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公路桥梁的冲击系数及其研究现状

公路桥梁的冲击系数及其研究现状
公路桥梁的冲击系数及其研究现状

公路桥梁的冲击系数及其研究现状

[摘要]本文扼要综述了目前世界各国对公路桥梁冲击系数的理论与实验研究情况,介绍了国外几个国家现在所采用公路架桥和曲桥的冲击系数、并对国外公路桥梁动为荷载的理论分析方法及最新成果作了综合报导。

关键词公路桥梁冲击系数分析理论

一.概述

公路桥梁车辆引起的振动问题一直是工程界一个十分感兴趣的课题。它的研究自1849年WilliS开始,理论成果日益丰富。20世纪50年代BiggS假设车辆为弹簧支承的单质量刚体分析了桥梁车辆振动问题,并得到实验验证。60年代我国李国豪教授研究了拱桥的车辆振动问题。随着计算机及有限元法的出现,Veletsos 和黄提出了分析桥梁车辆振动的数值方法。80年代,我国项海帆教授指导他的博士生,对我国公路桥梁的冲击系数做了很有价值的研究。90年代Wang和黄东洲将车辆和桥梁模拟为空间结构,路面竖向的不平顺假设为一平稳各态历经的随机过程,研究了多梁式桥、斜拉桥、刚架桥、曲线桥、斜桥及箱梁桥的车辆振动问题,得到了不少重要结论。此外,我国不少学者在这一领域做了很多研究工作,限于篇幅,这里就不-一列举。

在大量理论研究的同时,世界各国对桥梁车辆做了大量的实测研究,1958年美国AASHTO对18座跨径为15m的公路桥梁进行了测试,结果最大位移冲击系数为 0.63,但只有5%超过0、4,最大应力冲击系数为0.41,但只有5%超过0.29。 1956~1957年加拿大在Ontario实恻 352座公路桥梁的动力放系数.最大力为0.75,但大多数不超过 0.3,已发现较大的冲击系数发生在基频为2-sHz的桥梁。1969~1971年加拿大在Ontario进行了第二次桥梁车辆振动的实测研究,实测结果最大冲击系数在 0.3~0.85之间,Page和 Leonard(1976)报告了英国交通与道路研究室对 30座公路桥梁的实测结果,冲击系数在0.1~0.75之间,他们还报导,如路面上设置一平滑的板块,冲击系数可达2.0。70年代新西兰对 14座桥梁试验结果表明冲击系数在0.1~0.7之间, 1981和 1983年澳大利亚道路委员会(ARRB)对一些短桥进行了正常运行状态下的动力测试。冲击系数的变化在 0.08到 1.32之间。他们发现轻车会引起更高的冲击系数。1980年加拿大进行了第三次大规模桥梁车辆动力测试。共有27座桥梁,桥型包括钢桥、混凝土桥及木桥,跨径在5~122m之间,桥面。引道及伸缩缝都处于好的状态。结果表明冲击系数一般在 0.45内,少量超过 0.5。瑞士 50年代到80年代对226座桥梁进行了动力测试,其中大部分是预应力混凝土

桥梁,结果表明对基频为 2~4Hz的桥梁,冲击系数可达 0.7. 尽管世界各国对公路桥梁的车辆振动问题做了大量的理论与实验研究,由于车辆引起的桥梁振动的复杂性,加之在1991年之前,研究者都是采用比较简单的平面力学模型。很多重要的桥梁冲击特性都无法指示,甚至报导的结果相互矛盾。目前世界各国的冲击系数基本上是在实验基础上制订的。

二、目前一些国家的冲击系数规范

1美国

美国目前有两种不同的设计规范,即:1996 AASHTO标准公路桥梁设计规范和 1998AASHTO LRFD)桥梁设计规范。前者的冲击系数为跨径的函数,即

I=15.24/(L+ 38.l)

这个公式是1931年在美国铁路规范的基础上制订的,它适用于除曲线桥外的任何一种桥梁。美国 1998 AASHTO LRFD桥梁设计规范,对设计荷载作了很大修正,它包括卡车荷载和车道荷载两部分,车道荷载不考虑冲击系数。卡车荷载的冲击系数规定为:

桥面节点I=0.75

疲劳与断裂 I=0.15

其他 I= 0.33

美国对曲工字梁和曲箱梁桥的冲击系数规范见表1和表2.这两个表基本上是根据数值分析得到。汽车重量与桥梁重量之比有一定限制,且限于当时的计算机速健,其分析力学模型及表中数值还需要继续研究。

2日本

日本1996年公路桥梁冲击系数见表3,在形式上类似美国。

3加拿大

加拿大OHBD(COMTC,1983)规范中的冲击系数为基频的函数【1】。 1991 OHBD(OMT,1991)规范对冲

击系数作了很大改变,冲击系数为轮轴的函数(见表4)。

4各国冲击系数比较

图三结出了几个国家的冲击系数曲线。由此可见各国对冲击系数的规定仍然相差很大。特别是我国,冲击系数偏小。另外世界各国都有很多旧桥需要维修和评估其承载能力。需要一个比较精确又方便的冲击系数计算办法。因此,车辆冲击系数的研究目前仍在很多国家进行,如美国、加拿大、日本、澳大利亚等。

三、桥粱车辆动力响应分析理论

以下简要介绍一下目前国际上比较好的桥梁--车辆振动系统的分析力学模型并给出参考文献。

1车辆模型【4】

图2所示为目前国际上比较好的空间力学车辆模型。这个模型共有五个刚体组成:拖车、挂车和三个轮轴。拖车和挂车各有三个自由度(垂直位移和绕纵横轴的扭转)。轮轴各有两个自由度(垂直位移和绕纵横轴的扭转)。悬挂弹簧位移与力的关系假设为非线性,轮胎弹簧为线性[12]

2.路面竖向不平顺数学模型[9]

研究表明路面几何形状是影响桥梁车辆振动的主要原因。路面高差主要有三部分组成:桥头伸缩缝、斜坡及路面本身的凹凸不平。路面本身的凹凸不平可以看成一平稳,各态历经的随机过程。这种随机过程大致可由两种方法来得到:

(1)先产生一系列按正态分布,均值为零的随机数。然后通过一阶速归数字滤波得到随机过程样本函数。这个随机过程的功率话密度函数必须能代表一般路面的功率密度函数;

(2)假设路面不平顺为多个余弦或正弦函数的叠加。初相为0~2π均匀分布的随机数。

这个随机过程的约束条件为它的功率谱密度函数,且必须能代表一般实际路面的功率谱密度函数[5]

由此可见,两种方法都必须研究一般公路桥梁桥面的功率谱密度函数。图3所示为用第一种方法得到的一组非常好的路面剖面形状[4]。

3桥梁模型

研究表明用平面力学模型无法揭示一些重要的桥梁车辆动力特性。梁格系模型可用来分析多梁桥梁[4,9]。对于比较复杂的桥梁结构可采用空间杆系模[7,8]。对于箱梁结构可采用薄壁梁模型[2,3].

4.加载模型

图4为汽车横向加载模型[5.11]。这一模型能较正确反映实际情况,并能分析多车并列行驶时的桥梁冲击

情况。

四、最新研究成果简介

(1)多梁式桥梁的冲击系数与静力横向分布系数有很大关系。静力横向分布系数越大,冲击系数越小。在实测动力荷载时,要十分当心。只能取静荷载最大处的冲击系数作为有意义的桥梁冲击系数[9,11]. (2)由于竖向的加速度和扭转加速度的影响,一般偏荷载会产生更大的冲击系数。边梁冲击系数比中梁大。此外挠度冲击系数一般比弯矩大【9,11】

(3)连续梁的冲击系数可采用等效跨径来计算。对于正弯矩,等效跨径为相邻支点间的距离。对于负弯矩,等效跨径为相邻跨的反弯点间距。即对于三跨连续梁,其等效跨径为0.25中跨跨径和0.3的边跨跨径之和[11]。

(4)如果桥面表面状况是好的,我国公路钢桥的冲击系数公式是安全的【9】。而对于混凝土桥,冲击系数似乎偏小。但考虑到我国的设计荷载与国外的不同,最后的结论需要进一步研究。

(5)T形梁钢构桥,带挂孔或中间铰的悬臂梁桥及斜拉桥的车辆振动特性与其他桥型有显著不同【5,12】。影响它们冲击系数的主要原因是车辆速度和铰接处的相对变形。即使在铰处于理想状态下,如车速接近120km/h,冲击系数可达 0.6- 1.4。如果铰接处养护得不好或破坏,车辆在低速时也可能引起很大冲击。因此高速干道,这种桥到尽量不要使用。在一般干道要特别注意养护。从车辆冲击角度看,带挂孔的悬臂梁桥比带单铰的好【5】。

(6)纵坡坡顶最好不要设在桥跨中间(图5,b)。如果设计车速超过 100km/h,形式Ⅰ纵坡不要超过 4%,

形式Ⅱ纵坡不要超过3%[6]

(7)多梁式曲桥的车辆振动特性与直桥有很大不同。影响多梁式曲桥的冲击系数的主要原因是离心力。外梁冲击系数随着车速增大而增大,而内梁冲击系数随着车速增大而减小。一般内梁冲击系数很小,而外梁冲击系数比内梁可高达六倍之多【4】。

(8)箱梁桥的弯矩冲击系数主要由前几个低频振起主要作用,而高频振型对剪力和双力矩影响很大【2,3】

(9)曲箱梁桥有很好的抗车振性能。尽管由于曲率的影响,截面各点静正应力变化很大,但各点的动应力和静应力之和趋于均匀,即应力大的点冲击系数小,应力小的点冲击系数大【2】

(10)斜桥的冲击系数一般会随着斜角的增大而增大[10]。

五、结论与建议

世界各国对公路桥梁的冲击问题已经作了大量的理论与实测研究。在理论上已经建立了一个比较能反映实际情况的汽车一桥梁模型。对各种桥型的车辆振动特性也有进一步的了解,但还缺乏一个能供实用设计的简便计算公式。我国是一个正在发展的大国,车辆荷载和车速都在不断提高。新型桥梁不断出现,旧桥由于车辆荷载引起的破坏现象也屡见不鲜。我们需要一个比较合理的冲击系数计算办法。建议我国交通部能支持这一研究项目,经过大约三年时间,提出一套符合我国路面情况、车辆荷载的梁桥、曲桥、拱桥及横向联结系的冲击系数计算公式。相信这一研究对我国公路桥梁设计及维修加固具有极其深远的意义。

参考文献

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[5] Wang. T.L., Huang. D.Z. and Shahawy. M. In:Dynamic Behavior of Continuous and Cantilever Thin-Walled Box Bridges.Journal of the Bridge Engineering ,ASCE,Vol.1,No.2,1996.

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[10] Wang. T. L., Huang. D. Z. and Shahawy. M. In:Vibration and Impact in Skewed Steel Bridges.presented and PUblished in Proceeding of ASCE Structures

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[11]Huang.D.Z.Wang.T.L.and shahawy.M.In:Impact Analysis of Continuous Multigirder Bridges Due to Moving vehicles.The Journal of STRUCTURAL Engineering,ASCE,118,No.12,December,1992. [12] Huang. D. Z. and Wang. T. L. In: Impact Analysis of Cable-stayed Bridges.The Journal of Computers and Structures,Vol.43,No.5,pp.897-908,1992

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图2公路—Ⅰ级荷载计算图式(单位:mm ) 由式 ...m ...m a a H b b H 1212=+2=020+2?012=044=+2=060+2?012=084 一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度: ...m>1.4m a a l 10=+2=044+142=186(两后轮轴距) 两后轮的有效分布宽度发生重叠,应一起计算其有效分布宽度。铰缝处纵向2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为: ....m a a d l 10=++2=044+14+142=326 作用于每米宽板条上的弯矩为: () ()A p b P M l a μ10=-1+-24 ..(.).140084=-13??10-2?3264 .kN m =-2205? 作用于每米宽板条上的剪力为: () ..kN .Ap P Q a μ140=1+=13?=279122?326 c. 行车道板的设计内力 ...(.).(.).kN m ......=45.88kN A Ag Ap A Ag Ap M M M Q Q Q =12?+14?=12?-284+14?-2205=-3428?=12?+14?=12?567+14?2791 2) 如图23所示为一座桥面板为铰接的T 形截面简支梁桥,桥面铺装厚度为0.1m ,净跨径为1.4m ,试计算 桥面板根部在车辆荷载作用下的活载弯矩和剪力。(车辆前后轮着地宽度和长度分别为:m b 6.01=和 m a 2.01=;车辆荷载的轴重kN P 140=) 1.4 0.1 板间铰接 图23 解:(1)荷载

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我国公路桥梁的发展趋势 摘要:近三十年来,我国公路建设发展迅速,尤其是高速公路建设,从无到有,从有到全,现已建成85000km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相继修建,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全便捷的服务。关键词:公路建设;桥梁;运输 Abstract:In the past thirty years,China’s rapid development of highway construction,especially in highway construction,from scratch,from thewhole,has now completed85000km.As thebridge construction is an important part of highway constructionalso obtained the corresponding development,straddles the river(River),channel(WAN)theconstruction of long span bridgeswere built,the general roadandhighway, bridges,overpassesin,in various forms,improveproject quality,providesafe and convenientservice for the highway transportation. Keywords:highway;bridge;transportation 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:板桥跨径可做到25m,目前有建成35~40m跨径的桥梁。 建议中、小跨径板桥,应由交通行业主管部门组织编制标准图,这样对推动公路桥梁建设,提高质量,加快设计速度都会带来明显的好处。二、梁式桥梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m 之间。公路桥梁常用的梁式桥形式有:按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。按截面型式分为:T型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标,一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。(一)简支T型梁桥T型梁桥在我国公路上修建最多,早在50、60年代,我国就建造了许多T型梁桥,这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥(或桥面连续),如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了,目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构,预应力张拉后上拱偏大,影响桥面线形,带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点,建议预制时在台座上设反拱,反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/2~2/3。(二)连续箱形梁桥箱形截面能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多室),早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度,也可以是等高度。从美观上看,有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥,用变高度箱梁是较美观的;多跨桥(三跨以上)用等高箱梁具有较好的外观效果。随着交通量的快速增长,车速提高,人们出行希望有快速、舒适的交通条件,预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强,外形美观,便于养护等。中等跨径的预应力连续箱梁,如跨径40~8Om,一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。

桥梁计算题2014.10.6

六、计算题 1、某公路桥梁由多跨简支梁组成,总体布置如图6-1所示,每孔标准跨径25m ,计算跨径24m ,桥梁总宽10m ,行车道宽8m ,每孔上部结构采用后张法预应力混凝土箱梁,每个桥墩上设四个支座,支座横桥向中心距为4m 。桥墩支承在岩基上,由混凝土独柱墩身和带悬臂 的盖梁组成,桥梁设计荷载等级为公路-I 级,混凝土的重力密度为25kN/m 2 。 问:(1)该桥按规模分为哪一类? (2)该桥的设计安全等级为几级? (3)在计算汽车设计车道荷载时,设计车道数取几? (4)桥梁的车道横向折减系数为多少? (5)在计算主梁的剪力和弯矩时,车道荷载标准值如何取用? 图6-1(图中尺寸单位:m ) 【解】(1)根据《桥规》第1.0.11条表1.0.11可知:该桥按规模分类属大桥; (2)根据《桥规》第1.0.9条表1.0.9可知:该桥的设计安全等级为二级; (3)根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知:设计车道数取2; (4)根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知:车道横向折减系数为1.0; (5)在计算主梁的剪力和弯矩时,车道荷载的均布荷载标准值均为kN/m 5.10=k q ;集中荷载标准值,当桥梁计算跨径小于或者等于5m 时,kN 180=k P ;当桥梁计算跨径等

于或大于50m 时,kN 360=k P ;当桥梁计算跨径在5m ~50m 之间时,k P 值采用直线内插求得。计算剪力时,集中荷载标准值k P 乘以1.2的系数。本题中,计算跨径024m l =。 所以:计算主梁弯矩时的集中荷载标准值:180180(245)/(505)256kN k P =+?--=; 计算主梁剪力时的集中荷载标准值:256 1.2=307.2kN k P =?。 2、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥,计算跨径40m ,设计荷载等级为公路-I 级,桥梁采用上、下行双幅分离式横断面形式,单幅行车道宽16m ,两侧防撞栏杆各0.6m ,单幅桥全宽17.2m 。 问:(1)计算汽车设计车道荷载时,采用几个设计车道数? (2)桥梁的车道横向折减系数为多少? (3)在计算主梁的剪力和弯矩时,车道荷载标准值各为多少? 【解】(1)根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知:设计车道数取4; (2)根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知:车道横向折减系数为0.67; (3)在计算主梁的剪力和弯矩时,车道荷载的均布荷载标准值均取为kN/m 5.10=k q ;集中荷载标准值:当计算主梁弯矩时:180180(405)/(505)320kN k P =+?--=; 当计算主梁剪力时:320 1.2=384kN k P =?。 3、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥,计算跨径40m 。若该主梁跨中横断面面积 2m 6.9=F 、主梁采用C50混凝土,混凝土的弹性模量MPa 1045.34?=c E ,跨中截面的截面 惯性矩4m 75.7=c I 、材料重力密度3 kN/m 0.26=γ,试计算汽车荷载冲击系数μ为多少? 【解】已知:m 40=l ,2 m 6.9=F ,MPa 1045.34?=c E ,3kN/m 0.26=γ,4m 75.7=c I 结构跨中处延米结构重力: 3 26109.6249600N/m G F γ==??= 结构跨中处的单位长度质量:22 /249600/9.8125443Ns /m c m G g === 简支梁桥基频: 3.18Hz f = == 冲击系数:189.00157.01826.3ln 1767.00157.0ln 1767.0=-=-=f μ。 4、图6-2所示为一座桥面板铰接的T 形截面简支梁桥,桥面铺装厚度为0.12m ,桥面板净跨径为 1.42m ,车辆两后轮轴距为 1.4m ,车辆后轮着地宽度和长度分别为:20.6m b =和 20.2m a =;车辆荷载的轴重kN 140=P ,冲击系数3.11=+μ,计算桥面板根部在车辆荷

发展战略-我国公路桥梁检测评价与加固技术的现状与发展 精品

我国公路桥梁检测评价与加固技术的现状与发展 交通部公路科学研究院,张劲泉 1 引言 公路交通是人类社会生命线工程的重要组成部分,公路桥梁作为公路交通基础设施的咽喉工程,在公路运输系统中发挥着至关重要的作用。由于使用荷载和环境因素等的作用,将导致桥梁使用性能衰退、结构安全与耐久性降低,造成桥梁适应性不足,甚至出现桥毁人亡事故。作为人造结构物的桥梁,客观上也有其“生、老、病、死”的生存过程,采用科学的技术手段与方法对其实施及时有效的养护维修与管理,是保证其健康、安全服役,最大效能发挥其经济效益的关键。因此,桥梁养护管理技术一直以来都是国际桥梁界的关注的热点问题。 发达国家的经验表明,通常桥梁在建成投入使用的20~30年后,将愈来愈多地面临耐久性降低和安全性不足等问题,且越是经济发达的国家所面临的问题越突出。我国自上世纪80年代起开始,公路建设事业步入了高速发展时期,建设了大量各类桥梁,目前公路桥梁总数已突破57万座,成为仅次于美国的世界第二桥梁大国。随着服役时间推移和交通运输事业的持续蓬勃发展,我们所面临的桥梁养护管理工作任务也日趋艰巨,客观上对桥梁检测、评价、维修加固和养护管理等技术提出了更高的要求。为适应不断增长的养护维修市场需求,解决桥梁养护工作中的瓶颈性技术问题,自上世纪60年代开始,我国在公路桥梁领域立体开展了大量科研项目和计划,尤其值得一提的是,进入21世纪后,我国交通行业主管部门加大了对相关技术研究的支持力度,通过这些项目的实施,形成了较为健全的公路桥梁养护管理技术体系,对保障桥梁安全服役和路网畅通起到了关键性支撑作用。 2 我国公路桥梁的技术现状 截至20XX年底,我国共有公路桥梁570016座/23191812延米,其中永久性桥梁552216座/22795222延米、半永久性桥梁11502座/270234延米、临时性桥

农村公路桥梁存在的问题及解决对策探讨

农村公路桥梁存在的问题及解决对策探讨 (锡林郭勒盟乾图交通设计有限责任公司,内蒙古锡林郭勒 026000) 摘要:文章结合当前农村公路的发展和建设实况,对农村公路桥梁存在的问题进行了分析,提出了农村公路桥梁问题的一些解决措施。 关键词:农村;公路桥梁;设计;问题;措施 中图分类号:U448.14 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(XX)02—0127—01 国民经济和社会发展“十一五”规划建议中明确了“十一五”期间我国经济社会发展的奋斗目标和行动纲领,提出了建设社会主义新农村的重大历史任务,要求加强农村基础设施建设,进一步加强农村公路建设,到“十一五”期末基本实现全国所有乡镇通油路,东、中部地区所有具备条件的建制村通油路,西部地区基本实现具备条件的建制村通公路,改善社会主义新农村建设的物质条件。按照建管并重的原则,把农村公路等公益性基础设施的管护纳入国家支持范围。由此可见,国家对农村道路的建设非常重视,农村公路建设任务极为繁重。下面,结合国家交通部发布的《农村公路建设管理办法》,以及笔者多年从事公路桥梁设计、施工、建设管理的经验,谈谈农村公路桥梁存在的

问题与解决措施。 1 农村公路桥梁存在的问题 1.1 设计标准低 农村公路上的桥梁有相当部分是20世纪60~80年代修建的,由于当时的设计标准较低,不符合现行技术标准规定的荷载能力要求。据调查,除石拱桥承载力尚有一定富余外,其余桥型能符合现行荷载标准规定的公路—Ⅱ级要求的,只占桥梁总数的10%左右。由于原有桥梁承载力不足,且经常承受超载车辆的冲击影响,特别是对一些使用多年或因其他原因已经损坏的桥梁,更加剧了桥梁损坏的程度,导致技术性能状况急剧下降,危险桥梁大幅度增加,对行车的安全带来极大的隐患,这是当前地方公路桥梁中一个极为严峻的问题。 1.2 施工质量差 在桥梁施工过程中,由于各方面的原因,施工把关不严,造成施工质量差。地方公路桥梁设计基本上没有经过地质钻探,基底设计标高是假设的,一般仅要求基底承载力≥0.25MP a。施工单位在施工时,基本上是按图施工,不管基底承载力是否达到设计要求,致使桥梁基础下沉,影响桥梁结构安全。 1.3 养护管理不善 当前公路部门,特别是乡镇政府“重建轻养”的思想还

道路桥梁的种类

道路桥梁的种类 1 板式桥 板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程 量。 实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m,目前有建成35~40m跨径的桥梁。在我看来跨径太 大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。 2 梁式桥 2.1简支T型梁桥 80年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥(或桥面连续),如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。 T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了,从16m到5Om跨径,都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装架设。其发展趋势为:采用高强、低松弛钢绞线群锚:混凝土标号40~60号;T形梁的翼缘板加宽,25m是合适的;吊装重量增加;为了减少接缝,改善行车,采用工

冲击系数

公路桥梁冲击系数随机变量的概率分布及冲击系数谱 李玉良 摘要为适应近似概率设计法的应用,公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。从现场实测入手,采集桥上汽车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本,采用概率与数理统计的方法研究公路桥梁冲击系数的统计规律,得到公路桥梁冲击系数的概率分布及置信度为0.05的冲击系数谱。对冲击系数谱的适应范围及其与国内、外冲击系数的研究成果进行比较和讨论。关键词公路桥梁冲击系数随机变量概率分布冲击系数谱 l 前言 在移动的汽车荷载作用下,桥梁在空间的竖向、纵向和横向三个方向产生振动、冲击等动力效应。通常把竖向动力效应称为汽车荷载对桥粱结构的冲击力。桥梁结构的总竖向汽车荷载效应(SZ)等于竖向汽车荷载静力效应(SJ)与其动力效应之和。在国内、外的各种桥梁设计规范中,均采用把汽车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数(1+μ)作为计入汽车荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应。即: SZ=(1+μ)×SJ (1) 根据式(1),将冲击系数定义为:考虑移动的汽车荷载对桥梁结构产生竖向动力效应的增大系数。现今世界各国公路桥梁设计规范中有关冲击系数的规定,大都是在定值设计法概念下制定的。不管是理论计算还是现场实测,都基于移动的汽车荷载与桥梁结构产生“共振”求得,这样得到的冲击系数(1+μ)是极大值。它的不足之处是不能反映该数值在桥上出现的概率。调查得知,这样的极大值在桥上实际发生的机会是极为稀少的。 为适应近似概率设计法的应用,公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。影响公路桥梁冲击系数的因素,归纳起来大致可分为三类: (1)汽车荷载本身的几何与动力特性; (2)桥梁结构的几何与动力特性; (3)激振及冲击的条件。 公路桥梁上通过的汽车荷载流是一个非列车化的问隙性连续流。它的流量大小、车辆间距、轴重大小、行驶速度、车辆的横向位置、车辆的动力特性都具有明显的不确定性,是无法预知的。这表明汽车荷载流本身具有明显的随机性。 桥梁结构的几何尺寸、材料的容重、弹性模量等也都是随机的。 汽车荷载流通过桥梁时的初始条件(如:路桥连接缝的结构状态、引道路面平整度等)和桥面的平整度等因素,也具有不确定性。这些都是移动的汽车激振和对桥梁结构产生振动、冲击等最重要的随机因素。由此我们可认识到,公路桥梁冲击系数是反映诸多影响因素随机组合产生振动、冲击等效应的一个综合性系数,具有明显的随机性。 另外,公路桥梁冲击系数与时间没有明显的关系。它的取值,充满了某一实数区间,不能用一个有限或无限数列表示。因此,本文把公路桥梁冲击系数用连续随机变量概率模型进行研究。 2 公路桥梁冲击系数的概率分布及统计参数 由于随机模拟汽车流、桥梁激振及冲击条件等非常困难,从公路桥梁随机振动与随机冲击等问题的理论研究人手,来解决公路桥梁冲击系数问题,条件尚不成熟。为此,我们的研究从现场实测入手,采集桥上汽 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();}); 车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本,用概率与数理统计的方法来研究公路桥梁冲击系数的统计规律。

关于我国公路桥梁发展趋势的探讨

关于我国公路桥梁发展趋势的探讨 公路建设,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展。本文结合常用的桥型谈了对公路桥梁发展趋势的看法。 一、板式桥 板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。 实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立模现浇或预制拼装均可。 空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m,目前有建成

35~40m跨径的桥梁。 在我看来跨径太大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。 预制装配式板应特别注意加强板的横向连接,保证板的整体性,如接缝处采用剪力键。为了保证横向剪力传递,至少在跨中处要施加横向预应力。 建议中、小跨径板桥,应由交通行业主管部门组织编制标准图,这样对推动公路桥梁建设,提高质量,加快设计速度都会带来明显的好处。 二、梁式桥 梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m 直到300m之间。 公路桥梁常用的梁式桥形式有: 按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、t型刚构、连续刚构等。 按截面型式分为:t型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。

农村公路桥梁安全隐患及对策分析

农村公路桥梁安全隐患及对策分析 农村公路桥梁安全隐患及对策分析 摘要: 本文分析了农村公路桥梁的常见安全隐患产生的原因和对策,分析造成安全隐患的桥梁公路病害,偏向于介绍老桥各组成部分的维修及加固技术,有一定的参考价值。 关键词:桥梁病害原因加固技术 中图分类号:K928文献标识码: A 文章编号: 一、桥梁病害成因 桥梁结构应具有足够的强度,以承受作用于其上的重力和附加力;结构各部必须具有足够的刚度,以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形;结构各部尺寸必须具有适当大小,以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲,丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性,致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害,其具体原因如下: 1、由于当时社会经济及交通量状况,原设计荷载偏低,交通发展后车辆荷载增大,桥梁因承载能力不足而产生病害,这是造成我区桥梁病害的最主要原因。 2、由于桥梁上下游砂石厂大量挖沙石,致使河床降低,使桥梁基础外露受水流冲刷损害,或钻孔灌注桩外露而致使桥梁承载力降低而产生病害,这是我区砂石产地桥梁病害的重要原因。 3、结构设计中存在缺陷,如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。 4、桥梁施工质量差,未按设计要求和施工规程实施。 5、不重视桥梁后期养护工作,没有及时消除已产生的病害。 6、洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。 7、桥梁地质条件差,如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。 二、桥梁维修及加固的重要性 1、在公路桥梁服役期间内,任何桥梁都会成为旧桥。桥梁自身由

于修建当时经济发展状况,交通量,技术水平,建筑材料等原因影响,以及受到自然环境、应用环境的影响(如大气腐化、温度、湿度变更等),难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改建已成为必然。 2.桥梁加固,很更大程度上能够消除交通安全隐患,使其处于正常的工作状态,充分发挥桥梁的作用,提高公路桥梁的通行能力和服务水平。 3.从经济上分析,桥梁加固可以节约大量资金,收到良好的社会 经济效益。采用科学合理的加固技术,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有限的甚至可以在不中断交通的情况下完成,同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延伸桥梁的应用寿命。 三、桥梁加固的一般流程 在桥梁结构发生病害后,需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序: 结构可靠性鉴定---加固方案确定---加固设计---招投标确定施工单位(依法根据工程规模)---施工组织设计---施工---验收。 结构可靠性鉴定,主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方,加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。 四、老桥维修及加固的技术 (一)、塞缝灌浆 塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀改善结构整体强度的功效。塞缝灌浆的通常做法是:先用1∶1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6~8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6~1.0m,缝小处孔距为0.4~0.6m,待勾缝砂浆达到必定强度后即可灌浆。钢筋砼梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为0.25~0.30m,灌浆方法和灌水泥浆大致相同。在公路老桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较广泛,通过试载及应用检查,处理效果较好。

浅谈我国公路桥梁发展趋势

浅谈我国公路桥梁发展趋势 摘要:随着我国经济发展,材料、机械、设备工业相应发展,这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工,使我国建桥水平已跃身于世界先进行列。我国幅员辽阔,经济发展水平参差不齐,经济上总体水平不高,公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥,这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。首先,要着重抓多样化、标准化,编制适用经济的标准图,提高施工水平和质量,然后再抓住跨越大江(河)、海湾的特大型桥梁建设,不断总结经验,既体现公路人的建桥水平,又要保证高标准、高质量建桥。 关键词:道路桥梁发展一、板式桥板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立

模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m,目前有建成35~40m跨径的桥梁。在我看来跨径太大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。预制装配式板应特别注意加强板的横向连接,保证板的整体性,如接缝处采用“剪力键”。为了保证横向剪力传递,至少在跨中处要施加横向预应力。建议中、小跨径板桥,应由交通行业主管部门组织编制标准图,这样对推动公路桥梁建设,提高质量,加快设计速度都会带来明显的好处。二、梁式桥梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁常用的梁式桥形式有:按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。按截面型式分为:T型梁、箱型梁(或槽型梁)、

轮压的计算

一、轮压的计算: 参考同类型规格相近的起重机,估计小车总重为8.5吨,近似认为由四个车轮平均承受。吊钩位于小车轨道的纵向对称轴线上,根据小车架布置图偏离主、从动轮之间的中心线为115毫米。 根据起重小车架的平衡方程式,可分别求出主动轮和从动轮的轮压: 主动轮: 22601130124521?+?=G Q P 式中:P 1——主动轮轮压; K τ——小车轮距,K τ=2260毫米。 公斤92172260 21130 8500124525750max 1=??+?= P (满载) 公斤2331min 1=P (空载) 同理,可得从动轮轮压: 公斤79072260 211308500101525750max 2=??+?=P (满载) 公斤2293min 2=P (空载) 二、电动机的选择: 1.运行阻力的计算: (1)小车满载运行时的最大摩擦阻力: ( )K D G P d K G Q 附 轮 架 摩满*+++=μ2 式中 (Q+G )——额定起重量加吊钩重量,(Q+G )=25750公斤; G 架 ——小车自重,G 架=8500公斤; K ——滚动摩擦力臂,K=0.05厘米; μ——轴承摩擦系数,μ=0.015; K 附 ——附加摩擦阻力系数,K 附=1.5;

D 轮 ——车轮直径,D 轮=40厘米; d ——轴承内径,d=10厘米; ()公斤摩满 3215.140 10 015.005.028********=??+??+=P (2)小车满载运行时的最大坡度阻力: () K G P G Q 坡架摩满 *++= 式中 K 坡 ——坡度阻力系数,K 坡=0.002 ()公斤摩满 5.68002.08500 25750=?+=P (3)小车满载运行时的最大静阻力: 公斤坡满摩满静满 5.3895.68321=+=+=P P P 2.选择电动机,确定减速器: (1)满载运行时电动机的静功率: (千瓦)小车静满静m 6120**= * ηP N V 式中 P 静满 ——小车满载运行时的静阻力,P 静满=389.5公斤; V 小车 ——小车运行时速度,V 小车=32min m ; η——小车运行机构传动效率,η=0.9; m ——电动机个数,m=1. 千瓦静26.219.06120325.389=???=N (2)选择电动机: N K N 静电*= 式中 K 电 ——电动机启动时为克服惯性的功率增大系数,取K 电=1.2; 千瓦7.226.22.1=?=N 选择SBA112B 型电动机。 (3)确定减速器: 减速器的传动比: V n n D n i 小车 轮 **= = π 式中 V 小车 ——小车运行速度,V 小车=32米/分;

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