钢结构桥（共10篇）
钢结构桥 篇1
摘要：作为我国交通设施的重要组成部分, 道桥质量的好坏, 对我国国民经济来说, 是具有直接决定作用的。道桥与其他桥梁不同, 其主要是由钢结构组成, 因此, 其对于钢结构以及焊接技术具有很好的要求, 可以说, 钢结构是否合理以及焊接技术是否完善, 直接会影响到道桥能否达标。本文主要通过分析了如何在施工设计之初设计出合理的钢结构, 同时探讨了如何在施工过程中完善钢焊接技术, 以期为施工单位提供个人建议, 促进我国道桥的发展与完善。
关键词：道桥工程,施工技术,注意事项
随着我国经济的发展, 我国的交通事业也进入了一个崭新的发展时期, 对于道桥而言, 时代提出了更高的要求, 虽然我国在道桥的钢施工结构的设计合理性上取得了显著的进步, 但是从我国实践来看, 也不难发现, 我国道桥施工钢结构与焊机技术, 与西方发达国家相比, 还存在不小的差距。如何在设计之初保证道桥施工钢结构的合理性与科学性, 如何在施工过程中完善焊接技术, 是施工单位目前面临的主要问题, 只有解决了上述两个问题, 我国道桥事业才能走出瓶颈时期, 得到进一步发展。
1 关于建设时期的钢结构建设工作
1.1 关于受力
在对道桥施工之初, 就应当对道桥的预应力予以模拟考察, 根据实验结果, 不断地调整施工设计方案, 以保证钢结构最能适应该道桥需要的受力。与其他材料相比, 钢结构具有重量轻、刚性强的特点, 是大跨度的道桥的最佳材料选择, 因此, 在大跨度或者较高的建筑物中, 选择钢作为施工材料是非常合理的。且其材质分布较为均匀, 能够承受非常大的压力, 能够满足我国当下交通业对道桥的受力的需求。因此, 在有如此好的施工材料的基础上, 如何发挥出其最大价值, 使其能够承担最大的压力, 是施工团队首先需要考虑的问题。
1.2 预应力应用
所谓预应力, 是预先对其钢结构或者混凝土结构的外部施加压力, 使得其内部产生压力的骤变, 这样可以防止钢断裂或者混凝土开裂, 因此, 预应力对于道桥施工之初具有很重要的作用, 在施工设计之初, 必须进行合理的预应力实验。
根据预应力应用的设计, 结合加工工艺, 对主要节点, 如预应力索交叉部位节点、转向器、预应力张拉支座、预应力索锁扣进行技术攻关, 深化设计, 确保预应力索结合设计的规定来布置, 确保其强度优秀, 确保稳定性高, 而且很安全。使用钢构不但能够完善它的受力体系, 同时还能优化设计, 提升总体的刚度, 降低钢的总数。除此之外对施加预应力的钢构件产生压力, 引起变形, 改变局部结构杆件受力和变形。
1.3 建设思想
道桥, 其具有自己的施工特点, 因此在施工设计之初, 就应当充分考虑到其施工特点, 不能单纯的对其钢结构予以张拉设计, 而要充分考虑其钢结构与其他建筑物之间的差异。因为, 钢构的张拉对于钢结构的影响很大, 如果不充分考虑道桥的施工设计特点, 则很可能由于不合理的张拉导致钢结构变形, 进而, 影响整个道桥工程施工设计的质量。因此, 在对道桥施工之初, 就应当充分考虑整个钢结构, 再去对道桥各个部分的预应力分段予以模拟实验, 以提出合理的、经济性的张拉方案。换言之, 钢构张拉不能随意予以张拉, 而应当充分考虑其钢结构。加工精度高、效率高、密闭性好, 故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构, 高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
2 桥墩施工工艺
对于桥墩来讲, 要使用一个模子将其设置到顶端, 这项技术是一项全新的工艺, 其有着非常多的优点, 比如建设的速率快, 而且没有建设缝, 品质较好, 建设活动安全, 强度小, 使用的材料不多, 通过具体情况我们得知其较之于一般的建设工作有着非常多的优势。
2.1 关于工法特征
墩身及托盘顶帽砼整体性好, 没有建设缝, 其品质易于维护, 其结构很简单, 而且拆装很是便捷, 机械化水平非常高, 建设速率很快, 把拼装的高空活动变为平地活动, 建设的安全性非常好。利用基顶预埋件控制模板位置, 非常的简便。对于模板来讲, 它的就位非常的精准, 而且活动便捷, 没有较大的偏差。
2.2 工艺原理
对于桥墩来讲, 要使用一个模子将其设置到顶端, 对于这种技术来讲, 它的的重点内容是模板设计相关的内容以及灌注之后的总体模板的拆卸方法。为了方便吊装, 通常是将其分节设置。圆形墩按两个半圆设计模板, 模板竖向及水平接头均采用槽钢或扁钢加强对接, 托盘顶帽模板应根据设计要求分为四部分或六部分, 模板缝用钢板胶粘接, 并打磨平整, 整套模板除托盘外无对拉筋。模板拆除可采用“顺拆法”或“倒拆法”, 不管是使用何种措施, 在设计的时候都要把墩身的高度降低一些。在立模的时候要使用木块将其对称设置, 而且木块之间要使用粘土来填充, 在拆模的时候要先把垫块拆掉, 进而将螺栓移到一边。此时模板自行的下落, 别的可以结合平时的规定来设置就可了。
3 关于建设时期的焊接工艺
焊接是道桥建设时期使用频率较多的技术方法, 它有着如下的一些优势特征。
3.1 机械装置
点焊机系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。点焊机为了适应焊接工艺要求, 加压机构采用了双行程快速气压传动机构, 通过切换行程控制手柄改变焊钳开口度, 可分为大开和小开来满足焊接操作要求。通常状态为焊钳短行程张开, 当把控制按钮切换到通电位置, 扣动手柄开关则焊钳夹紧加压, 同时电流在控制系统控制下完成一个焊接周期后恢复到短行程张开状态。
3.2 供电装置
主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前, 我们采用的焊接设备是功率二百千瓦、次级输出电压二十伏的单相工频交流电阻焊机。由于多种车型共线生产, 焊钳要焊接高强度钢板和低碳钢薄板, 焊钳枪臂要传递较大的机械力和焊接电流, 所以焊钳强度以及刚度等要合乎相关的规定, 而且要有优秀的导电特征, 而且规定其要用水来冷却, 所以选择焊钳电极臂能够承受四百千克压力的新型焊钳。
3.3 控制装置
控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流, 控制焊接电流值, 进行故障监测和处理。
结束语
由于经济高速前进, 此时的的交通行业获取了显著的成就, 道桥建设活动不管是从技术亦或是品质层次之中都获取了显著的提升, 所有的建设技术都在高速的前进, 其相关的理论知识也在不断的完善。
笔者认为当下是我国道桥事业发展的最重要时机, 因此写作了本文, 本文主要通过两部分介绍了道桥施工的两个问题, 前半部分分析了如何设计出合理的道桥钢结构, 以保证其符合我国当下交通事业对道桥的通行里的要求;后半部分分析了如何完善道桥施工的钢铁焊接技师, 以保证道桥的施工质量。笔者通过写作该篇文章, 旨在为道桥施工单位提供建议, 促进我国道桥施工的完善与发展。
参考文献
[l]张晓明.混凝土温度裂缝的成因及预防措施[J].北京工业职业技术学院报, 2006 (1) .[l]张晓明.混凝土温度裂缝的成因及预防措施[J].北京工业职业技术学院报, 2006 (1) .
[2]傅关平.常德市城区部分水泥混凝土路面损坏原因分析及解决方法[J].常德师范学院报, 2001 (4) .[2]傅关平.常德市城区部分水泥混凝土路面损坏原因分析及解决方法[J].常德师范学院报, 2001 (4) .
钢结构桥 篇2
韩江北桥主桥结构动力特性分析
文中以韩江北桥主桥五跨连续无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,论述了无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥结构动力性能分析理论.利用大型通用有限元计算软件ANSYS建立该桥空间三维分析模型.采用子空间法分析结构的动力性能.确定成桥状态下的自振频率与振型.同时利用钢管混凝土结构设计规程及相关设计理论,对该桥的动力特性进行分析.
作 者：廖泽强 LIAO Ze-qiang 作者单位：广东长宏公路工程有限公司,广东广州,511300刊 名：广东交通职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF GUANGDONG COMMUNICATIONS POLYTECHNIC年，卷(期)：20098(3)分类号：U448.2关键词：钢管混凝上拱桥 有限元法 动力特性 斜靠式
钢结构桥 篇3
【摘要】小半径弯桥的弯扭耦合效应比较明显，特别是宽跨比较大的桥梁，其恒载偏载产生的翘曲现象更突出。本文通过工程实例，结合空间计算软件midas civil对单梁模型和粱格模型进行分析对比，得出剪力柔性粱格法是计算此类桥梁的相对比较精确和方便快捷的方法。通过设置支座偏心距对结构受力影响的的研究，总结出设置支座预偏心能够有效的解决弯桥的“支座脱空”现象。
【关键词】连续弯箱梁；结构分析；支座预偏心
1、引言
随着经济的发展、城市规模的扩大，市政路网密度也越来越大，道路间的相互交叉需要设置跨线桥来解决交通流的转换。但有限的城市空间、路网远期的规划、受限的场地条件使得跨线桥呈现出弯、坡、斜、平面异形等特征。由于现浇箱梁具有线形适应性强、截面横向抗弯刚度大、抗扭能力强、整体性好的优点，因此成为小半径曲线桥中普遍使用的一种结构形式。对于半径较小、宽跨比又较大的箱梁而言，曲线内、外侧的自重差异较大，在活载偏载、温度效应、汽车离心力效应的叠加后，这种差异将更大，反应在梁端内外侧支座上其支座反力差别也较大，甚至会出现负反力，即梁体和支座脱离、梁端上翘的“支座脱空”现象。
为了保证结构能够安全、正常的使用，在工程设计上需要进行详细的计算分析，并采取措施防止这种现象的发生。目前常用的结构计算方法有平面杆系法、梁格法和空间有限元法。由于平面杆系法是将纵梁等效为具有等刚度的二维杆系单元，其不能考虑横截面的畸变，因而支座反力值误差较大，不能真实的反应结构横向受力的差异；空间有限元法是将箱梁整个截面划分成很多有限空间单元，可以很精确的得到箱形截面上每点的全部应力，但计算工作量比较庞大；梁格法是用一个等效梁格来代表上部结构，其原理就是把分散在箱梁的每一区段内的弯曲和抗扭刚度假定集中于最邻近的等效的梁格内，原结构的纵向刚度集中到梁格体系的纵向构件内，横向刚度则集中到梁格体系的横向构件内；理想的梁格刚度是当原结构与等效的梁格承受相同的荷载时，这两个结构的挠度是恒等的，而且在任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩将等于该梁所代表的这部分上部结构截面上应力的合力。虽然这种模拟是简化近似的，但其精度能够满足工程设计要求，可以反应出横向支座间的受力差异，相对于空间有限元法，能够减少计算工作量、节省计算时间，因而得到了较广泛的应用。
2、工程实例
某连接道路两侧厂区的天桥全长646.37m，共分为七联，其跨径布置为：3×10（弯桥）+3×32+6×30+4×24+3×30+3×10（弯桥）+4×30，桥梁全宽9m；其中第一联平面位于半径R=16m的圆曲线上，第六联位于径R=40m的圆曲线上，上部结构（第一、六联）均采用现浇等截面预应力混凝土连续箱梁，单箱单室截面，梁高1.2m，上顶板宽9m，底板宽5m，为斜腹板箱梁；其他各联平面位于直线上，均采用装配式先简支后连续箱梁。下部结构采用矩形花瓶墩、薄壁式台，钻孔灌注桩基础，墩、台身与基础采用承台连接。
天桥两端连接厂區道路，设计速度为15公里/小时，双向两车道，不设超高，设双向2%横坡，由箱梁顶板调整形成。设计荷载采用公路-II级（无重载车通过），地震动加速度峰值：0.15g，场地周期：0.55s，抗震设防烈度：8度。
第一联平面近似位于直角转弯处，曲线半径只有16m，为了减小曲率对上部结构的不利影响，跨径布置采用单跨10m的三跨钢筋混凝土现浇箱梁结构；为了增强箱梁的稳定性、抗扭转能力，在每跨跨中设置一道30cm厚横隔板，同时墩、台均横向布置双支座。由于受篇幅所限，本文仅对第一联，即半径R=16m的3×10钢筋混凝土现浇箱梁联进行计算分析。
3、支座横向受力计算分析
分别采用单梁模型和剪力柔性粱格进行计算，考虑的荷载作用包括结构自重、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、活载、结构均匀温度作用、竖向日照梯度温差等。荷载组合按JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》的规定对各种作用进行不同的组合，得出最不利荷载组合下的支座反力值。为了反应各支座的受力状态，看是否有“支座脱空”现象，以正常使用极限状态下各墩、台最小支座反力值作为控制指标。
（1）计算参数
设计荷载：公路- II级
相对湿度：55%
支座不均匀沉降：Δ=5mm
均匀温差：整体升、降温均按20℃计
竖向日照梯度温差：正温差为T=14/5.5℃、负温差为T=-7/-2.75℃
施工方法：满堂支架整体现浇施工
（2）单梁模型计算
采用MIDAS CIVIL计算软件，划分平面杆系单元，各墩、台处横向设置双支座，各支座距梁中心处距离e=2.0m；按照规范要求支座横向力计算考虑了整体体系升温（含顶、底板梯度温度）、支座强迫位移、活载、自重偏载扭矩、离心力作用等。
从表中计算结果可以看出，曲线内侧（表中加粗字体）支座反力为负值，支座处于受拉状态，即“脱空”；理论上曲线外侧应该偏载较大，相应的支座反力值应较大，但表中值相对较小且内、外侧支座反力的变化趋势不合理。
（3）剪力柔性梁格计算
将箱梁截面横向对称的分为两部分，以腹板形心处作为纵梁轴线建立实际纵梁单元；在端横梁、中横梁及跨中横隔板位置按照实际尺寸划分实际纵、横单元；虚拟横梁等效为一字形矩形截面，上、下顶底板厚度之和作为横梁的高度，横向宽度采用横梁左、右纵梁单元宽度的一半之和。两侧悬臂部分分别建立虚拟纵、横梁单元，以准确的模拟车辆荷载的加载位置，并通过横向联系梁将活载进行合理的传递。通过MIDAS CIVIL计算软件中的弹性连接（刚性）将支座节点与主梁上的节点对应连接起来，建立边界条件，并定义节点局部坐标系，保证支座反力的正确输出与查看。
从表中计算结果可以看出，曲线外侧支座均处于受压状态，并且反力值较大；中间跨部分曲率最大，横向弯矩和扭转的作用也更明显，曲线内侧中墩支座处于受拉状态，即已经“脱空”，这与结构实际受力状态是相吻合的。
（4）计算结果对比分析
通过上述计算结果的对比分析，对于小半径弯桥，采用常规的平面杆系单梁模型进行受力分析，由于无法考虑箱梁横截面的弯曲效应，并且本桥箱梁的宽跨比接近1，内、外侧弯扭耦合效应更剧烈，使得支座反力值与实际受力状态差别较大，不能满足设计要求。而粱格法能同时考虑箱梁縱向弯曲、横向弯曲及扭转效应，能够相对真实的反应结构的受力状态，因而其支座反力也与实际值较接近，精度满足设计要求，是作为弯桥而言值得推广运用的计算方法。
为了减少横向弯矩、弯扭耦合作用的不利影响，在桥跨跨中设置跨中横隔板，提高了桥梁的横向稳定性；通过设置桥台、桥墩支座合适的预偏心，改善箱梁的受扭状态；同时在墩、台两侧设置防震挡块，防止梁体的横向滑移。
4、支座预偏心设置
由于本联曲线半径较小，箱梁内外侧的自重差异较大，在与汽车偏载、离心力、温度效应等组合后，在支座距梁中心的间距均为e=2.0m时，内侧支座出现了“脱空”现象，这在设计中是不允许的，而作为能够有效解决此现象的调整方式，设置支座预偏心会调整结构处于相对较好的受力状态。支座预偏心的取值是个尝试的过程，根据不同的偏心值分析其受力状态及变化规律，从而得到相对理想的数值。本联通过对桥台、桥墩分别设置不同的预偏心值，使得自重作用下及最不利组合下各支座均处于受压状态，解决了支座的“脱空”现象，并保证了一定的富裕度。同时箱梁的扭转状态也得到了明显改善，结构处于较好的受力状态。
5、结语
对于目前公路、城市道路立交中越来越多的小半径弯桥，通过对工程实例的分析论证，总结出了合适的计算方法，并对此类桥梁容易出现的支座“脱空”现象给出了有效的调整方法：
（1）粱格法是一种相对容易实现且精度满足设计要求的空间计算方法，应用于小半径弯桥结构分析中是合适的、准确的。
（2）曲率越大、桥梁越宽结构内、外侧受力差异越大，弯扭耦合效应越显著。
（3）设置墩、台支座的偏心距能快速、有效的调整上部结构的受力状态，为了限制梁体位移，可在墩台两侧设置限位块。
以上仅为本人在工作中总结出的几点体会，仅供设计同行们参考，不妥之处，恳请指正。
参考文献
[1]JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 [S].
钢结构旧桥涂装维修技术探究 篇4
随着我国公路桥梁建设的高速发展,不同形式、各种跨度的钢结构桥梁在我国桥梁建设中得到了越来越多的应用,特别是在特大桥梁建设中,钢结构桥梁的应用前景更加广阔。由于钢材在空气或潮湿环境中很容易锈蚀,因此,在钢结构桥梁建造及使用过程中,钢结构的防腐极为重要。如何做好钢结构桥梁的防腐是一个值得不断深入探讨的问题。李金桂和曹备[1]研究了钢结构桥梁的腐蚀控制,金晓鸿[2]提出了跨海大桥钢结构防腐涂料设计方案,赵清泊和李敏风[3]对桥梁钢结构防腐涂层配套和涂层使用寿命进行了研究,秦照付[4]对大跨度钢箱梁桥涂装维修设计体系进行了研究。笔者在日常的桥梁养护管理中发现,钢结构旧桥的涂装病害情况复杂,应根据桥梁的结构形式、地理位置、涂装病害等的不同,有针对性的进行涂装维修设计,提高防护效果。
1 防腐涂装的主要病害
进行维修防腐涂装设计前,首先要对防腐涂层的病害进行调查分析,确定病害类型,从而确定合理的维修设计方案,结合日常养护管理的经验,为了便于维修方案的设计,将病害分为两大类,一类是非涂层本身的缺陷,一类是涂层本身的缺陷。
1.1 非涂层类缺陷
这类缺陷主要是由于施工过程中未按设计图纸或相关规范进行施工造成的,导致外来因素会对防腐涂层造成破坏。
(1)桥梁排水设施损坏或安装不到位,导致桥面积水等,特别是在寒冷山区高速公路,冬季除雪使用的融雪剂,将对涂层造成较大的破坏。
(2)涂装前钢结构表面有水泥等建筑垃圾覆盖,这主要是由于施工工序安排不合理造成的,水泥凝固在钢材表面后难以清除,影响涂料附着力。
(3)焊接处理不到位,钢结构桥梁部分构件在现场进行焊接,若焊缝处理不当,焊缝处渗水,会对焊缝周围涂层造成破坏。
(4)其它可能对涂层破坏的因素。
1.2 涂层类缺陷
这类缺陷主要是由于设计不合理、施工不到位,后期养护不当产生的。
(1)设计缺陷,早期的防腐涂装设计一般参照铁路钢桥或海港工程设计规范,没有考虑公路桥梁的实际情况,涂料的选择不恰当、防腐涂层体系设计不合理等。
(2)施工管理不到位,不按涂装工艺要求进行施工,导致表面处理标准低、涂层厚薄不匀、流挂严重、涂膜厚度不合要求、涂料质量不合格、涂装方法不当、施工工艺不到位等,造成涂膜缺陷。
(3)桥梁使用过程中涂层出现的漆膜劣化,不包括施工缺陷,主要表现有粉化、起泡、裂缝、脱落、生锈等。
2 涂装维修设计
在进行维修防腐涂装设计时,首先应对非涂层类的缺陷进行处治,以减少对涂层的破坏,同时也为涂层维修提供良好的施工环境。然后根据缺陷及病害类型的不同分别进行考虑。
2.1 非涂层类缺陷的处理
这类缺陷一般是涂层外的病害,通过土建施工进行处治。
(1)对排水系统重新进行设计,按设计要求施工,保证排水设施运行正常。
(2)对钢结构表面的水泥等建筑垃圾进行清理,确保钢结构和涂层表面清洁,因清理建筑垃圾导致涂层破坏的,按照涂层类病害进行处理。
(3)焊缝病害不仅会引起涂层的破坏,还会影响桥梁结构安全,钢结构桥梁焊缝修复技术含量高,应由具备相应资质的单位按设计要求修复。
(4)其它病害对桥梁的后期养护来说,应加强日常的巡查和维修,对发现影响涂层的病害及时处理。
2.2 涂层类缺陷的处理
对涂层本身的缺陷要根据缺陷类型和程度的不同分别进行处理。
(1)设计缺陷,结合设计图纸、竣工图纸和现场病害调查进行分析,按照《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T722—2008,进行涂装维修时应用新材料、新工艺以及新经验,以延长防腐涂装维修周期。
(2)对涂膜厚度不合要求的进行复涂,涂料质量不合格的涂层进行返工,同时在维修涂装时加强施工管理,按照设计及规范要求进行施工。
(3)涂层出现粉化、起泡、裂缝、脱落、生锈等病害,这类缺陷主要是由于涂层的老化产生的,维修涂装前进行涂层劣化评定,评定方法依据ISO4628。根据漆膜劣化情况,选择合适的维修或重涂方式。
根据《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T 722—2008规定,在涂层体系保护年限内,涂层95%以上区域的锈蚀等级不大于ISO4628规定的Ri2级,无气泡、剥落和开裂现象。因此在涂层的正常使用期内,应对结构表面的防腐涂层进行局部养护或补涂。若不及时对涂层进行局部养护或维修,就会造成涂层的大面积劣化。
3 案例
3.1 工程概况
某特大桥为高速公路控制性工程之一,主跨为338 m上承式钢管混凝土拱桥,交界墩位于拱座顶面,拱上桥跨布置为18×20 m共360 m连续小箱梁结构,主拱拱肋采用变截面悬链线无铰拱,计算跨径338 m,计算矢高67.6 m,矢跨比1/5。主拱肋由12支φ1 100 mm钢管组成,全桥在拱肋肋间设置了17道米字撑,每道横撑均为空钢管桁架,横撑内平联钢管采用φ600×12 mm,竖杆采用φ450×12 mm钢管,斜杆采用φ299×8 mm钢管。拱上立柱采用双排钢管混凝土排架,立柱钢管采用φ450×l0 mm钢管,其内填充C50混凝土;沿立柱高度方向每隔4 m设置横桥向和顺桥向的横撑,均采用φ299×8mm空钢管。拱上立柱盖梁设计为钢箱结构。钢管拱分左右幅各26个节段,共52个节段。钢管拱的连接采用内法兰高强度螺栓连接的形式进行。肋间的K撑采用焊连。主拱肋、拱上立柱、钢箱盖梁均采用Q345qc钢,其它钢材均采用Q235qc钢。
3.2 原涂层设计
该桥钢结构外表面选用电弧喷铝长效防腐涂层,寿命按30年以上考虑,金属表面处理等级Sa3,钢结构外表面防腐涂装设计如表1所示。
该桥钢结构内表面(钢盖梁内部)防腐涂装设计如表2所示。
3.3 桥梁涂层现状
经检测单位对该桥钢结构检测发现涂装层主要存在以下病害:
3.3.1 非涂层类病害
(1)桥梁无集中排水系统,桥面雨水直接冲刷桥梁钢结构涂装层。
(2)拱上排架上水泥等建筑垃圾未清理干净,部分杆件上存在油污、积尘等。
(3)钢管立柱和钢板箱底部焊接部位开裂、渗水。
3.3.2 涂层类病害
(1)钢结构主要存在的缺陷有:腹杆、盖梁、拱上立柱的个别部位防腐涂层厚度平均值低于设计值。
(2)钢管拱接头未按设计要求进行防腐,出现油漆起皮、脱落和钢管拱锈蚀。
(3)部分钢管立柱钢箱基础锈蚀严重。
(4)全桥出现不同程度(2级以上)的粉化、起泡、裂缝、脱落、生锈。
3.4 涂装维修方案设计
涂装维修方案设计分为非涂层类病害修复设计和涂层类病害设计,这里主要讨论的是涂层类病害设计,排水、焊缝以及建筑垃圾等非涂装类病害处理完成后进行防腐涂装维修。
3.4.1 维修设计原则
建设时期钢结构桥梁涂装主要在室内加工,而涂装维修只能在现场施工且一般不得影响通行,维修涂装设计时,要根据桥梁的实际情况进行维修设计,以达到合理、经济、耐久的目的,维修设计的基本原则:
(1)经济合理
即在满足设计功能需要和采用合理先进技术的条件下,尽可能降低投入。
(2)长效耐久
耐久性是桥梁使用的基本要求,耐久性主要反应在材料的选择以及涂层体系设计上。
(3)施工可行
桥梁的地理位置、结构、锈蚀程度不同,对表面处理和涂装作业的要求会有很大的不同。
(4)符合环保
结合工程实际,确保施工组织有序、管理规范,切实加强环境保护,防止环境污染。
3.4.2 维修设计的难点
该桥进行维修设计时,主要有以下考虑:
(1)环境保护
钢结构桥梁表面处理采用开放式的干式喷砂除锈方法,该方法除锈质量高,能提高工作效率,但缺点是产生大量粉尘污染环境。另外涂装生产中所使用的涂料均是有机型溶剂涂料,涂层经表干固化后,大量有机溶剂都进人空气中,污染大气环境。
(2)自然因素
防腐涂装对环境条件要求较高,一般要求施工环境温度5℃~38℃,空气湿度不大于85%,钢材表面温度大于露点3℃,在有雨、雾、雪、大风和较大灰尘条件下,禁止户外施工。
(3)维修涂层设计
从经济合理的角度,进行涂层设计时应充分考虑维修涂装层与原涂装层的融合,还应根据涂层病害的不同分类处治。
(4)施工难度
该处桥下净空约190 m,属特级高处作业,涂装工程技术难度大,施工风险高,因此必须制定严格的施工方案及技术措施以确保施工安全及质量。
3.4.3 维修设计方案
首先对非涂层类的缺陷进行处治,而后根据涂层缺陷及病害类型的不同分别进行维修,最后加强桥梁涂装层的日常养护和维修。本文主要研究涂装层病害的维修设计。
(1)初步设计
目前,重新涂装维修设计一般采用底、中、面3层涂装体系。底涂层主要采用无机富锌、环氧富锌类的涂料涂层和喷锌或喷铝的金属涂层,虽然采用金属涂层的耐久性远好于涂料涂层,但从环境保护的角度考虑,一般仅在车间制造时采用金属涂层。多道涂层系统的钢结构防腐体系中,环氧富锌和无机富锌的性能基本一样,但无机富锌底漆在施工时有一些特殊要求,比如其固化要依靠较高的相对湿度,表面多孔性要求进行雾喷技术等,而环氧富锌底漆的施工要求相比之下要简单得多,因此本涂层体系采用环氧富锌底漆。环氧云铁中间漆性能优越,在环氧富锌底漆涂层上配套使用,可以有效增加封闭性和防腐性能。作为桥梁钢结构所用的防腐面漆有:氯化橡胶厚浆漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯漆、氟碳树脂漆及硅氧烷漆等。聚氨酯漆及氟碳漆在桥梁重防腐上应用较多,聚氨酯漆有较好的施工性能及经济性,氟碳漆有极好的耐候性和自洁性。
因此,进行维修涂装时,采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆+氟碳面漆的涂层体系。
(2)方案确定
维修涂装设计是在原有涂装层的基础上进行防腐涂装设计,采用底、中、面3层涂装体系是否合理应进行探讨。
为确保桥梁的耐久性,对已经锈蚀严重的钢结构构件除锈后采用底、中、面3层涂装体是合适的。但实际调查发现,该桥仅是部分构件出现严重锈蚀,主要存在粉化、开裂、剥落以及轻微锈蚀等病害,90%以上喷铝层完好,若全桥表面处理后进行重新涂装,一是施工难度高、环境污染大,二是完全破坏了完好的喷铝层及部分涂装层,不符合经济合理的原则。因此,有必要在充分利用原有涂层的基础上进行维修防腐涂装设计。原有的电弧喷铝层较环氧富锌底漆有更好的防腐效果,将原涂装层的喷铝层予以保留,作为维修涂装层的底层,仅需要增加中、面两层涂装体系,同样能达到较好的防腐效果,也节省了施工成本,简化了施工工艺。
在确保防腐涂装要求的前提下,根据该桥的钢结构特殊检测报告及现场实际复核,根据涂装层病害的不同,形成以下几种处治方案:
①当原涂层完好,或出现3级以上粉化,或褪色,彻底清洁表面后,进行拉毛处理,原涂层厚度小于等于200μm时,涂装环氧云铁中间漆一道(根据总漆膜厚度控制)+聚氨酯面漆一道(40μm)+氟碳面漆一道(30μm),涂装后漆膜厚度按原设计330μm(含喷铝层)控制。
②当原涂层完好,或出现3级以上粉化,或褪色,彻底清洁表面后,进行拉毛处理,原涂层厚度大于200μm时,涂装聚氨酯面漆一道(根据总漆膜厚度控制)+氟碳面漆一道(30μm),涂装后漆膜厚度按原设计330μm(含喷铝层)控制。
③当原涂层处于(2~3)级开裂,或(2~3)级剥落,或(2~3)级气泡,但喷铝层处于封闭时,按照规范要求,彻底清洁表面后,进行拉毛处理,涂装环氧云铁中间漆两道(150μm)+聚氨酯面漆一道(40μm)+氟碳面漆一道(30μm),涂装后漆膜厚度按原设计330μm(含喷铝层)控制。
④当原涂层出现3级以上开裂、或3级以上剥落、或3级以上气泡,或出现Ri2-Ri3锈蚀时,或喷铝层暴露,但喷铝层完好时,彻底清洁表面后,进行拉毛处理,涂装环氧封闭漆一道(20μm)+环氧云铁中间漆两道(150μm)+聚氨酯面漆一道(40μm)+氟碳面漆一道(30μm),涂装后漆膜厚度按原设计330μm(含喷铝层)控制,环氧封闭漆应按原设计采用,并满足规范要求。
⑤当原涂层发生Ri3级以上锈蚀,或出现3级以上开裂、或出现3级以上剥落、或出现3级以上气泡,且损坏贯穿整个涂层,按规范要求表面处理至Sa2.5级后,涂装环氧富锌底漆一道(80μm)+环氧云铁中间漆两道(150μm)+聚氨酯面漆一道(40μm)+氟碳面漆一道(30μm),漆膜厚度按新设计300μm控制。
钢梁表面防腐涂装维修方案设计如表3所示。所采用底漆、中间漆、面漆的相关技术指标严格按照公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T 722—2008规定执行。
3.5 涂装维修工艺要求
3.5.1 表面处理
表面处理包含以下三个基本要求:
(1)结构处理:对于底材本身必须进行一定的处理,如锐边的打磨倒角的磨圆,飞溅的去除,焊孔的补焊及磨平。
(2)表面清理:除去表面上对涂料有损害的物质,特别是氧化皮、铁锈、可溶性盐、油脂、水分等。
(3)表面粗糙度:表面粗糙度增大对涂层接触表面,并有机械吻合作用,提高涂层对底材附着力。粗糙度不能过大,否则在波峰处往往引起厚度不足,引起早期点蚀。
3.5.2 涂刷工艺
涂刷要做到不流挂,注意均匀,先难后易,自上而下,自左向右,在第1遍满涂之前,先对焊缝构件隐蔽部位、结构夹层以及难以除锈的部位,提前除锈,提前进行预涂,以保证满涂后焊道凸起部位能够达到膜厚要求。涂料匹配性关系到涂装体系的成败,一般采用同品牌底漆、中间漆及面漆,涂料在现场特定温度、湿度环境下以及特定的表面处理后与涂装基体的黏结力。因此在正式涂装前应进行小面积预涂装,然后再进行大面积的正式涂装。
方案⑤表面处理至Sa2.5级后3小时内涂刷环氧富锌底漆,方案①②③④彻底清洁表面后,进行拉毛处理,当天内进行涂刷,若因天气等原因当天未涂刷,涂刷前应重新处理。两道涂刷时间间隔,按照涂料使用要求进行。
4 结语
影响涂装体系实际防腐效果的因素众多,不仅与桥梁所处的腐蚀环境、所选用涂料的性能及设计的配套体系有关,更重要的是与结构表面的处理质量、涂层的实际膜厚及涂装方法等施工影响因素息息相关,如果忽视其重要性则会为涂装体系的耐久性埋下隐患。由于当前普遍存在“重建轻养”,桥梁的后期养护资金有限。
因此,对于桥梁钢梁的涂装维修设计不仅要考虑到养护管理的特点,注意其经济性,同时还要考虑到施工的可操作性及现场的施工条件,采用合理的涂装体系。维修涂装设计首要任务就是了解涂层劣化程度及桥梁所处腐蚀环境,其次才是涂装体系的选择,宜按长效型保护年限进行设计,尽量以较少的投入获得较长的维修周期。
参考文献
[1]李金桂,曹备.钢结构桥梁的腐蚀控制[J].中国表面工程,2004,(5):5-10.
[2]金晓鸿.跨海大桥钢结构防腐涂料设计方案[J].电镀与涂饰,2007.
[3]赵清泊,李敏风.桥梁钢结构防腐涂层配套和涂层使用寿命[J].电镀与涂饰,2010.
打造“桥文化”振兴桥事业 篇5
在经济全球化、竞争信息化、企业人本化的时代浪潮中，大桥局把建设优秀企业文化同提升企业核心竞争力、建立现代企业制度、实施“走出去”战略紧密结合，借助文化力打造“国内一流、国际知名”建桥品牌，积极探索、培育具有自身特色的“桥文化”，不仅进一步巩固了在国内建桥领域排头兵的地位，而且日益增强了国际竞争力。
锻造桥精神 铸就企业魂
提炼桥精神。我们在广泛征集职工意见的基础上，经过反复归纳、提炼确定了大桥局的企业精神：跨越天堑，超越自我。其实质就是跨越和创新的精神，是对“桥梁精神”的高度提炼。桥梁精神，集中体现为开拓创新精神、科技进步精神、团结合作精神、排忧解难精神、无私奉献精神。“跨越天堑，超越自我”也是对大桥局50年历史和优良传统的高度概括。大桥局的历史就是不断跨越、不断创新的历史，600座桥梁、四大建桥里程碑、17项国家科技进步奖、12项建筑工程鲁班奖，记录着大桥局跨越的足迹，凝聚着大桥局创新的成果，也形成了大桥局“没有跨不过的江河”的精神。大桥局企业精神更体现着与时俱进、开拓创新的时代精神，鼓舞着新时期大桥局人要勇于超越历史的辉煌，跨越有形与无形的天堑，坚韧不拔、开拓创新、勇往直前。
构建桥理念。在提炼企业精神的同时，大桥局还确定了企业的核心价值观以及改革、人才、科技、经营等方面的理念。核心价值观是：“创新发展、以人为本、科技领先”；改革理念是：“不求四平八稳，但求开拓创新”；人才理念是：“人人都是人才，人人都可成才”；科技理念是：“强中自有强中手，创新永远无止境”；经营理念是：“联合、竞争，有所为、有所不为”和“业主永远没有错，我们永远有不足”等。
谋划桥战略。大桥局立足现实、着眼未来，确立了大桥局集团“一业为主、二元经营、三个转变”的经营发展战略，即：坚持做专、做精、做强建桥主业，拓展建桥上下游产业链，大力发展工程总承包和设计施工总承包；实行建桥和投资业“二元经营”，积极稳妥发展投资业、开展资本运营，培育企业新的经济增长点；实现由内陆建桥向跨海大桥建设转变，由国内建桥向国外建桥转变，由建筑承包商向承包商兼投资商转变。
集团3年至5年内的发展目标是，力争新签合同额、完成营业额达到“双百亿”，把大桥局建设成为产权结构合理、管理技术密集、核心竞争力强的国内一流、国际知名大型现代桥梁建设企业集团。
弘扬桥精神 凝聚建桥人
为使大桥局企业精神、价值观和经营理念深入人心，我们策划、开展了一系列丰富多彩、职工喜闻乐见的活动，达到了潜移默化、润物无声之效果。
总结桥历史。我们一直重视对企业历史的总结，通过编撰局志、年鉴、桥史和开展工程总结等，记录下企业发展进步的足迹，总结出企业在这一过程中积累的宝贵经验，形成的优良传统和企业精神。使职工不仅全面了解了企业的历史，也深刻领悟了“跨越天堑，超越自我”的精神内涵。
树立桥英模。企业英模集中地体现了企业精神，传承着企业的优良传统。我们大力开展企业劳模、“十大杰出青年”、“十大科技标兵”等评选活动，并把他们的事迹汇编成册，通过各种形式广为宣传。企业一代代英模，如五、六十年代的英模代表史小宝、胡宝玲、王超柱，新时期全国劳模、中央企业“十大杰出青年”和“中国青年五四奖章”获得者周孟波等等，都成为职工学习的榜样、人生的标杆。
传播桥故事。我们发掘整理了大桥局历史上影响久远、催人奋进的“桥故事”，以教育职工、鼓舞斗志。如：曾被收入中小学课本的大桥局老潜水工、被誉为“水下尖兵”的胡宝玲在南京长江大桥建设中勇闯生命禁区的故事；毛主席视察武汉长江大桥、嘱托大桥局要“建成学会”的故事；周总理亲临郑州黄河铁路大桥指挥抢险并与大桥局职工一起在职工食堂就餐的故事等都激励着职工为企业发展和祖国桥梁事业而不懈奋斗。
创作桥对联。我们借用对联这一中华古老的传统文化，弘扬企业精神、传播企业美誉、提升企业形象。我们在长期组织职工撰写桥对联的基础上，于2003年举办了“大桥杯”海内外征联大赛。在《人民日报》海外版、《中国楹联报》等媒体发布征稿启事，同时刊登和播发了大桥局50年的辉煌业绩。广泛发动大桥局职工和海内外楹联爱好者以桥为主题，讴歌桥事业，赞美桥精神。大赛历时8个月，征集作品13000多幅，全国有30个省、直辖市、自治区、香港特别行政区及海外作者应征。获特等奖的是“跨长桥入世，步彩桥描春，走金桥致富，岁月如歌，桥涵花絮三千树；倚活水开源，临碧水明志，弄潮水飞虹，江河为证，水簇风流五十年。”把桥视为国家走向世界之桥、改革开放之桥、发展繁荣之桥，使桥精神境界为之升华，给人以美的享受和巨大的震撼。
展示桥文艺。我们充分利用大桥局丰富多彩的群众文艺活动，搭建“桥文化”建设的宽阔平台。仅去年一年就举办了10多台“桥文化”文艺演出。300多个节目都是职工自编、自导、自演，女声独唱《金桥颂》、舞蹈《彩虹赞歌》、诗朗诵《我们大桥人》等，都紧扣企业改革发展的主旋律，弘扬企业精神，展现了职工对建桥事业的真挚情感和奋发进取的精神风貌。
举办桥展览。组织职工拍桥、画桥、写桥、颂桥，是“桥文化”建设的又一形式。我们在坚持30多年举办“桥工画廊”的基础上，去年组织了规模最大的一次“职工摄影、美术、书法展览”。共征集作品1000多幅，这些作品以桥为主题，从不同侧面展示了大桥局桥梁建设的历史画面，展示了几代中央领导人视察大桥局工地的珍贵历史照片，职工从中不仅真切地感受到企业发展进步的内在精神动力，而且对企业的历史和成就倍感自豪。
创新桥理念 搞活桥经营
创新是大桥局50年一脉相承的企业精神和文化传统，计划经济时代，我们注重科技创新；市场经济条件下尤其是近年来，在坚持科技创新的同时，以观念的创新、文化的创新为先导，大力推进企业体制机制、经营管理等方面的创新。文化创新与经营管理创新相互促进，共同提升着企业的核心竞争力。
搞活桥经营。以“跨越天堑、超越自我”精神，创新发展观念，不画地为牢囿于传统建桥领域、经营方式和管理模式，以解放和发展企业生产力为宗旨，推进经营的战略性转变，确立了“一业为主、二元经营、三个转变”的经营发展战略，由此开拓了企业经营发展的新天地。在继承企业优良传统，弘扬创新精神的同时，果敢地摒弃文化传统中的不良成分，如“桥老大”思想等，有针对性地倡导“业主永远没有错，我们永远有不足”、“业主的需求就是对我们的要求，业主的要求就是对我们的命令”等理念，倡导和实行“联合竞争、结盟取胜、实现双赢”的竞争模式，不仅树立了大桥局新的市场形象，也带来了经营管理的变革。
培育桥人才。我们贯彻“以人为本”、“建桥育人”方针，倡导“人人都是人才、人人都能成才”，大胆培养选拔“想干事、能干事、能干成事”的人，主动超前地为人才成长创造条件、提供舞台。一大批年轻有为的人才被推上管理和重要技术岗位。积极开展创建“学习型企业”、“学习型员工”活动，推行双向交流和人性化、科学化的员工绩效考核办法，实行管理、技术、资本等要素参与分配，有效地激发了企业人才活力。
发展桥科技。我们坚持“科技领先”战略，以“差距不小、创新无限”鞭策自己，近两年投入3亿多元用于新装备开发，打造了我国第一艘海上运架起重船“小天鹅”号及其他一大批先进的海上施工装备。在跨海大桥、大跨度公路、铁路两用桥、斜拉桥、悬索桥、钢管拱桥等建造技术方面取得了新的发展。同时，加强与世界桥梁前沿科技的交流。在多年承办中国铁路桥梁技术交流会的基础上，2003年，与茅以升科教基金桥梁委员会和中国铁道学会桥梁工程委员会联合举办了“21世纪国际桥梁技术的发展与展望”技术论坛。来自国内外的230余位专家、学者和有关领导参加了这次盛会。国际桥协主席伊藤学先生、中国工程院院士项海帆先生、美国工程院院士、中国工程院院士邓文中先生、交通部总工程师凤懋润先生等国内外知名桥梁专家，以前瞻的眼光阐释了21世纪桥梁科技创新与发展的趋势。这次论坛，也展示了大桥局雄厚的技术实力和跻身国际知名建桥企业的坚强决心。
提升桥形象 打响桥品牌
企业文化是企业品牌形象的灵魂，卓越的品牌形象体现着企业卓越的产品质量和信誉。
树立桥诚信。我们高度重视企业诚信文化建设，大兴重承诺、守信用之风。在加强诚信教育的同时，尤其重视诚信制度建设，成立了集团诚信考评管理委员会，对集团各单位诚信状况定期检查、考评，对信誉不好的单位进行曝光，营造了企业良好的诚信环境。
建造桥精品。50年来，我们以“建一座桥梁，树一座丰碑”的质量追求，精心建造了近600座经得起时间考验的优质桥梁工程，牢固地支撑起大桥局这块金字招牌。近年来，我们不断创新质量理念，不仅注重工程内在质量，而且狠抓外观质量，高度重视环保，使工程质量管理迈上新台阶。近4年来，大桥局一年夺得一个“鲁班奖”，获“鲁班奖”总数已达12项。去年被评为“全国工程建设质量管理优秀企业”。由大桥局承建的孟加拉第二长桥帕克西桥最近建成通车，其建造质量获得了该国政府高度赞誉。中国商务部、建设部于近日联合发文，将帕克西桥等作为我国对外承包工程质量管理的典范，通报表扬。
统一桥识别。为塑造大桥局集团统一的对外形象，我们制定实施了集团形象识别系统。集团所属100多个工点，都按照统一的标准重新布置、美化。规范而醒目的集团徽、旗、字体、标准色、企业精神用语和宣传口号等，使大桥局集团在公众眼里的形象为之一亮。我们还坚持在重点项目推行“四个一工程”，即：出一部录像片、一本文集、一本画册、一批新闻稿件，加大工程宣传力度，着力展示企业品牌形象。
实施“桥文化工程”，增强了大桥局的企业凝聚力，实施“桥文化工程”，推动了企业快速发展品牌影响力和持续发展的生命力。
浅谈道桥结构的加固技术 篇6
关键词：道桥结构,加固技术,预应力,锚喷
1 道桥病害成因
1.1 由于地基沉降引发的道桥病害
这是道桥病害的最主要原因之一, 主要形成原因包含以下几个方面:一是在施工之前没有进行科学合理的勘探和设计。如果在设计施工之前没有进行实地地质勘察报告或者报告有误, 就会造成后期设计出现问题, 导致施工地基不稳, 出现不均匀沉降问题。二是工程施工不规范。施工过程中没有很好的实施管理, 出现偷工减料, 不按照设计图纸施工等问题, 很大程度上影响工程质量。三是周围工程对地基的影响。周围工程打桩深挖不合理就会影响到本工地地基的稳定。
1.2 由于桥梁结构刚度与耐久性不够产生的病害
具体原因如下:一是设计载荷偏低, 通行后实际车辆载荷过高。二是结构设计存在先天缺陷, 比如桥型结构不当, 设计假定不合理。三是施工质量造成的工程质量太差。四是没有后期养护措施。
1.3 化学腐蚀造成的病害
混凝土的主要成分是硅酸钙, 与水发生化学反应, 会发生碱蚀作用, 如果工程出现裂缝没有及时修补, 就会放大这种作用, 加速结构的失效。
2 道桥结构加固流程
一旦发现道桥结构病害之后, 要立刻采取相应加固或者维护措施。道桥结构加固工程基本按照以下流程进行。
结构可靠性鉴定→加固方案确定→加固设计→施工组织设计→施工→验收。
结构可靠性鉴定就是对道桥病害进行诊断, 确定加固方案就好比医生开处方, 加固设计即利用现行规范标准对加固方案再次深入。施工即利用已经设计好的图纸资料进行最后的执行, 对于大型结构加固, 为了保证质量, 还应编制施工组织设计。所有工程都进行完了以后, 组织专家进行工程验收。
3 两种常见的道桥结构加固技术
3.1 预应力加固技术
体外预应力通过对布置于承载桥梁结构本体之外的钢束张拉产生预应力。在设计的时候, 一般把钢束锚固区域设置在桥梁结构本体之内, 转向块设置在桥梁结构体内体外均可。管道、浆体、锚固体系以及转向块等部件共同构成体外预应力体系。体外预应力体系包括有粘结体外预应力体系和无粘结体外预应力体系。前者是将钢绞线穿入孔道内张拉后, 向孔道内灌入水泥浆。后者的体外预应力筋由一些单根无粘结筋构成, 把单根无粘结筋穿入管内, 先灌浆, 后张拉, 用水泥浆把钢筋定位, 一旦张拉, 就不在进行灌浆操作。我们根据其受力特点, 进行受力分析时, 分为两个阶段进行, 一是施加预应力阶段, 一是活载作用阶段。
在施加预应力阶段, 固定斜筋上端, 然后把滑块和斜筋相连接。张拉水平拉杆, 在千斤顶的推力作用下, 梁底两滑块之间产生相向滑动, 拉长斜筋, 与此同时在滑块和垫板之间产生竖向压力与摩擦阻力, 一直把水平筋拉到控制值。斜筋产生的水平分力给梁一个偏心压力, 竖向分力对梁体产生负弯矩和负剪力。这些预加力在梁体内可以用来抵消外载荷引起的内力, 提高了梁的承载力。
在活载作用阶段, 梁体产生弯曲形变, 增加水平筋中的拉力, 影响斜筋中的拉力、垫块对梁体的正压力以及摩擦阻力。体外预应力结构不同, 直接会影响到拉杆内力增量之间的平衡关系。按照有水平移动滑块情况考虑, 取滑块为隔离体, 受力分析如图1所示。
图1中:XP为水平筋中的拉力增量;X’为斜筋中的拉力增量;TX为滑块与梁底垫块间的摩阻力, TX=f0N;DX为斜筋力的竖向分力, DX=X’sinaα;NX为斜筋力的水平分力, NX=X’c o sα;N为梁底对滑块的正压力, N=DX。
3.2 锚喷加固技术
锚喷技术发源于欧洲, 通常被称作“新奥法” (奥地利新的隧道修筑法简称) 。我国从七十年代末逐步引进这一技术, 并应用于隧道衬砌护壁, 地下洞室衬砌, 煤矿坑道作业中。八十年代中期重庆交通学院王世槐教授等科技人员将此法运用于拱桥加固, 至今已经成功加固几十座旧桥。锚喷技术作为众多加固增强方法中的一种, 是常用的地下工程支护形式, 但是目前桥梁加固中的运用还处于推广之中, 但是其发展潜力巨大。锚喷加固技术在隧道、矿山、地下工程中广泛使用, 道桥加固的锚喷技术是指利用体外钻孔安装锚杆以及钢筋网支护或者体外预应力加固再喷射混凝土将其覆盖的一种加固增强工艺。
施喷机具的发展与喷射、钢筋网、锚杆配合使用, 进一步增强了锚喷技术。在加固桥梁上部结构时, 一般采用锚喷技术来完成。具体过程如下, 利用喷射硅, 不管是在工艺材料还是结构方面, 都比现有的现浇硅技术有很大的优势。施工的时候, 需要添加加速凝剂, 所有具有很高的强度和凝结速度。锚喷技术在施工过程中一般不利用模板, 或者只采用侧向模板, 可以把它的运输、捣固、浇注多道工序进行合并, 这样就具有设备简单、占地较少、自动化程度高、工作效率高等诸多优势。
4 结语
道桥加固技术做为21世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最为广泛的一种科学技术, 极大地推动了土木工程的快速发展, 同时也给道桥结构的承载能力的提升做出了贡献。对我国旧桥加固或者改造技术进行研究, 不仅能够解决目前迫切的运输运力问题, 而且对国家长远经济发展产生巨大经济效益, 发展前景极为广阔。
参考文献
[1]彭江.有关道路桥梁预应力加固技术的施工探讨[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (5) .
梁式桥上部结构病害分析 篇7
1 主梁
主梁病害主要有裂缝、主梁挠度过大、梁顶死横向晃动和单板的轴承等[1]。
1.1 裂缝
主梁的跨中出现的裂缝主要是结构裂缝, 而支座两侧、梁底以及梁侧出现的裂缝主要是非结构裂缝。
虽然预应力混凝土箱梁在混凝土梁桥中应用较广泛, 但箱梁往往出现裂缝并且运营过程中在重复荷载作用下越来越多, 导致承载能力逐渐下降。根据裂缝发生位置不同, 混凝土箱梁的裂缝形式可分为底板裂缝、顶板裂缝以及腹板裂缝。施工、材料、环境是与裂缝产生有关的主要因素[2]。
1.1.1 底板横向裂缝
底板横向裂缝是由底板混凝土的拉应力超过抗拉强度引起, 如反拱过大的支撑板导致支座处产生正弯矩, 从而产生板底裂缝。
1.1.2 腹板裂缝
腹板裂缝是箱梁最主要的裂缝, 原因是其主拉应力超过其抗拉强度。下面几种原因可导致箱梁腹板处产生斜裂缝: (1) 腹板厚度。腹板厚度主要影响腹板主拉应力。 (2) 纵向预应力钢筋的布置方式。采用的组合方式为竖向预应力加直线, 通过调整垂直预应力的大小, 发挥主应力的控制作用。 (3) 竖向预应力筋的构造形式。腹板斜裂缝常出现于梁端附近、跨中处和边跨现浇段。梁高度的位置在全区段是最小的区段, 梁高较小, 所以纵向预应力钢筋长度较短, 高强精扎螺纹粗钢筋的伸长量在张拉时会受到限制。锚固时需要注意, 粗心大意会使得钢筋收缩偏大。 (4) 内外温差。箱梁内部散热和热吸收缓慢, 而上部面板冷却较快。此外, 因为上部面板刚度较大, 横向收缩和扩张的面板和内外壁箱型梁差异较大, 这将使腹板内外表面出现重复张力和压缩应力, 导致腹板疲劳, 降低腹板的抗剪强度。
1.2 腐蚀破坏
混凝土桥梁的破坏形式有硅酸盐反应、冻融侵蚀和腐蚀等。钢筋混凝土桥梁由于材料本身的性质, 易受环境侵蚀, 主要是二氧化碳的腐蚀和氯腐蚀。
1.3 主梁下挠
下面两点原因会造成主梁挠度过大。 (1) 混凝土的收缩和徐变。混凝土的收缩和徐变会引起主梁挠度的增大, 造成工程事故。 (2) 主梁纵向预应力有效性降低。主梁跨中产生下挠的原因是主正弯矩区底板和负弯矩区顶板纵向预应力有效性降低, 它是跨中持续下挠的主要原因之一。
1.4 梁顶死
梁顶死的原因是T梁预制工艺方式导致梁长偏大, 由于存在误差, 桥台之间实际距离小于设计值, 铺架时人为减少梁缝, 导致桥台发生不均匀沉降。
1.5 横向晃动
多是基础浅埋地段的底部转动惯量较小, 导致基础抗变形能力不足, 墩基础遇水软化。
2 横隔梁
横隔板开裂, 会增加板梁本身的重量。桥梁出现单板压力病害后, 疲劳损伤加重, 桥梁上层建筑处于极其不利的压力状态。
3 支座
支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。它能将桥梁上部结构的反力和变形可靠地传递给桥梁下部结构, 从而使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合[3]。
3.1 支座病害类型
支座形式不同, 支座的主要病害也不同。例如简易支座, 它的主要病害为油毡老化、破裂、失效和垫石破碎。钢板滑动支座的主要病害为锈蚀和接触面干涩。摆柱支座的主要病害为各组件相对位置不正确。而脏污、老化、变形则会导致四氟板支座和橡胶支座损坏, 固定螺栓剪断、螺母松动、不灵活、实际位移量偏大则会导致盆式橡胶支座和活动支座损坏[4]。
3.2 支座损坏原因
支座损坏的类别不同, 则支座损坏的主要原因也有所不同。例如如果设计时缺乏足够的考虑, 则会出现形式的选定与布置错误、材料选定错误、支座边缘距离不够、支座支承垫石补强钢筋不足、对螺栓等的脱落研究不够等问题。而施工制作不完善, 则会导致铸件材料的质量管理水平较低、金属支座的防腐防锈处理不可靠、砂浆填充不可靠或者水泥砂浆强度不足。其他的因素, 例如桥墩、桥台产生的不均匀沉降、倾斜与水平变位以及上部结构位移均会导致支座损坏。
4 结语
主梁、横梁以及支座影响着混凝土桥梁上部结构。各部件产生病害的原因有多种, 主要是设计、施工以及自然灾害方面的原因。我们不能完全消除自然灾害造成的病害和灾害, 但是可以根据钢筋混凝土桥梁的结构特点及桥址场地情况, 完善设计和施工, 从桥梁构件和结构的强度、连接方式以及稳定性等多方面采取措施提高钢筋混凝土桥梁的防灾防病害能力。
参考文献
[1]王东阳.混凝土桥梁结构常见裂缝的分析、控制与修补[D].哈尔滨工业大学, 2001.
[2]马亚丽.预应力混凝土连续梁桥的健康研究[D].郑州大学, 2002.
[3]王欣群, 等, 梁板桥支座的适用范围与常见病害[J].黑龙江交通科技, 2004 (2) .
钢索桥上部结构施工技术方案总结 篇8
杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内的雅砻江中游河段上, 是规划中该河段的第六级水电站, 上距孟底沟水电站37 km, 下距卡拉水电站33 km。电站坝址位于雅砻江流域支流杨房沟的汇合口上游约450 m处, 根据杨房沟水电站施工总布置和场内交通规划, 拟在下游永久交通桥上游约100 m处修建下游临时索道桥以满足工程施工需要。该临时桥为一座单车道索桥, 分别连接左岸临时交通洞和右岸进厂公路, 是施工期间坝址下游左右岸场内交通公路连接的主要通道。该临时交通桥桥型采用一跨临时索道桥, 桥梁净跨为143 m, 桥面净宽6.0 m。桥梁设计荷载为车辆荷载汽-60, 单车道通行, 每次限过一辆车, 同时桥上不得有大批行人通行。本桥梁是施工期间坝址下游左、右岸场内交通公路连接的主要通道, 桥梁能否早日通行对右岸场内交通公路的施工进度起着制约性作用。
2 施工布置
根据现场施工条件现场施工布置如下。
(1) 安装时在索桥轴线上方3.5 m处架设一条3 t临时牵引走线, 牵引索在架设是应形成闭合回路, 主要用于索桥主索过河牵引;以索桥轴线为对称中心在上、下游车行道中部索鞍之间架设一条宽为2 m的简易承重猫道 (简称主索托架) 主要用于承载主索过河时主索的自重, 防止主索堕入河中和减小卷杨机索引力。
(2) 右岸施工布置:在右岸引线隧道洞口安装一台1.5 t卷扬机用于主索过河后主索安装位置的局部调整;在右岸引线隧道洞口安装一台3 m3的空压机及50 k W柴油发电机用于右岸施工供风及施工供电;右岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
(3) 左岸施工布置:在左岸布置两台5 t和一台3 t卷扬机, 两台5 t卷扬机分别用做主索架设时临时牵引走线的牵引动力及主索矢度调整时动滑轮组的动力;另外一台3 t卷扬机用于由于空间不足主索张拉时倒换滑轮时起辅助固定做用, 另在左岸锚板后方桥台位置处安装一台3 m3的空压机及100 k W柴油发电机用于左岸施工供风及施工供电;左岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
3 主要施工方案
本桥梁的施工主要包含桥梁下部结构施工及上部结构施工, 其中下部结构主要包含:桥台开挖、锚索孔造孔、锚索安装及锚索孔注浆、锚板混凝土浇筑、索鞍混凝土浇筑及索鞍安装;桥梁上部结构施工主要包含:桥面主索安装、桥面钢横梁安装、桥面板铺装、栏杆系统安装等工作;桥梁下部结构施工现已全部完成经检测施工质量满足设计及规范要求达到桥梁上部结构施工条件;上部结构施工主要施工方法如下。
3.1 施工前准备
索桥在安装前, 检查施工机具及工器具是否准备齐全、设备完好率进行统计并调整, 工作人员的到位率进行调查;安装构件质量是否满足设计及规范要求、复测桥梁轴线是否正确、安装好桥梁架设辅助设备、标识好主索空索的矢度控制点高程;
3.2 桥面主索安装
主索安装分步进行, 详细施工步骤如下。
(1) 主索端部连接头制作。
安装时将钢丝绳以卷为单位吊至左岸桥台锚板后方, 再用吊车或三角支架挂一卷至左岸桥台锚板后方下游侧位置处将其捆绑绳打开后放开钢丝绳头部, 根据施工图尺寸用绳卡做好主绳端部连接接头, 将绳卡按规范要求固定, 不得有丝扣松动, 滑丝等现象。
(2) 主索过河方案。
利用已经安装好的3 t辅助走线挂上工序 (1) 中已制作好的主索端部连接接头将主索牵引至辅助简易锚道中间, 利用简易锚道承载主索重量配合牵引走线将其平稳、匀速的牵引至右岸桥台锚板处, 利用右岸所布置的卷扬机将其主索临时牵引, 以免松开牵引绳时主索因自重回缩, 松开牵引绳后, 将工序 (1) 中已制作好的主索端连接头通过连接器与右岸锚索预留锚头连接好, 松开临时牵引。
(3) 左岸主索初步张拉, 利用5 t卷扬机及所组成的滑轮组进行匀速张拉, 使其脱离猫道, 人工配和使其主索平移到索鞍滑轮内, (两侧桥台可同时滑动主索, 或单侧均可) 对主索初步张拉达到空索设计失度。
(4) 主索裁料。
根据设计跨度、垂度及施工余量等计算每根主索的实际长度, 待工序 (3) 完成后按其计算长度利用砂轮切割机将主索切断。
(5) 左岸主索固定。
待工序 (4) 完成后, 将左岸已经切割断的主索绳头用连接器与左岸锚索预留锚头连接, 同时利用准备好的滑轮组将其调整至设计矢度处后将其用绳卡固定; (由于主索较粗锚头和松紧器太重, 可利用3吨卷扬机将其拉紧, 固定绳卡。次做法的目的在于减少主索的失度, 以免后续整体调时费时费力。)
(6) 主索张拉完成。
重复上述工序将主索从下游侧稳定索往下游侧车行道中部按序逐一张拉完成, 再重复上述工序从上游侧稳定索往上游侧车行道中部按序逐一张拉完成, 直至全桥主索张拉完成。
(7) 主索矢度调整。
待桥面主索全部张拉完成后再进行主索矢度的统一调整, 为便于主索调整及仪器测量观测, 调整时间尽量选在气温较恒定、无风时段进行。主索矢度调整时利用扳手拧调节器两端左、右旋螺母将其调整至空索状况下的设计矢度值并使每根主索保持自由状态, 调整完成后使其所有桥面主索横断面处于对称水平状态, 从而完成初步调整工作;待初步调整完成24小时后再根据设计矢度用初步调整方法进行2次调整使其达到设计值, 且所有桥面主索横断面处于对称水平状态, 至此桥面主索安装完毕。
3.3 桥面钢横梁安装
桥面钢横梁安装时利用12 t汽车吊, 用吊装钢丝绳将横梁对称固定后垂直起吊至桥面主索处, 按设计图纸中主索位置将其对位后将销轴及液筒安装好, 拆除吊装用钢丝绳后重复其工序直至完成全部钢横梁吊装工作;待钢横梁吊装完成后利用牵引走线配合导向滑轮挂住钢梁两端将钢横梁逐一拖拉到位, 从而完成钢横梁安装工作。
3.4 桥面板铺装、栏杆系统安装
桥面板安装时先将已防腐涂装完成的横向桥面板按设计图纸固定方式及钢横梁之间间距逐一安装完成, 待横向桥面板安装完成后再按设计图纸固定方式与间距将防腐涂装完成的纵向桥面板及人行道板与栏杆系统安装完成。
4 质量及安全保证措施
4.1 质量保障措施
(1) 严格按规程、规范及施工技术要求施工, 以工序过程控制为中心, 对施工过程中的常见问题进行重点检查落实, 整改, 杜绝违规施工。
(2) 做好现场技术交底工作, 技术人员深入施工现场对施工中出现的问题及时进行指导。
(3) 施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制, 并做好施工质量记录。对于施工过程中发现的问题, 按照“四不放过”方向进行处理, 对于经检查发现的问题按照“返修、再验收”处理。
(4) 加强测量控制和现场技术人员管理, 加强质量教育, 强化质量意识。
(5) 加强原材料的检验检测, 确保原材料合格, 杜绝不合格材料进入施工现场。
4.2 安全保证措施
(1) 对进厂的所有施工作业人员进行三级安全教育, 特殊工种要求持证上岗, 全面贯彻“以人为本, 安全第一、综合整治”的思想。
(2) 加强危险源的辩识, 提高防范能力完善各工种、机械操作安全规章制度, 并落实到人。
(3) 加强作业人员的日常安全教育, 高空作业的工作平台要搭设牢固可靠并经验收合格后方可使用, 作业人员应正确的佩带和使用劳动保护用品, 日常检查无误后才能进行作业。
(4) 设专职安全员管控, 并对起重设备及用电设施安排专人进行安全巡查、维护对违规作业行为及时进行纠正或制止。
5 结语
该索桥跨度较大, 负载重, 施工质量要求高, 在此方法施工中保证了质量同时取得了良好的经济效果, 也为以后钢索桥的施工奠定了基础, 可供同类工程参考借鉴。
摘要：杨房沟水电站下游临时索道桥是施工期间坝址下游左右岸场内交通公路连接的主要通道, 桥梁的早日通行对右岸场内交通公路的施工进度起着制约性作用, 为保证钢索桥上部结构快速顺利的安装完成, 本文根据工程现场条件和作者多年施工经验, 制定了杨房沟索桥主索的施工方案, 为钢索桥的顺利施工完成提供了条件。
关键词：索桥,施工方法,主索
参考文献
[1]刘北辰, 屈本宁.悬索结构设计新构想及倒张拱钢索桥的设计计算[J].昆明工学院学报, 1994, 19 (4) :83-84.
[2]唐夫仁.世界第一钢索桥——香港青马大桥[J].海洋世界, 1997 (1) :4-5.
[3]吁滨.简述索道桥工程施工技术[J].中华民居 (下旬刊) , 2012 (11) :60-61.
钢结构桥 篇9
钢桁架整体节点利用焊接一改从前利用大量螺栓连接钢梁的做法, 使钢梁加工实现了工厂化, 现场拼装经济、简单, 节省了现场的作业空间, 使工地环境得到了改善, 因此这种钢梁结构和加工方法在桥梁施工领域广受好评。桥梁结构由许多个功能各异的节点构成, 大部分节点都是焊接在一起, 连接处有焊缝, 应力分布不均衡, 整体构造十分复杂。但是对于整体节点的处理, 目前桥梁制造领域尚无合理合法的技术规范可供参考, 为了验证桥梁连接节点的合理性, 有必要深入研究钢桥整体节点结构, 掌握其应力分布特点, 以期形成一套能够控制节点整体质量的有效方案。
1 工程概况
上莘大桥是长兴县经四路南延工程上跨长兴港的一座南北向半穿式连续钢桁架桥, 全长224m, 其跨径布置为 (62+100+62) m。桥面宽30 m, 横断面布置为2×0.25 m (栏杆) +2×1.75 m (人行道) +2×3 m (非机动车道) +2×2 m (隔离带) +2×8 m (机动车道) 。图1 为大桥的主体结构。上莘大桥采用Q345q D级钢材拼桥体结构, 用M24 高强螺栓连接各构件, 桥体设计荷载为城-A级, 人群荷载按3.5k N/m2进行计算。
主桁采用无竖杆的华伦式三角形腹杆体系, 并采用刚性较大的整体节点主椼、下平纵联、横撑及桥门架为杆系结构, 采用组合式节点板作为支撑平台。主桁中心距为18.08m。两片桁架相距较远, 因而整座桥体全部设置双X形下平联。横撑、桥门架、上平联一律按设计图安装在桁架中墩相应的部位上。为了抵御横向风力, 同时防止弦杆变形产生内应力, 下平联的节点部位应该连接下弦杆。
由于结构与载荷的对称性, 本文只针对该桥梁应力分布最为复杂的下弦杆X7、上弦杆S7 节点进行分析, 各杆件编号如图2。
2 空间有限元分析计算模型[1~4]
计算模型采用ANSYS对整体节点进行局部应力分析。图3、图4 分别为下弦杆X7、上弦杆S7 节点的计算模型的边界及载荷条件。根据圣维南原理, 有限元分析会影响支承点和载荷分布, 导致其局部应力不均衡, 为了规避这一影响因素, 保证整体节点局部分析的准确性, 整体节点两端分别取大于500mm的弦杆与整体节点进行综合分析。用拼接钢板将整体节点和弦杆焊接起来, 再借助高强螺栓与腹杆连接。由于高强螺栓以摩擦传力进行联结, 因而在分析计算时计算模型按刚接形式进行模拟, 利用Midas/Civil有限元软件对加载桁架进行整体受力分析, 并得出在最不利工况下各截面上的轴力和弯矩。为了提高有限元模型分析结果的准确性, 将集中力及集中力偶转化成所需的应力荷载, 使之作用于对应的面上, 以降低某些单元在集中力的影响下出现应力奇异现象。
为了能够真实反映整体节点的局部受力状态, 计算模型按照整体节点及各杆件的实际尺寸进行建立, 并包含整体节点连接的各个杆件、隔板和加劲肋等构件。考虑到板厚效应, 拟用三维实体单元和四面体实体单元solid45 来模拟分析该计算模型。另外, 为了尽快得到更精准的分析结果, 在辅助的弦杆、腹杆上单元设置较稀疏的网格, 在目标节点各部位设置较密集的网格, 借助Refine细化危险的位置, 最终能得到一个更精准的分析结果。考虑到所加载荷均为平衡力系, 本文下弦杆X7 节点取约束支承处的所有节点的平动自由度作为几何边界条件, 而上弦杆S7 腹杆节点自由端中心部位全截面加固结约束。划分网格并加载后的模型如图5~6 所示。
3 节点应力计算与结果分析
从计算结果可以看出, 圆弧处、厚薄对接以及构件对接的位置存在局部应力集中的现象, 如应力集中点在节点两侧圆弧部位;其次在弦杆与下平板、内侧隔板和加劲肋与弦杆竖板等几个厚薄对接位置;腹杆与弦杆对接等位置均为应力集中点, 节点构造设计时需多加注意。下面对上述的应力集中点位置进行相应地分析。
3.1 节点两侧圆弧部位应力分析
根据分析结果得知, 圆弧处应力集中现象最严重, X7节点最大Von Mises等价应力为114MPa (如图7) , S7 节点最大Von Mises等价应力为94.2MPa (如图8) 。计算值偏大的原因可能是距离圆弧较近的贴角焊缝也存在应力集中的问题, 如果不及时补救, 就可能发展成微观裂缝, 高强钢材极易出现这一现象。为了结构稳定, 必须采取措施治理应力集中的问题。一般来讲, 我们主要通过有限元模型计算所得的最大轴向应力值 σxmax和弦杆设计应力值 σx0的比值 α 来判断是否存在应力集中的现象。关于单面突出的节点板的圆弧处应力集中现象, 西田正孝[5]等学者已通过光弹分析得到了准确的应力集中系数。如图9 所示, 利用光弹试验对两面突出部的板的盈利集中现象进行分析, 给该板施加拉应力, 得到图10 (a) 和 (b) 所示的该节点板在承受拉应力时所产生的应力集中系数kP及弯矩作用下的应力集中系数kM。如果是局部突出部的板, 施加拉应力, 所得到的应力集中系数则小于图10 所示的应力集中系数, 此时可从图11 查出其折减系数k。
于是, 节点圆弧段的最大应力值σmax可近似地按下式求出:
在上式中, P为作用于弦杆端部的轴向力, M为用于弦杆端部的弯矩。如果是桁架桥的二次应力较小, 第2 项就可忽略不计。
在结构模型计算过程中, 节点板应力集中的问题始终存在, 应该适当增加节点处弦杆的板厚, 同时在板的两个侧边分别设一坡口焊缝焊接起来, 或者在节点处设置弦杆工地接缝, 另一边设坡口焊缝, 这样也能调整节点板的厚度。通过焊接连接在一起的节点结构, 通常采用图12 中示出的三种方式。图12 (a) 是弦杆应力比较小、节点板材质强度比弦杆高、板厚也比弦杆大时所采用的二分法, 图12 (b) 及 (c) 是弦杆应力比较大, 节点板板厚及材质都不如弦杆时所采用的方法。但对图12 (b) 来说, 弦杆和节点板的结合部、特别是圆弧部应力集中的地方, 和焊缝收剧烈高温的热影响区想重合, 这是它的缺点。所以图12 (c) 是理想的连接方式。从分析结果来看, 假设翼缘到焊接部的距离为h, 令h≥250mm, 就能有效规避焊接热影响区与应力集中部重合的问题。公路桥梁规范规定:当受压弦杆的腹板和节点板采用整体连接构造时, 圆弧的半径rj不得小于腹板高度的1/5。危险点放大后应力分布云图如7 所示。
3.2 内侧节点板应力分析
由于在内侧节点板上焊接有平联节点板和横梁连接板, 以及节点板与腹杆连接处, 其应力分布十分复杂, 而且应力集中现象较严重的部位在平联节点板两端, 因此可能对整体节点的连接质量和稳定性造成威胁。根据图13 所示的内侧节点板应力分布情况不难看出, 内侧节点板下方是危险位置。除此以外, 横梁与内侧节点板连接处、节点板与腹杆连接处都存在不同程度的应力集中现象, 其最大Von Mises应力为151.0MPa。
该节点板剪应力分布自下而上逐渐增MX大, 而水平分布看上去像一个抛物线, 而且圆弧处的应力分布是反向的。图14 为剪应力分布情况。
Carter, Mc Calley, Wyly, Whitmore根据实验研究得出了关于节点板应力分布的结论:相当大的应力集中乃发生在腹杆端部的节点板截面内。根据图15可以看出, 这一部位的应力分布不均匀, 应力集中系数σmax/σ0≥2。由此, 我们可以自节点板斜边和腹板边的夹角∠ACD作分角线, 交断面AA于两E点 (如图16所示) , 将EE视为有效宽, 并设在此有效宽范围内应力均匀分布, 就能通过计算得到腹杆连接锚拴群的顶端DD处的最大应力值 σmax=P/Bet。
这种应力集中现象一般会导致屈服现象提前发生, 或者造成疲劳破坏、脆性破坏等不良后果。局部屈服对承载力的影响程度基本可以忽略不计。但是如果焊缝处出现应力集中, 就有可能导致脆性破坏。为避免出现不良后果, 在结构设计上, 应该让这个应力区远离焊缝。另外, 应力集中所引起的疲劳破坏对整体借点来说十分不利, 应该尽力避免这个问题。
3.3 等宽不等厚对接部位的应力分析
在薄板与厚板对接部位都存在应力集中现象, 由于篇幅原因, 在此仅给出构造复杂、应力分布不规则的上 (下) 平板与隔板的应力分布图。如图17~18 所示, X7 节点其最大Von Mises应力为151.0 MPa, S7 节点其最大Von Mises应力为84.5MPa。
4 结论
本章通过对上莘大桥对整体节点的局部应力分析, 初步掌握了整体节点的应力分布规律, 验证了结构设计的可靠性, 主要结论如下:
①节点集中各种构造, 受力较为复杂。内侧节点板由于焊接有平联节点板和横梁连接板以及腹杆, 其应力分布较外侧节点板要复杂得多;平联节点板两端、对接焊缝、节点板两端圆弧过渡段及等宽不等厚对接部位是应力集中的主要部位, 设计、制造、使用过程中需要重点注意。
②在平联节点板两端采用圆弧过渡、焊后沿圆弧受力方向打磨匀顺并采用捶击可以有效降低该部位的应力集中, 可以提高其疲劳性能, 该部位从应力分布图可以看出有局部应力集中现象, 应予以重视。
③在节点板两端圆弧过渡处, 选择合适的圆弧半径并于焊后沿受力方向打磨, 可以减小其应力集中现象。
④不等厚对接焊缝处采用1:10 斜坡过渡, 焊后磨光, 接头能够有效降低接头处应力集中系数。
⑤节点板剪应力分布规律是:自下而上逐步增大, 剪应力较大的部位是节点板纵向对称线的上部附近。
综上所述, 整体节点结构受力较为复杂, 能够合理的处理构造细节, 并采用先进的焊接与制造工艺, 可以有效的提高其结构性能。
摘要：近几十年来, 随着钢桁架桥跨度的增大以及焊接技术的成熟, 整体节点开始在钢桁架桥中广泛应用。随着钢桁架桥的普及, 这类桥梁的整体节点分析逐渐成为了设计人员关心重视的问题。本文以上莘大桥为工程背景, 基于ANSYS有限元软件对该桥的整体节点应力进行了分析, 得出了在最不利工况下整体节点应力分布云图, 从而证明了整体节点构造设计的合理性, 并对整体节点性能给出总的评价。分析结果为今后钢桁架桥的研究与合理设计提供了相关的参考数据。
关键词：钢桁架桥,整体节点,有限元法,应力分析
参考文献
[1]李慧乐.一种铁路新型钢—混凝土组合桁架桥的动力性能研究[D].北京交通大学, 2011.
[2]穆健.高强螺栓连接节点疲劳破坏试验研究[D].重庆交通大学, 2010.
[3]黄永辉, 王荣辉, 甘泉.钢桁梁桥整体节点焊接残余应力试验[J].中国公路学报, 2011 (01) .
[4]王荣辉, 蔡禄荣, 黄永辉, 陈孔亮.双层公路特大桥的模态参数识别及成桥模型分析[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 2011 (06) .
浅析混凝土弯桥结构设计 篇10
随着城市规模的不断发展壮大, 城市交通的发展也越来越迅猛。立交越来越成为在各种交通方案中首选的一种形式。弯梁桥的设计已经是比较普遍的一种桥型。由于征迁、占地在城市的发展中成本越来越高, 现代立交的规模不断压缩, 其匝道半径越来越小。在以往的设计计算中, 受计算软件的限制, 多数的匝道弯桥均采用平面杆系计算。即将实际的弯桥假设成相同跨径的直线桥梁来计算分析。得出的内力及应力用到相应的弯桥中去指导设计。最后根据以往的设计经验, 在关键部位用构造配筋的方法加强设计安全储备。但是随着时间的推移, 现在看很多弯桥由于设计之初计算简化, 得出的结果不够精确, 都出现了各种问题, 如支座脱空、横向失稳、腹板开裂、梁横向移动导致支座失效等。
随着空间有限元软件的发展, Midas、sap2000等一大批空间软件的出现, 对弯梁桥的设计可以按实际情况更加真实准确地建立模型并加以计算。得出的计算结果也更加符合实际情况, 对于在设计上的指导作用也更具实际意义。
2 设计理论分析
弯梁桥一般为连续梁结构, 其断面形式一般采用现浇钢筋混凝土 (预应力) 箱梁。因为箱梁的整体性好并有足够大的抗扭贯矩, 对于受扭矩较大的弯桥具有突出的优点。跨径一般在20~60m (主要受混凝土连续梁控制) , 高跨比一般可以取与相同直线桥的数值一样范围。曲率半径在满足路线要求的情况下越大越好。
由于弯桥曲率影响, 混凝土箱形截面在发生竖向弯曲时必然发生扭转, 而这种扭转作用又将会产生箱梁的挠曲变形。这两种作用相互影响即为弯-扭耦合作用。弯桥的挠曲变形要比相同跨径的直线桥梁复杂, 弯桥的外边缘的挠度要明显大于内边缘的挠度。桥梁曲率半径越小、桥面越宽这种内外边缘变形不一的现象就越明显。
弯桥在对称荷载作用下也会产生较大扭转, 会使外边缘腹板超载, 内边缘腹板卸荷。弯桥的支反力也与直线桥有较大区别。有曲线外侧增大, 曲线内侧支反力减小的趋势。有时甚至会出现曲线内侧支反力为负, 即支座脱空情况的出现。
弯桥中的预应力对全桥的支反力影响很大。曲线半径越小, 这种影响也就越大。有时预应力的影响会起到决定性的作用。
弯梁桥的下部结构受力比较复杂。由于桥梁的内外侧支反力相差比较大, 使各墩柱垂直力相差较大。在相同的荷载、工况下, 除了直线桥具有的制动力、温度变化产生的内力以及地震等偶然荷载产生的内力外, 还存在汽车荷载产生的离心力及预应力产生的扭矩。故在曲线梁分析计算中应对其建立整体空间有限元模型分析。以往所采取的横向分布系数法将立体简化为平面的分析手段将越来越不能满足现在的设计要求。结合桥梁所受的竖向、横向弯矩及整体扭转并考虑荷载作用之间的相互联系及弯-扭耦合作用。充分考虑弯桥的空间受力特点, 才能得到安全可靠的结构设计。
3 实例分析
3.1 项目简介
丹东西互通式立交B匝道桥是为跨越主线和丹东西互通式立交A匝道而设, 本桥斜桥正修。中心桩号K0+338.686, 上部结构采用 (3×25+4×25+3×25) m预应力混凝土连续箱梁, 下部采用肋板台桩基础和柱式墩及Y墩桩基础;桥梁全长为256.0m。采用单箱单室预应力混凝土箱梁, 铅直腹板, 箱梁梁高1.4m, 梁顶板宽9.60m, 底板宽5.6m, 两侧翼缘悬臂长度2.00m, 桥面板施加横向预应力。跨中部分, 箱梁顶板厚25cm, 底板厚25cm, 腹板厚45cm;为顶底板钢束布置需要及抗剪能力要求, 支点附近顶板加厚至35cm, 底板加厚至45cm, 腹板加厚至70cm;支点处设置横隔梁, 边支点处横隔梁厚100cm, 中支点横隔梁厚120cm, 单支承处横隔梁设置预应力钢束;箱梁左右腹板为等高度, 桥面横坡由箱梁整体旋转一定的角度形成。
设计标准:
(1) 设计荷载:汽车—超20级, 挂车—120。
(2) 桥面宽度: (0.50+8.5+0.5) m。
(3) 地震基本烈度:VII度。
3.2 模型建立
弯梁桥的模型建立主要有三种方法:空间单梁法;空间梁格法;空间实体法。三种方法各有所长, 单梁法适用于窄桥, 空间梁格法适用于宽桥, 空间实体模型适用于更复杂桥型。本桥模型采用单梁法模拟, 采用Midas空间杆系软件建立, 单元划分长度基本为1m, 在端横梁及中横梁位置附近单元划分加密为0.5m一个, 全桥共划分为108个单元。端支点采用抗扭支撑, 中墩为独柱墩, 两侧次中墩均为铰接, 中间墩柱采用刚接 (释放转动约束) 。在采用单梁法建立曲线模型时, 以直代曲, 由于单元划分长度较小基本满足计算的精度要求。
由于区别于直线桥梁, 弯桥在自重作用下有向曲线外侧翻转的趋势。所以在建立模型时要施加向外侧的集中扭矩。离心力也是弯桥区别于直桥的要施加的荷载。先进行一般的移动荷载分析得到最不利的加载位置。然后根据规范计算离心力系数与最不利荷载相乘得到离心力数值加载到梁单元上。除此以外还应考虑的荷载包括自重、二期恒载、温度荷载 (系统升温20°;系统降温20°) 、温度梯度 (升温t1=14, t2=5.5;降温t1=-7, t2=-2.75) 、车道Ⅰ级荷载。其中车道荷载根据桥面宽度定义车道的数量及布置的位置。程序会根据车道的位置及数量自动按最不利考虑移动荷载的作用效应。支座沉降也要根据桥梁孔数定义为5种工况, 沉降量按1cm考虑。
本桥采用预应力混凝土箱梁结构, 预应力是否输入对结果会产生很大影响。为方便对比两种模型的计算结果, 下面分别列举了输入钢束和不输入钢束两种计算结果。
从表1的计算结果来看, 预应力的输入与否决定了计算结果是否准确。当考虑预应力时过渡墩梁底内侧支座的支反力出现了负值, 意味着支座在最不利荷载组合下有脱空的可能, 而不考虑预应力的计算结果显示, 即使在相同的不利荷载组合下结构的支座反力也是受压的。一座曲线梁桥支座最容易脱空的位置为梁端曲线内侧的支座。我们在做相关设计时可以有意识增大此处的支座间距, 以减少支座脱空的可能性。
3.3 病害及预防措施
通过以往的弯桥设计计算得出一些设计经验。一般来说, 曲梁桥主要有两种病害, 我们在设计中要尽量采取一定的措施加以避免。
(1) 病害1:支座横向爬移。计算表明:在恒载作用下, 曲梁桥整体向外侧翻转;升温时端支座向外侧移动, 中间墩支座向内侧移动;降温时端支座向内侧移动, 中间墩支座向外侧移动。温度梯度升曲梁向外侧翻转;温度梯度降曲梁向内侧翻转。
(2) 病害2:支座脱空, 端支座 (内侧) 局部或全部支座脱空。在曲梁半径较小, 桥面宽度较小的情况下越是容易出现。设计方案必选时要尽量避免独柱墩的出现或是尽量减少独柱墩的设置个数。尽量增大梁底双支座之间的距离, 桥梁较窄的情况下可以在梁端加大端横梁的宽度来满足两支座间距离的加大。
4 结论
弯梁桥由于其结构受力的特殊性, 较相同跨径的直梁桥相比要复杂得多。因此在设计上要引起足够多的重视。在计算时尽量采用空间有限元软件分析, 在一些关键部位如横隔梁、截面渐变处要有一定的设计考虑, 增加安全储备。箱梁的腹板要增加抗扭剪箍筋的钢筋直径;箱梁的横隔梁要增大厚度等。在有些小半径的曲梁桥中 (半径小于100m) , 由于预应力产生的二次矩很复杂, 建议采用钢筋混凝土现浇梁。箱梁跨中应增设一道横隔板来增大箱梁的整体抗扭刚度。
摘要：通过理论分析对比曲线梁桥与直线梁桥在计算中承受荷载的主要不同点、分析计算中应主要注意的事项。列举实例, 建立空间模型分析计算预应力钢束对支座的支反力影响大小。针对现在一般曲线梁桥存在的病害提出一些防治措施。
关键词：弯梁桥,空间有限元软件,病害与预防措施
参考文献
[1]范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社.
[2]邵荣光.混凝土弯梁桥[M].北京、人民交通出本社, 1996.
[3]孙光华.曲线梁桥计算[M].北京、人民交通出本社, 1997.
[4]杨永贤.小半径预应力混凝土曲线桥梁抗扭设计方法探讨[J].公路交通技术, 2010 (5) :45-48.