在北美和在欧洲是完全不同的。美国人的做法是采用桁架式加劲梁解决减小风阻的问题, 并将加劲梁的高度大幅增加以提高断面的抗扭刚度。英国人则认为, 改善桥梁气动稳定性的合理方式, 应当是采用合理的加劲梁剖面形式, 主要通过降低风阻和控制气流分离的办法减小扭矩, 通过将横剖面闭合的办法增加箱梁的抗扭刚度。1966 年, 英国人的设计思想在塞文桥中得以实现。当时, 塞文桥988 m的跨度虽然并不起眼, 但它首次采用的流线型扁平钢箱梁设计却使整个桥梁界产生了强烈的震撼。塔科玛旧桥垮桥事件后, 对于大跨悬索桥, 桁架式加劲梁曾被认为是最有效的加劲梁形式, 这一看法由于塞文桥的出现而开始受到人们的质疑。塞文桥的设计思想, 在土耳其的博斯普鲁斯I 桥上得以再次展现。1981 年, 英国人建造了跨度1 410 m的亨伯桥。亨伯桥不仅从美国的维拉扎诺海峡桥(, 跨度1 298 m , 建于1964 年)那里夺走了跨径世界第一的宝座, 而且在造型上的特征异常鲜明: 一是桥塔很矮, 只有155 m。二是边跨比很小, 且左右不对称(分别为0120 和0138)。
塞文桥的著名并不在于它的跨度是否曾经达到过世界第一, 而在于它首创了一个全新的设计理念。唯其如此, 著名德国桥梁设计师F1 Leonhardt认为, 塞文桥的出现标志着现代悬索桥设计风格的开始[4 ]。3.2索桥主塔的造型与选择
现代悬索桥的主塔形式主要有三种: 第一种是使用水平杆件将两根塔柱相连的刚架式;第二种是使用水平横杆和交叉斜杆将两根塔柱相连的桁架式;第三种是路面以上为刚架, 加劲梁下用交叉斜杆连接的混合式。在悬索桥(同样适用于斜拉桥)桥塔的设计中, 有几点是需要仔细处理的: 第一, 要合理安排下、中、上三个塔段的高度分割比例。依据美学原则, 类似甘蔗的节, 按由短到长顺序设置的塔段高度给人以稳重、流畅的感觉。如果做到下短上长有困难, 则应逐步减小上层塔柱的截面尺寸。第二, 如果桥面以上塔柱的高度低于桥面以下塔柱高度的2 倍,则桥面以上的塔柱间应使用单横梁。强度不够时可将顶部横梁的高度加大, 横梁下缘做成拱型曲面。第三, 桥上、桥下的塔段设计风格应当尽可能地和谐。适度的变化是允许的,只要构造上蕴涵的内在节奏和韵律不遭到破坏。第四, 需要仔细安排塔柱剖面尺寸、横梁剖面尺寸和塔高间的相对比例关系, 不要使塔柱和横梁显得过于笨重, 给人以不舒服的沉重感。
塔型设计是一门综合性的艺术, 是结构工程学和建筑美学的有机结合。塔型设计同时又是一门个性化的艺术, 她的身上不可避免地镌刻着建筑传统和设计师个人风格的烙印。前者要求塔型构造除了本身各部分之间应相互协调之外, 还必须和加劲梁的设计风格相协调。而两者的综合则可以解释一些令人费解的现象。
伊藤学发现了一个有趣的现象: 日本的大跨悬索桥比较多地采用了桁架式的塔型设计, 而欧美的同类桥梁则比较多地采用了刚架式的塔型设计。比较典型的有桁架式的日本明石海峡大桥和刚架式的美国金门大桥等。伊藤学认为,造成这一现象的主要原因是, 日本的地震和强风等横向荷载比较大, 采用桁架式的塔型设计比较经济。我们认为, 日本明石海峡大桥和美国金门大桥设计风格上的差异更多地源于设计传统和设计师的个人风格, 而不是源于地理上的差异。日本人的确喜欢使用交叉桁架式的塔型, 如日本的关门桥、南、北备赞濑户大桥、因岛大桥等, 但未必源于地理环境上的差异。第一, 金门大桥的桥位位于著名的加利福尼亚强地震带上, 并且和明石海峡大桥一样, 曾经遭受过强地震的洗礼。第二, 欧洲和美国也都有一些桁架式塔型的大跨度悬索桥, 如葡萄牙里斯本的塔古斯河桥、美国的奥克兰海湾桥、英国苏格兰福斯湾公路大桥(图15)等。第三, 日本人采用刚架式塔型的大跨度悬索桥也不少, 如日本的来岛大桥、大岛大桥、东京港彩虹桥、下津井濑户大桥等。还有一个有趣的现象: 美国人设计的桥塔比较刚劲, 而英国人设计的桥塔则比较纤柔。我们对这一现象的解释是: 美国人设计的这些桥梁采用了高度7m～12 m 的高大的桁架式加劲梁, 无论从美学还是从力学的角度看, 桥塔都应该设计得比较刚劲。而英国人设计的这些桥梁采用了高度为310 m～415 m的扁平的钢箱梁, 无论从美学还是从力学的角度看, 桥塔都应该设计得比较纤柔。事实上, 由英国人设计的香港青马大桥, 由于加劲梁的高度为717m , 其桥塔同样设计得刚劲有力(图17)。因此,对桥梁设计而言, 体现设计师的个人风格和魅力固然重要, 但桥型设计和桥梁的内在功能及与周边环境的关系保持协调则更为重要。我们的看法是, 如果采用扁平的钢箱梁为加劲梁, 则桥塔造型以采用刚架式为宜.4 结语
人类已开始向跨海工程挑战。世界上宽度在100km以内的海峡有20多处。独立于大陆之外，具有开发价值的近海岛屿无数。它们将是21世纪人类用桥梁去征服的目标。
21世纪桥梁将实现大跨、轻质、灵敏的国际桥梁发展新目标，意大利与西西里岛之间墨的西拿海峡大桥，主跨3300米悬索桥，其使用寿命200年。高强度铝合金、玻璃钢、碳纤维等太空材料将取代当代的桥梁钢、混凝土，成为桥梁建筑的主体材料，从而实现轻质目标；不同类型轻质材料组合拼装的各类新型斜拉桥、悬索桥、轻质拱桥将一跨而过大川巨流或小海湾，实现1500米以上大跨目标；桥梁上装配的计算机系统、传感器系统将可以感知风力、气温等天气状况，同时可以随时得到并反映出大桥的承载情况、交通状况。综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。
参考文献