日本钢结构桥资料
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桥梁资讯铁路桥通常米用刚构式咼架桥%其横桥向的水 平刚度低,地震时结构边界处水平位移和转动变大% 可能会影响列车行驶的安全。
为确保地震时铁路桥上列车行驶的安全,考虑采用斜桩基础提高刚构式 高架桥横桥向的水平刚度。
采用斜桩基础的刚构式高架桥,地震时水平位移和转动方向相反,结构顶端 位置的位移小,减振效果显著。
斜桩基础的减振机 理如图1所示。
I 水平位移I结构顶端位 置的位移大直桩结构顶端位 置的位移小水平位移和转动 方向相反水平位移和转动 方由一致图1斜桩基础的减振机理由于斜桩桩身必须在桥梁规划用地范围内,桩身倾斜角度比较小,一般设定横桥向倾斜5°。
斜桩 基础结构如图2 所示#图2斜桩基础结构墩柱、地系梁钢筋密集,桩顶连接部位结构复杂。
斜桩使用钢管桩时,墩柱、地系梁的钢筋和锚固 钢筋、箍筋会相互干涉,为使斜桩基础能实际应用到工程中,开发了和斜桩一体的新型连接构造(见图3),并进行了水平荷载试验。
结果表明,达到最大水平承载力后的荷载下降较平缓,抗震性能优越。
斜桩基础首次在北陆新干线(金泽一敦贺间)主线高架桥上应用。
一段长1 745 m 的高架桥邻近加图3斜桩基础桩顶连接部位构造贺三湖的木场潟地区。
该地区地质为软弱冲积黏土 层,堆积层厚,因此采用钢管桩基础。
钢管桩使用全回转钻机施工。
钢管桩直径为1 200〜1 500 mm , 桩长22. 5〜41. 5 m,桩顶端螺旋叶片外直径是桩直径的1.5倍。
考虑持力层深度、用地边界以及施工 误差,斜桩的倾斜角度设定为4。
施工的钢管桩共364根,其中306根斜桩,51根直桩。
斜桩的施工流程为:全回转钻机位置标定、安装#下节桩(顶端有 螺旋叶片)插入#中节桩及上节桩插入、焊接、压入#送桩插入、压入#持力层确认、浇筑混凝土、送桩提起#处理桩头。
2017年5月〜2011年1月进 行了该区段钢管桩的施工,斜桩倾斜度精度高,桩顶连接部位施工顺利。
刘海燕编译自 橋梁2基礎,2011,52(1):11 — 14.鹫见桥($期线)位于日本岐阜县郡上市高鹫町 鹫见,是东海北陆高速公路白鸟IC 至飞弹清见IC间4车道改造工程的一环,紧邻正在使用的I 期线(1999年建成通车)修建,跨越深谷地形,平面线形8 = 605 m 。
日本的耐候钢桥技术2010年l2月汪磊等:日本的耐候钢桥技术2010年第6期日本的耐候钢桥技术汪磊,刘向南(云南省交通规划设计研究院,云南昆明650011)摘要:介绍日本耐候钢桥的发展背景历程和现状,基本原理,设计施工及维持管理要点,希望能对国内日益推广发展的铜桥设计和建造等方面拓宽思路.并为中国桥梁早日全面赶超世界桥梁先进水平提供一些借鉴和帮助关键词:日本公路桥梁;耐候铜桥:免涂装技术:腐蚀机理0引言耐候钢(在日本也称为免涂装钢)是随着高强钢材的出现,材质轻薄化和防腐蚀要求相应提高而发展起来的.早在20世纪初,欧美各国制钢业就已经相继发现在炼钢时掺入微量的Cu等其他金属元素,可以提高钢材在大气中的耐腐蚀性.以此为契机,大规模的钢材添加合金元素后的耐腐蚀性的调查开展起来,很快就积累了一定的经验数据.1967年美国在世界上首次将耐候钢材用于"裸桥"方式建设的钢桥.并在1977年建成了世界上最大跨度的上承式耐候钢拱桥——新河峡大桥(NewRiverGorgeBridge1.其后耐候钢桥在世界范围内得到很快推广.目前已成为发达国家钢桥的一种发展趋势.13本属于岛国,直接濒临海洋的区域占国土的绝大部分,这些地区的空气中携含有大量的海盐成分(75% 为NaC1,其他也均为金属盐类),这些盐分在空气中达到吸湿临界湿度后即会在附近固态物表面结露.促使其腐蚀反应的发生.另外13本冬季寒冷,为消融公路路面积冰而抛洒的大量融54雪剂,同样会造成公路钢构造物的腐蚀加剧,所以在日本钢桥的防腐蚀工作显得尤为重要而艰巨.1969年日本建成其国内第一座完全真正的耐候钢桥,并于1985年制定了《无涂装耐候性桥梁设计施工要领》,还在1993年进行了修订,确定了耐候钢桥适用海岸环境飞来盐分的判断标准:飞来盐分量<0.05mg/i00em? d(0.05mmd).经过四十多年的不断积累和发展,目前已经形成了耐候钢材生产加工,耐候钢桥设计建造及维护维修各方面一整套较为先进成熟的体系,在桥型上也涵盖了梁桥,桁架桥,拱桥,悬索桥,斜拉桥等,全国约70%的I形钢梁和混凝土桥面板组合梁使用了耐候钢.近年来.日本钢铁企业研发了镍系列的耐候钢.更可专门用于滨海地区空气中含盐份较多的地区,开始逐步打破耐候钢桥原来的地域禁忌.图1为目前耐候钢桥在日本的状况.柱状图为耐候钢桥各年耗用的钢材重量,折线图为耐候钢桥各年占全部钢桥的比重.两者特别是后者不断攀升的趋势非常明显.图2和图3为日本较有代表性的两座耐候钢桥.图2的吉濑田切大桥还曾获得2007~2008年度日本土木学会最高奖——田中奖.图1耐候铜桥在日本的状况图2吉濑田切大桥图3横田川桥1耐候钢的防蚀机理金属在大气环境或在水溶液中的腐蚀过程基本是相同的,均可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种.耐候钢材的防腐蚀性能.以往多数人认为在于其"表面安定化锈蚀层"的生成,从而阻止了腐蚀的进一步向内发展.而实际上,这样的笼统地说"表面安定化锈蚀层"是很片面的.将野外长期暴露于空气中处于稳定状态的耐候钢生锈的外表面取样做成深度方向的断面,在偏光显微镜下观察可以发现:其表面锈蚀层界限分明地分为内层(消光层)和外层(偏光层),(图4).由Cu,Cr和P等元素浓缩成的内层致密具有较强的环境阻断性,从而发挥了防腐蚀的性能.而普通钢材锈蚀表面的消光和偏光两种成分没有形成明晰的两层,而是混杂在一起,故而不能防止锈蚀的深入发展.耐候钢和普通钢材表面锈蚀层区别见于图5.当然,耐候钢的锈蚀并不是形成稳定锈蚀表面就完全停止了,而只是腐蚀速度很慢,被大大延缓了.2010年12月汪磊等:日本的耐候钢桥技术2010年第6期图4耐候钢的表面锈蚀层微观图图5耐候铜和普通钢材的表面锈蚀层图示根据日本都市内高速道路耐候钢桥梁表面锈蚀情况为期15年的跟踪调查结果,耐候钢桥一般建成5年后,锈蚀层基本就会处于稳定状态,但是一些受含有冬季防冻剂的排水影响或是滨海区空气中盐分影响的部位仍会出现鱼鳞状和层状剥离的锈蚀.为将耐候钢材合理地进行使用,环境条件,细部构造和建成后维持管理,特别是特定环境条件下相应特性耐候钢材的使用等须特别留意.2耐候钢桥梁的设计施工要点耐候钢的使用方式主要有裸露使用,涂装使用和锈层稳定化处理后使用三种.目前日本的耐候钢桥梁形式以板梁桥占多数.桁架,拱桥,悬索桥和斜拉桥等也有使用.规范推荐的适宜的使用条件为非高温多湿或不受盐分硫化物影响的地区,具体使用的类型一般为SMA钢材和镍系高耐候性钢材(包括该钢材制造的高强螺栓和熔接材料).在设计中.一般认为有利于表面锈蚀层形成并发挥作用的环境是:1)雨水直接降于表面,但排水良好的部分;2)通风较好的内侧垂直面和排水较好的水平面;3)置于通风较好部位的水平部材:4)不受盐分影响的地区.而不利于表面锈蚀层形成发挥作用的环境是:1)泥土和尘埃容易堆积的构造;2)通风性差且易受潮湿的部位:3)由于桥面板,伸缩装置和排水管破损造成漏水的部位.在耐候钢桥细部构造的设计中应注意以下一些方面:2.1连接处1)下翼缘板间的连接处应设10mm~20ram间隙.这样主动地拉开间距使其易于通风保持干燥.2)腹板上的添接板只设一块板:3)螺栓最大间距(中心距离和缘端距离)应限制在一定范围内,保证板间压紧密闭:4)下翼缘下侧的添接板应断开设置,列于腹板的两侧:2.2一般部位1)水平设置的大面积平板应设置排水构造(设坡开孔),避免积水尘埃堆积长时间保持湿润状态;2)梁板桥下翼缘须设置坡度以利排水;3)主梁外侧的竖向补强钢材在与下翼缘和腹板的空间交角处应开半径为50mm的孑L,避免形成死角; 4)桁架和拱桥的杆件节点部位应采用排水,通气较好的构造;5)桁架弦杆中H型钢在弱轴方向使用的情况.须考虑排水顺畅,可设置必要的泄水孔:6)拱桥的拱内系杆等存在较大倾斜角度的结构.应注意在杆件上设置泄排水构造.避免积水;7)未完全密闭的箱式构件,内表面应进行涂装:而完全密闭的则内表面可以免涂装:8)并行的双幅桥和靠近山坡的桥考虑到喷溅腾起的防冻剂影响.受影响的外表面应涂装:9)由排泄水考虑设置的孔洞对材料疲劳有误影响应作认真考虑. 2.3梁端部梁端从桥梁各部位来看,通风性较差.由路面排水不畅或是伸缩缝装置故障导致梁端处于一种较为不利的环境中,故设计中应注意:1)梁端直至桥台前部应涂装;2)基于通气和检查考虑,腹板在梁端应设置切口;3)对于箱梁在纵坡上较高的一端端部易积水,应作适当填充(可采用混凝土设置反向纵坡以利于端部排水)或设置遮挡防水或开槽口等构造;4)下部(帽梁或盖梁)支承面和梁底面间应留足够的空间,保证通气性:5)下部结构的上顶面应设置排水的坡度.设置了排水沟等专门构造的情况下应加大纵坡坡度.2.4桥面板1)桥面板须设置防水层,特别是带有人行道的情况下,防水层应满铺包括人行道的整个桥面(人行道未设防水层,桥面汇水通过人行道下渗, 由添接板的间隙进入梁内的例子很多);2)泄水管应伸出主粱下翼缘之外,注意防止水流飞散溅回;3)悬臂的桥面板下应设置水滴构造.2.5附属物1)泄水管横向引流应充分保证坡度,并在钢结构表面避免设置接头;2)栏杆等由于考虑会弄脏行人衣服,故避免使用耐候钢;3)水管管道付挂于桥上时由于水管管壁由于内外温差容易结露弄湿钢结构.对此应加以考虑:4)一些非常容易潮湿的金属部件可以考虑涂装或电镀;5)伸缩缝并非标准的桥梁排水构造.大变形无法避免的情况下必须充分重视其排水措施.在耐候钢桥细部构造的施工中应注意以下一些方面:1)工场制作及运输(1)钢材的表面处理,主要是避免表面锈蚀层的不均匀,对外观造成552010年l2月云南建筑2010年第6期表1耐候钢锈层目测外观评点标准状态评点目视外观锈蚀厚度5没有进一步的腐蚀.锈蚀层薄不到200~m正常4平均外观锈蚀颗粒直径1mm以下,且较为均匀不到400~m3平均外观锈蚀颗粒直径1N5ram需观察2平均外观颗粒直径5-25mm的鱼鳞状剥离现象的锈蚀400~m以上不到800~m异常1出现层状剥离现象的锈蚀800~m以上不利的影响a,表面不处理,带锈制作;b,原材料钢板表面除锈后制作;c,原材料表面不做处理,待制作完成后表面除锈处理;d,原材料钢板表面除锈后制作,制作完成后表面再做除锈处理.(2)临时保管a,制作工厂位于滨海地区,应注意空气中携带的盐分的腐蚀,必要时在发货前可以用水冲洗;b,钢材等堆放时应表面排水顺畅,并置于较高台架处,避免雨水溅起打湿:c,材料无法避免密封时,可以置于通风良好地方保管:d,对添接部摩擦结合面处的高强螺栓,应充分保证其品质;e,施工中和制作中表面沾染的尘埃或油脂污物应及时擦去,否则会造成表面锈迹不均,影响景观.2)施工操作除了同L尽量不要沾染污物外,梁体架设完成到桥面板开始施工之间的时间应尽量缩短.因为梁体结构并没有考虑上述构造注意事项.3耐候钢桥梁的维护管理3.1耐候钢桥的腐蚀监控腐蚀仍然是对耐候钢耐久性影响最大的因素.腐蚀最严重的后果是造成钢材板厚减小使得耐力不足,故其腐蚀减耗量必须被控制管理.耐候钢锈蚀的评价目前仍以外观目视调查为主,以板厚测定为参考.一般的腐蚀减耗量控制界线为50年o.3ram以下.56100年以内0.5mm以下.表1为日本1980年以来进行的大规模钢桥(包括耐候钢桥)的调查经验总结.根据评点对耐候钢材腐蚀程度的预测:1)暴露3年的程度,外观评点为1或2的.100年后单面平均腐蚀减耗量超过lmm的可能性很高:2)暴露3年的程度,外观评点为3~5的,未来锈蚀层是否能趋于稳定还很难判断;3)暴露9年的程度,外观评点为35的,100年后单面平均腐蚀减耗量不超过0.5mm的可能性很高.只要外部环境不发生大的变化,锈蚀层稳定的判断是可以做出的:4)外部环境趋于不利则锈蚀层外观变化的速度也将加速.3.2耐候铜桥的维护和日常养护对于耐候钢桥表面已发生比较严重的腐蚀——层状剥离的情况,应及时进行维护.首先,应排除造成异常的原因.脱离或隔绝今后继续造成腐蚀的外部环境:其次,可除去附着的盐分: 可用清水冲洗来降低表面可溶性盐分的分量,且要定期清洗,以改善锈层状况:第三以异常部位为中心包含周边部分进行涂装,对一些诸如梁端部等预防性的涂装部位也应及时清除污物堆积,定期进行涂装修补.由于无需定期涂装,耐候钢桥的日常维护较为简便:由于灰尘和碎屑造成的表面污染,可用低压水冲洗——注意不要破坏保护锈层.受融雪剂沾染的,待冰雪融化后应及时清洗.经常检查清理排水系统,任何排水通路的泄露都应彻底排除.4结语即使是在耐候钢桥技术已经相当发达的日本,目前也仍存在的一些问题:1)对锈蚀层稳定的统一判别标准尚有争议;2)飞来盐分较多地区和防冻剂散布较多地区的鱼鳞状和层状剥离锈蚀仍会发生:3)发生鱼鳞状和层状剥离锈蚀的部位如何修补尚无一直最佳方案;4)桥梁外表颜色单一,没有涂装钢桥的取色范围大.但在适宜的环境建造耐候钢桥,不仅具有普通钢桥的特性优点,且具有减小涂装系统费用,降低对将来维修养护要求,加快建造速度及环保安全等诸多优点, 故耐候钢桥在日本的桥梁建设中仍不断被优先选用中国在1989年首次制造出使用耐候钢的钢箱梁,随着中国经济实力的增强和钢结构在交通基础设施建设中的推广.相信经过国内钢铁企业和桥梁工程师的携手努力,耐候钢桥梁也将越来越多地出现在中国尤其是山区公路的众多桥梁之列.最终占据一席之地参考文献:f1]三木千寿,市川笃司.现代椅梁工学一垒装L¨铜椅技街最前缘『M1.日本东京:数理工学社2004.[2]贺君,刘玉擎,陈艾荣,依田照彦.耐候性钢桥评估管理系统研究[J].桥梁建设,2009,(5):32—35.收稿日期:2010—10—12。
日本钢制桥墩简述摘要:我国近年来经济发展迅速,国民收入快速增长,汽车走进了普通百姓家庭。
但与汽车快速普及相比,城市道路发展相对滞后,交通压力越来越大,一些大城市陆续开始建设高架快速交通,增加城市道路。
根据以往的经验和我国国情,桥墩几乎都是选用混凝土桥墩,并在我们的道路建设实际工程中大量应用,但是城市道路本身的特点对混凝土桥墩也提出很多制约。
关键词:日本;钢制桥墩;设计Abstract: In recent years, for the rapid economic development and the growth of national income, car enters into the ordinary family. However, compared with cars rapid spread, the urban road development is relatively slow, bringing more and more pressure for traffic. In some of the big cities, there has started to build elevated fast traffic to increase the urban roads. Based on the past experience and the actual situation in China, concrete bridge pier is almost the first choice for pier, and has been widely applied in in practical engineering. However, the characteristics of urban road itself leas many constraints of concrete bridge pier.Keywords: Japan; steel pier; design中图分类号: U448.36文献标识码:A文章编号:我们的邻国日本在城市道路建设上,为应对城市道路狭窄,周边建筑物情况复杂,对施工工期和对道路交通影响要求严格,日本地震频发的不利因素,广泛采用钢制桥墩,工厂预制化程度高,施工上进度大为加快。
日本明石海峡大桥一、概述图5.33为明石海峡大桥的桥式、加劲桁梁截面级钢塔架。
本桥于1988年5月开工,1998年4月完工,历时10年整,原设计为双层桥面的公铁两用悬索桥,跨度为890+1780+890m,后因各种原因该为单层桥面公路悬索桥,并将跨度改为960+1990+960m。
图5.33明石海峡大桥的桥式、加劲桁梁截面级钢塔架(mm)a桥式立面b加劲桁梁横截面c钢桥塔示意图d塔柱截面本桥的实际跨度由于1995年1月15日发生的阪神大地震,使锚锭和塔墩的基础出现变位(图5.34),改为960+1990.8+960.3m。
当时由于主缆已架设完毕,经验算后继续施工,并将加劲桁梁适当作局部调整,故出现今的主跨有的资料以1991m计。
设计中采用的基本风速为46m/s,加劲桁梁的设计风速为60m/s,桥塔的设计风速为67m/s。
最大水深达110m。
最大潮流速度为4.5m/s。
二、桥塔本桥采用如图5.35所示的的钢桥塔。
塔高约283m,每塔由两根略带倾斜的十字形空心大格式钢柱、5组交叉式斜杆以及两道横梁连接组成。
两柱的中心距为46.5m(底部)~35.5m(顶部)。
十字形塔柱截面的轮廓尺寸为横向从底到顶为6.6m (等值不变),纵向从底部的14.8m 向上逐渐缩减到顶部的10.0m 。
塔柱的各空心大格室均匀布置有竖向加劲肋。
图5.34阪神大地震引起的基础变位示意图(m )桥塔用日本的SM570钢材制造,每塔用钢23100t ,两塔共耗钢材46200t 。
塔柱在高度方向分为30个节段,在水平方向每个十字形截面又分为3块,每块的起吊重量均小于160t 。
南北两端塔顶中心偏移的施工误差分别为29mm 和39mm ,均小于容许值(塔高/5000)。
由于桥塔高度特别大,因此在抗风方面除了将每个塔柱的截面外形从矩形切去四角成十字形外,每柱还设置了质量为84t 和114t 的TMD (调质阻尼器)各一个,用来抵抗第一挠曲振动和第一扭曲振动。
日本钢结构建筑介绍及对我国的启示日本钢结构建筑是指在日本国内使用钢材作为结构材料进行建筑的一种建筑形式。
日本作为一个地震频发的国家,在建筑领域一直致力于研发和应用抗震技术。
日本钢结构建筑在结构设计和施工工艺上具有许多值得借鉴的优点,对我国的建筑业发展有着重要的启示。
首先,日本钢结构建筑在抗震设计方面处于领先地位,其主要设计原则是抗震、耐震和减震。
日本积极研发和应用各种先进的抗震技术,包括基础地震动输入和结构响应分析,通过合理分析建筑结构在地震荷载作用下的行为,确保建筑在地震中的安全性。
这一方面对我国也有着重要启示,我们可以借鉴和学习日本的抗震设计理念,加强建筑结构设计和施工的抗震能力。
其次,日本钢结构建筑在灾害发生后的修复和重建方面有着丰富的经验。
由于日本地震频繁,建筑物在地震中遭受严重破坏的情况较多。
日本的钢结构建筑采用模块化和预制构件的设计和施工方式,使得在建筑物需要修复和重建时更加便捷、快速。
这一点对于我国来说也非常重要,因为我国地震灾害频繁,灾后重建的效率和质量关系到人民群众的生活和财产安全。
通过借鉴日本的经验,我们可以提高我国建筑物的抗震重建能力,降低地震灾害所造成的损失。
此外,日本钢结构建筑在可持续发展方面具有一定优势。
由于钢材可以循环利用和回收利用,采用钢结构建筑可以减少对自然资源的消耗。
钢材的使用寿命较长,不易腐蚀和破损,使得建筑物的使用寿命相对较长,减少了后续的维护和修复成本。
这对我国推动可持续发展和资源节约型社会建设有着积极的启示,鼓励在建筑领域更多地应用钢结构,实现资源的循环利用。
最后,日本钢结构建筑在设计上注重灵活性和创新性。
钢结构建筑可以灵活调整建筑物的形态和结构,适应不同的环境和需求。
同时,钢结构建筑在外观设计上更加与时俱进,融入现代艺术和建筑潮流。
这一点对我国的建筑设计也有着启示,鼓励设计师在结构设计和外观设计上进行创新,形成具有国际竞争力的建筑作品。
综上所述,日本钢结构建筑在抗震设计、灾后修复、可持续发展和设计创新等方面具有重要的启示意义。
少数主梁桥少数主梁桥是通过采用大跨度的合成桥面板或PC桥面板,达到减少主梁数目,并使横梁,风撑结构简素化以至于省略的新形桥梁。
近年来已经成为一种常见的钢桥形式。
适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径30到80米。
特长:由于采用合成桥面板或PC桥面板,提高了桥面板的跨度。
合成桥面板的底钢板同时兼做混凝土的模板。
现场打设的PC桥面板或工厂预制的桥面板均可对应。
由于桥面板跨度的增大,减少了主梁数目。
横梁的间隔也达到10米程度,横梁可以直接使用型材。
通过桥面板抵抗横方向的荷重,省略了下风撑。
除去强风地域,一直到70米均可保证抗风安全性。
跨径再大的话需要对抗风做特别的考虑。
狭小箱梁桥狭小箱梁桥的主梁比从前的箱梁窄,翼缘的板厚较大,纵向加强肋的设置个数少,省略了横向加强肋,并且通过使用大跨度的合成桥面板,PC桥面板,简化了床组结构。
适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径60-110米。
特长:纵加强肋的设置个数大大减少,或者省略横加强肋。
较大跨径时,虽然箱梁断面较宽,箱内结构也可以简素化。
例如最大跨径97.6米,梁高3.1米,腹板间隔2.5米的狭小箱梁,但纵加强肋只设了一处。
当上下线一体化时狭小箱梁开断面箱梁桥适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径50-90米。
当上下线一体化时开断面箱梁合理化钢床板少数I梁桥适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径60-110米。
采用大尺寸的U形加强肋。
合理化钢床板少数I梁桥采用了较厚的钢桥面板,增强了耐久性。
合理化钢床板少数I梁桥与从前桥梁的比较。
合理化钢桁架桥与从前的钢桁架桥相比,省略了支持桥面板的纵梁和牛腿等床组结构,采用了适用于大跨度的合成桥面板或PC桥面板。
通过桥面板抵抗横向荷载,省略了上风撑。
结构简素化钢桥从前日本的钢桥,为了最大限度上节省材料,结构做的过分复杂。
但由于总成本中材料费用比重的下降,制作安装费用比重的上升,钢桥结构上需要做相应的改进。
在工程实践中,日本技术者在工作细节上总有一种复杂化的倾向,不利于降低桥梁的总造价,为此,1998和2003年,日本桥梁建设协会两次发行新的钢桥设计指针,力图使钢桥结构简素化。
日本钢结构桥资料
日本钢桥新技术资料
日本是钢桥的王国,钢桥的结构形式随着时代的发展而不断地进行着改进。
教科书里介绍的结构形式有许多已经过时,日本桥梁建设协会的资料是实际工程设计的参考资料。
少数主梁桥
少数主梁桥是通过采用大跨度的合成桥面板或PC桥面板,达到减少主梁数目,并使横梁,风撑结构简素化以至于省略的新形桥梁。
近年来已经成为一种常见的钢桥形式。
适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径30到80米。
特长:由于采用合成桥面板或PC桥面板,提高了桥面板的跨度。
合成桥面板的底钢板同时兼做混凝土的模板。
现场打设的PC桥面板或工厂预制的桥面板均可对应。
由于桥面板跨度的增大,减少了主梁数目。
横梁的间隔也达到10米程度,横梁可以直接使用型材。
通过桥面板抵抗横方向的荷重,省略了下风撑。
除去强风地域,一直到70米均可保证抗风安全性。
跨径再大的话需要对抗风做特别的考虑。
狭小箱梁桥
狭小箱梁桥的主梁比从前的箱梁窄,翼缘的板厚较大,纵向加强肋的设置个数少,省略了横向加强肋,并且通过使用大跨度的合成桥面板,PC桥面板,简化了床组结构。
适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径60-110米。
特长:纵加强肋的设置个数大大减少,或者省略横加强肋。
较大跨径时,虽然箱梁断面较宽,箱内结构也可以简素化。
例如最大跨径97.6米,梁高3.1米,腹板间隔2.5米的狭小箱梁,但纵加强肋只设了一处。
当上下线一体化时狭小箱梁。
日本钢桥概况及中国钢桥的应用与发展日本是一个拥有众多桥梁的岛国,钢桥是其中重要的一种桥梁形式。
首先,我将介绍一下日本钢桥的概况,然后再谈谈中国钢桥的应用与发展。
日本钢桥的概况:1.历史悠久:日本钢桥的历史可以追溯到19世纪末20世纪初,早期采用的是铁框架结构,发展到后来大规模应用钢结构,如钢筋混凝土梁桥、悬索桥、斜拉桥等。
2.技术先进:日本在钢桥的设计和制造方面拥有丰富的经验和先进的技术,其桥梁工程研究所对钢桥的研究不断取得突破,如使用新型材料、新型构造和新型施工方法等。
3.良好维护管理:日本对桥梁的维护管理十分重视,建立了完善的桥梁维护体系,定期进行桥梁检查和维修,确保桥梁的安全和可靠性。
4.利用现代科技:随着科技的发展,日本的钢桥在设计和施工上也得到了很大的提升,如利用软件进行桥梁的设计和分析,利用机械化设备进行桥梁的施工。
中国钢桥的应用与发展:1.应用广泛:随着我国城市化的进程加快和交通繁忙程度的增加,钢桥在我国得到了广泛的应用,既包括城市道路上的钢梁桥、悬索桥、斜拉桥等,也包括高速公路和铁路上的跨度大、载荷大的大型钢桥。
2.技术不断创新:中国在钢桥的设计和制造方面也在不断创新,不仅引进了日本等发达国家的先进技术,还大力发展自主创新,提高了我国钢桥的设计水平和质量。
3.建设速度快:随着我国基础设施建设的快速发展,钢桥的建设速度也在不断加快,例如,在高铁建设过程中,很多地区都采用了快速搭建的钢桥,可以大大节约建设时间和成本。
4.环境友好:钢材是可循环利用的绿色建材,在钢桥建设中可以大大减少对自然资源的消耗,降低施工对环境的污染,符合我国推进可持续发展的要求。
总结起来,日本钢桥的应用与发展源于其悠久的历史、先进的技术和良好的维护管理,而中国钢桥目前正处于蓬勃发展阶段,应用广泛且技术不断创新,对于我国的交通和城市发展起到了重要的推动作用。
随着科技的发展和经验的积累,相信我国钢桥的应用和发展会越来越好。
日本钢结构桥资料日本钢桥新技术资料日本是钢桥的王国,钢桥的结构形式随着时代的发展而不断地进行着改进。
教科书里介绍的结构形式有许多已经过时,日本桥梁建设协会的资料是实际工程设计的参考资料。
少数主梁桥少数主梁桥是通过采用大跨度的合成桥面板或PC桥面板,达到减少主梁数目,并使横梁,风撑结构简素化以至于省略的新形桥梁。
近年来已经成为一种常见的钢桥形式。
适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径30到80米。
特长:由于采用合成桥面板或PC桥面板,提高了桥面板的跨度。
合成桥面板的底钢板同时兼做混凝土的模板。
现场打设的PC桥面板或工厂预制的桥面板均可对应。
由于桥面板跨度的增大,减少了主梁数目。
横梁的间隔也达到10米程度,横梁可以直接使用型材。
通过桥面板抵抗横方向的荷重,省略了下风撑。
除去强风地域,一直到70米均可保证抗风安全性。
跨径再大的话需要对抗风做特别的考虑。
狭小箱梁桥狭小箱梁桥的主梁比从前的箱梁窄,翼缘的板厚较大,纵向加强肋的设置个数少,省略了横向加强肋,并且通过使用大跨度的合成桥面板,PC桥面板,简化了床组结构。
适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径60-110米。
特长:纵加强肋的设置个数大大减少,或者省略横加强肋。
较大跨径时,虽然箱梁断面较宽,箱内结构也可以简素化。
例如最大跨径97.6米,梁高3.1米,腹板间隔2.5米的狭小箱梁,但纵加强肋只设了一处。
当上下线一体化时狭小箱梁开断面箱梁桥适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径50-90米。
当上下线一体化时开断面箱梁合理化钢床板少数I梁桥适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径60-110米。
采用大尺寸的U形加强肋。
合理化钢床板少数I梁桥采用了较厚的钢桥面板,增强了耐久性。
合理化钢床板少数I梁桥与从前桥梁的比较。
合理化钢桁架桥与从前的钢桁架桥相比,省略了支持桥面板的纵梁和牛腿等床组结构,采用了适用于大跨度的合成桥面板或PC桥面板。
通过桥面板抵抗横向荷载,省略了上风撑。
结构简素化钢桥从前日本的钢桥,为了最大限度上节省材料,结构做的过分复杂。
但由于总成本中材料费用比重的下降,制作安装费用比重的上升,钢桥结构上需要做相应的改进。
在工程实践中,日本技术者在工作细节上总有一种复杂化的倾向,不利于降低桥梁的总造价,为此,1998和2003年,日本桥梁建设协会两次发行新的钢桥设计指针,力图使钢桥结构简素化。
与以前相比,主要的改变点:1、在一个部材(节段)内,断面不进行变化。
以前的公路钢桥,在一个节段内,上下翼缘的宽度和厚度都要进行变化。
由于考虑运输问题公路钢桥的节段节段都不太长,截面变化过多,给工厂制造带来很多不便;而且上翼缘宽度变化的话,在打设桥面板混凝土时,模板设置十分麻烦,为此进行了简化。
2、在全桥范围内,上翼缘宽度不作改变;下翼缘,原则上保持一致,对于连续梁的中间支点附近可根据需要加宽。
3、通过适当加大腹板板厚,水平加强肋设置一段。
以前有些桥梁设置了两段,并且腹板板厚多次改变。
4、腹板的连接板,以前多用三块,上下主要抵抗弯矩,中间主要抵抗剪断力,在简素化结构中,只用一块连接板。
5、各节段翼缘的板厚一般有改变,所以,在连接板处设置板厚调整垫板。
合成桥面板以前日本钢桥的桥面板都是采用RC结构的,RC桥面板跨度能力有限(3米),使得桥梁结构复杂化。
虽然初期设置费用较低,但伴随着交通量的增加和车辆的重型化,RC桥面板受损严重,维护费用居高不下。
为适应新型钢桥主梁间距增加,桥面板跨度增大到6米以上和增加桥面板耐久性的要求,日本的多家钢铁制品公司开发出形式各异的合成桥面板。
合成桥面板的底钢板和侧钢板顺桥方向每段长2米程度,段之间通过螺栓进行现场连接,同时兼有混凝土打设模板的作用。
直桥方向采用钢板,带钢或型钢形成底钢板的加强肋。
在加强肋上方或在加强肋的腹板上开孔设置钢筋网或仅在顺桥方向设置钢筋。
在某些情况下,对桥梁的梁高有非常严格的限制条件。
适用于跨径10米至40米的钢混合成桥面板桥应运而生。
其最突出的特点是高跨比可达1/30至1/42。
用钢量约为200~500kg/m2。
底钢板兼做混凝土打设模板。
为了增强与混凝土的结合性能,在型钢的上翼缘设了突起。
当跨径较大时,先用轻质发泡材料对下半部进行充填,然后才用混凝土打设床板。
设计时一般用梁格法,主要结构的结构重力由合成前的钢断面单独承担,路面铺装,护栏等的结构重力及汽车荷载由钢和混凝土的合成后的断面共同承担。
钢混合成梁桥钢混合成梁桥依靠钢主梁和混凝土桥面板(或合成桥面板,预应力混凝土桥面板)合成后的截面共同承受荷载,充分发挥了材料的特性,提高经济性。
在上世纪60年代,在钢混合成梁桥在日本被广泛采用。
但有些技术问题还未得到很好的解决,桥面板的耐久性比较差,随着交通量的增加和汽车荷重的加大,桥面板常受到损伤;在连续梁的中间支点附近桥面板受到负弯矩,而防水层的性能尚不足。
由于桥面板也是主要承重构件,桥面板的损伤给交通安全带来较大隐患。
所以到了70年代以后,大家都对合成梁桥敬而远之。
但近些年来,随着技术的进步,伴随着PC桥面板,合成桥面板的开发,桥面板的耐久性问题得到解决;并且简化了原来一些过分复杂的结构,现在的所谓PC桥面板,是指在横桥方向是PRC构造,在顺桥方向为RC构造。
合成梁桥又重新活跃起来。
合成梁桥在设计过程中,需考虑各阶段构造体系的变化,应力逐步叠加。
在混凝土截面合成以前,钢梁及混凝土构件的恒载,全部由钢梁承担。
合成以后的桥面荷载,汽车荷载,混凝土徐变,干燥收缩,温度差等由合成后截面共同承担。
但对于中间支点附近(左右各0.15倍跨径范围内)的汽车荷重项,由于桥面板受到拉应力,不考虑混凝土的刚性,仅考虑钢梁及混凝土床板中钢筋的合成作用。
钢桥的节段与断面变化钢桥的一个好处是制作在工厂进行,使得现场作业时间得以短缩。
中间的运输问题,对于大江大河上的桥梁可以通过水路运输,但对于一般的公路桥梁,须通过公路运输才能将在工厂制作好的节段运到现场,公路的运输能力在相当程度上决定了钢桥的规模。
日本公路运输中货物高最大为3.15米,考虑钢梁上翼缘上与桥面板起结合作用的剪力键的尺寸,钢梁高只能做到2米9的程度,长度控制在10米程度,每个节段的重量限制在20吨以内。
在钢桥设计阶段,须充分考虑节段的外形尺寸与运输重量,并妥善处理好节段位置与横梁以及(箱梁的)横隔板的关系。
对于一般的钢梁桥,考虑到制作,运输,架设上的方便,梁高不像混凝土或预应力混凝土梁桥那样采用变化值,即使是跨径各异的连续梁桥,全桥也采用统一的梁高。
对于组合I形梁桥的翼缘宽度,上翼缘在全桥范围内保持一致,连续梁桥的下翼缘宽度如有必要,仅在支点处进行扩大,各跨内保持不变。
从前的钢桥,为了节省一点点钢材,断面变化次数过多。
考虑到一个节段的长度也就10米来长,除了在连续梁中间支点所处的节段在必要时设置断面变化外,一般情况下,一个节段采用一个断面。
除连续梁中间支点所处节段外,一般情况下,全桥的腹板厚度尽量少变化。
翼缘的厚度在节段连接处发生改变,通过设置板厚调整垫板,使得连接板左右两侧厚度一致。
由于中日两国的汽车荷载不同,为说明前面介绍过的钢桥的形式,跨径,梁高等内容在国内的适应性,特将日本的汽车荷载做一简单介绍。
而且,在此汽车荷载上,国内的新规范JTG D60-2004的规定与日本的现行的公路桥梁规范有趋同的方向,了解日本的规范中相关的规定,对国内规范中的汽车荷载的理解也会起到一定的帮助作用。
日本的汽车荷载分为B活荷重和A活荷重,类比与中国的公路Ⅰ和公路Ⅱ,一般的公路都是按B活荷重设计的。
汽车荷载由L荷重和T荷重组成,类比与中国的车道荷载和车辆荷载。
以下仅对L 荷重作进一步的介绍。
L荷重由p1荷重和p2荷重组成,类比与中国的车道荷载的集中荷载和均布荷载。
p1荷重是模拟大型车辆的,p2荷重是模拟中小型车辆的。
桥梁上仅考虑一组大型车辆的作用。
与中国规范不同的是,日本的p1荷重和p2荷重都是面分布荷重。
p2荷重沿全桥分布,p1荷重的载荷分布长为10米(B活荷重时)L荷重是按影响线方法加载的,在这一点上思路一样。
在计算剪力效应上,p1荷重考虑1.2的放大系数,这一点思路也相同。
在横桥向上,5.5米范围内加载主荷载荷重,即上面介绍的荷重,在5.5米范围外,加载从荷载荷重,大小为主荷载荷重的1/2。
这一点类比于中国的横向折减系数。
在横桥向上也是按照影响线方法加载的。
由于p1荷重和p2荷重都是面分布荷重,这样有一个好处,桥梁的幅员变化时,不必考虑车线的设置情况,直接按实际的桥面面积加载。
不论是曲线桥的幅员变化,还是高速道路上设置紧急停车带,都可以按实际情况设置荷载。
而且由于是面荷载,在设计时一次就考虑了纵向分布和横向分布两个方向的影响。
对于主梁的扭矩作用也可以如实地体现。
虽然p1荷重是面分布荷重有载荷长10米的规定,但并仅限定于矩形分布,这一点对曲线桥,斜桥就有适应性了。
P2荷重也类似,按照桥面的实际形状分布。
在横桥向上,虽然主荷载荷重的宽度为5.5米,但并不意味着日本车线的幅员是2.75米,即使在主要干线道路上,车线的幅员为3.50米,主荷载荷重的宽度也是5.5米。
由于p1荷重和p2荷重都是面分布荷重,可以完全按照桥面的实际形状而又没有太多手工计算量,在实际工程中十分方便。
否则,设计起梯形桥面,斜桥,曲线桥,分合流出幅员变化,紧急停车带等幅员变化时会比较麻烦。
而这些结构的设置情况,一般不是桥梁结构师所能决定的。
细幅箱梁桥的设计要点传统的钢桥为了节省材料费,结构做得非常细致。
随着技术进步,桥面板的制造水平的提高和耐久性问题得以解决;并且随时代变迁,钢材以外费用在总成本中所占比例不断上升,过分着眼于节省材料反而对总成本不利;过多焊缝对桥梁耐久性的影响,细幅箱梁桥应运而生。
细幅箱梁桥的抗扭刚度不如传统钢桥,但再怎么说也比I形梁大的多,在平面线性曲率不大时很有优势。
由于主梁的细幅化,上下翼缘板厚加大,减少了纵向加强肋,纵向加强肋仅在受压侧翼缘设置,省略了横向加强肋,横隔板的设置间隔可取5~6米。
如果为近似直线桥,连接主梁之间的横梁间隔可取10~12米,横梁断面可使用宽翼缘热扎形材。
但支点位置上横梁须采用焊接断面。
端支点上横梁往往还采用外包混凝土的合成断面。
细幅箱梁桥大量减少了材片数。
例如,跨径75+90+75,有效幅员10.5m的钢桥的小型材片数,传统结构的钢箱梁桥为8921个,细幅箱梁桥为3364个。
由于采用了合成桥面板或PC桥面板,桥面板的跨度大幅增加。
桥面板跨度增加的同时,省略掉纵梁,牛腿等桥面板支持结构。
主梁的断面高可取跨度的1/30~1/20,考虑节段在公路运输时的限制,梁高上限取到2.9米。
考虑公路运输限制,节段长取10~11米。