桥梁结构论文范文1
随着经济社会的逐步发展，我国道路交通问题日益突显出来，我国也加大了对于桥梁建设的投入力度，道路桥梁设计是交通部门工作的重点。我国现阶段道路桥梁结构设计常见问题主要有以下几个方面。
1.1设计标准不高
我国道路桥梁设计对规范标准的要求并不高，进行施工就会对道路交通产生诸多不便或产生安全隐患，还会对桥型的美观程度造成一定的负面效应。所以设计时应充分的考虑这个方面，结合现场环境，很多时候都需要在桥梁的主梁或梁侧部分预留一定空间，为日后的施工打下良好的基础。
1.2管道预留空间不足
专用桥梁管道是每一座桥梁设计中必须要考虑到的方面，但在具体的设计和施工中往往是忽略这一点的。产生的原因主要是城市化所带来的人口压力过大或城市改造工程。城市改造工程很有可能产生管道预留空间不足的情况，而在很多时候我们只能采用少量的扩容处理，将桥梁管道在桥体之外，这样做的直接后果就是会对交通线产生不利影响，还可能影响到桥体的美观。遇到桥梁管道预留空间不足的情况时，再次开挖是比较适宜的方法，但一大弊端就是会加大工程的资金投入力度，同时也不利于交通情况。
1.3绿化带专项防水设计缺陷
桥梁工程必须具有一定的使用功能，除此之外还要有一定的美观性。所以桥梁绿化带专项防水设计应运而生。在设计桥梁结构的过程中，绿化美观需要在设计的考虑范畴内。通盘考量了所有的影响因素后，必须要保证桥梁结构使用性和美观性。
1.4结构设计选型问题
桥梁工程结构选型问题在设计中是比较重要的一个方面，满足视距和净空的要求的同时，还要具有美观的外形和科学合理的结构，这也视为桥梁结构设计的基本标准和原则，尽可能的打造出功能和美观于一体的桥梁工程，为城市平添一抹亮色。但在具体的设计时，关注实用功能的比较多，而忽视结构选型，结构选型不合理也就不足为怪了。
1.5装饰结构设计问题
我国的桥梁工程结构设计中安全材料不合标准的情况是比较常见的。一项工程要想成为精品，所使用的材料可以说是最为关键的，其是保障桥梁结构的安全运行根本。所以必须要保证装饰材料的可靠性，可以采用材料取样试验的方式来严把材料的质量关，为桥梁工程的安全运行保驾护航。
2道路桥梁结构设计要点
2.1主梁设计
不同于整体式简支梁结构，装配式简支梁结构最为重要的特点是可将预制独立构件进行运输与吊装，并且通过现场安装、拼接制梁。对于自动化、机械化施工技术的应用在设计中就可以完成，这样就大幅度的节省了施工成本，劳动生产力也有显著的提高，季节变化也无法对施工造成实质上的威胁。桥梁上部结构的主要承重构件就是主梁，一般的设计型式有T型和箱型，箱型结构主梁大多在预应力混凝土结构梁中应用。设计采用箱型结构主梁需要对主梁结构的间距与片数作要求，主梁间距与片数两者相互制约，即间距小则片数多、间距大则片数少。而主梁的高度及细部尺寸是以荷载的计算方法加以确定的，若主梁对称布置，梁身的荷载也是呈对称分布，此时要用杠杆法来计算，如若不然就要以偏心受压来计算。上述两种情况的相同之处是控制设计的标准是内力的最大值，要注意的是此标准不可作为主梁结构各个截面的最不利状况的受力计算，主要是因为很多不安全的因素夹杂在计算结构中。
2.2型式的选择应为桥台设计桥台结构设计的重点
在桥台结构的选择上，装配式简支桥梁主要有轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台、埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式体积较小，比较适合挡土的翼墙结构设计。钢筋混凝土薄壁桥台可设计将台身埋置于桥梁护坡中，这样不仅能够降低桥台结构受上部荷载的作用力，还能够使桥台留有足够的空间。但护坡容易受到洪水的侵袭使台身，所以设计时不可缺少的是对强度和稳定性的计算。
2.3桥墩型式选择
双柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩是装配式简支桥梁结构设计的主要型式，单幅双柱式是最为常见的。鉴于以往的经验教训，设计时应谨慎选择桥墩结构型式，在岩溶性地质、桩基础施工难度比较大的地方应以实际情况为前提，减少桩基的设计，单柱单桩的设计是比较适合的。而在施工在河谷或容易受滚石威胁的地方时，设计的重点应该放在如何加强桥墩结构的整体抗撞击能力上，也比较适合单柱单桩设计。对于高位墩柱长桥，设计时应重点考量桥梁上部结构荷载累积变位的问题，这是双幅两柱整体下部构造设计是比较理想的。
2.4定线原则
（1）在1:10000比例尺的地形图上在起、终控制点间研究路线的总体布局，找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌分布情况，尽量选择地势平缓地带，确定各种路线方案。
（2）山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主；而平原微丘地区地面自然坡度较小，纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主，最终合理确定出公路中线的位置。
3结束语
桥梁结构论文范文2
【关键词】单梁模型；基频；荷载试验；梁格法
1 前言
桥梁的振动频率与桥梁的刚度及质量密切相关，是表征桥梁特性、检验桥梁动力性能的重要指标。结构的模态参数包括频率、阻尼、振型等。但目前在实桥上进行动力试验，只有频率的测试能达到很高的精度，且重复性也好。新建桥梁的振动频率，尤其是一阶固有频率在对数值模型中相关参数的识别，如材料的相关特性、模型的边界条件等，通过这此信息可以验证模型合理性，并进行相应参数的修正。对己运营桥梁结构的振动频率进行长期的监控，对结构的刚度和强度的评估是十分有用的，也可以通过这一参数识别出桥梁可能存在的损伤，对长期超载运行，或经历过地震的桥梁结构的承载力评定是十分重要的。
MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。梁格法是已经被广泛应用的方法，方法的正确性已经通过工程的验证，其缺点是建模比较复杂；单梁建模由于简单、易于掌握、节省时间，在实际中应用比较广泛。但是单梁建模的方法在求解桥梁结构基频中能否满足工程精度要求，这方面研究的比较少，所以研究单梁建模的方法在实际桥梁结构基频精度可靠性很有必要。
基于上述问题，文章以一座四跨连续箱梁桥荷载试验为依托， 利用有限元分析软件MIDAS/CIVAL，分别建立了单梁桥梁模型、用梁格法建立桥梁整体模型，对单梁法与梁格法两种桥梁模型的基频频率的比较，同时将二者（单梁法、梁格法）与实际测量值对比，得出单梁建模得到的桥梁结构基频与梁格法建的整体模型得到的桥梁结构基频频率非常相近，按照工程实际的要求，可以认为单梁法建模是可以满足工程中对桥梁结构基频频率的要求，同时又通过5座简支和连续梁桥验证了这一结论，可以为单梁建模在桥梁结构基频中的应用提供理论支持。
2 桥梁结构工程概况
渭（南）蒲（城）高速公路吝店互通式立交EK0+252.770匝道桥，桥梁全长107.40米，与主线交角78°，上部结构采用4×25米预应力混凝土箱梁，下部结构采用柱式桥墩，肋式桥台，钻孔灌注桩基础。该桥梁的设计荷载为公路―Ⅰ级。桥面宽度为0.50米（防护栏）+9.0米（行车道）+0.50米（防护栏）+9.0米（行车道）+0.50米（防护栏）。梁高2.4m，桥梁的横断面及护栏的构造图见图1。
（a） 桥梁横断面示意图（单位：cm）
（b） 护栏的构造图（单位：cm）
3 桥梁结构模型建立
根据已有桥梁结构的材料参数，其中主梁采用C40混凝土，弹性模量取3.25×104MPa，泊松比为0.167，容重为25kN/ ，同时考虑铺装层对桥梁结构的影响，利用有限元软件MIDAS/CIVAL建立梁格整体桥梁模型、单梁桥梁结构模型。两种方法建的的桥梁结构离散模型见图2。
（a）整体模型
（b）单梁模型
4 桥梁结构动载试验
4.1 桥梁结构的自振频率
通过测量实验车辆通过桥梁结构时测点的加速度振动时程信号，基于傅里叶变换对该时程数据进行频域分析处理，得出桥梁结构基频频率的分析结果。
4.2 桥梁结构的阻尼比
桥梁结构的阻尼特性，通常用对数衰减率δ或者阻尼比 进行表示。实际工程中，常在衰减曲线上量取n个波形，求得平均衰减率。 按下式进行计算：
公式中： ―在振动衰减曲线上量取的波形数；
―在振动衰减曲线上量取的 个波形的幅值；
―在振动衰减曲线上量取的第 个波形的幅值。
4.3 桥梁结构测点的布置
在各测试桥跨0.4L和0.6L断面附近桥面上安装传感器作为动载的测点，用单辆汽车分别以30km/h 、40km/h、50km/h的速度通过桥梁以及在桥面上急刹车对桥梁结构进行激振，以安装在桥梁结构上的加速度传感器为响应，测量得到振动曲线，利用分析软件分析桥梁结构的振动频率等参数。
5 桥梁结构试验结果、分析
5.1 桥梁基频频率理论值对比
在进行动力分析理论计算时，采用通用程序MIDAS/CIVAL，进行桥梁结构理论值分析计算，得到的梁格法桥梁整体模型、单梁法桥梁模型中一阶振型和基频频率的理论值，结果见图3及表1。
a 梁格法理论一阶振型图
b 单梁法理论一阶振型图
图3 梁格法、单梁法一阶振型图
（1）梁格法桥梁整体模型与单梁模型得到的一阶振型曲线符合四跨连续梁桥的一阶竖向振动规律；
（2）梁格法模型计算的一阶频率理论值为4.318Hz，单梁法计算的一阶频率理论值为4.298Hz；二者的差距为0.46%，二者的数值十分接近，可以认为用单梁法建模来代替梁格法建模。
5.2 动载试验实测值结果及分析对比
本次试验采用两种不同的方式对桥梁结构进行激励振动，第一种方式为汽车在桥面上刹车，第二种方式为汽车在桥面上以不同的速度直接跑过，这两种方式有频带宽、激励强的特点。通过安装在桥梁结构上的加速度传感器响应，测得的桥梁振动时域、自功率谱曲线以及阻尼比；桥梁结构一阶频率的实测值与单梁及梁格法理论值的比较结果、阻尼比见表2。
（1）竖向振动一阶频率实测值比理论分析值大，说明桥梁上部结构自振特性较好，桥梁结构整体动刚度较高；该桥承载能力目前除满足公路―Ⅰ级外还有一定的安全储备。
（2）通常桥梁结构的阻尼比在0.01～0.08之间，实测值为0.0205、0.0214，阻尼比实测值在0.01～0.08之间，桥梁结构具有一定的耗散外部能量的能力，阻尼比合理。说明目前该桥的整体刚度大于理论刚度，满足设计要求，该桥承载能力目前除满足公路―Ⅰ级外还有一定的安全储备。
（3）梁格法模型计算的一阶频率理论值为4.318Hz，单梁法计算的一阶频率理论值为4.298Hz，实测值为5.66Hz；二者为实测值的76.3%、75.9%，二者的数值相差不大，可以认为在桥梁结构建模过程中，为了节省时间、提高效率可以用单梁建模来代替梁格法建模。
为了进一步验证这一理论的准确性，用5座预应力混凝土连续梁桥分别按照单梁法和梁格法建立桥梁结构模型，并求得结构基频频率理论值，通过对比可以得到与该连续梁相似的结论，则可在建模中用单梁建模来代替梁格法建模。结果见表3。
6 结论
（1）梁格法建模模型与单梁法建模模型得到的一阶振型曲线符合四跨连续梁桥的一阶竖向振动规律；桥梁结构动载试验实测值得到的桥梁振动曲线符合预应力混凝土连续梁桥的竖向振动规律，且基频频率实测值比理论值偏大，说明该四跨连续梁上部结构自振特性比较好，该桥梁结构整体刚度比较高；该桥梁结构承载能力目前除满足公路―Ⅰ级外，还具有一定的安全储备。
（2）桥梁动载试验实测阻尼比分别为0.0205、0.0214，阻尼比实测值在0.01～0.08之间，该四跨连续梁结构具有一定的耗散外部能量的能力，阻尼比比较合理。满足设计规范要求，该桥梁结构承载能力目前除满足公路―Ⅰ级外，还具有一定的安全储备。
（3）用单梁和梁格法建模，通过该4跨连续梁桥以及5座预应力混凝土连续梁桥基频频率的对比，得出可在建模过程中用单梁建模来代替梁格法建模求解结构基频。
参考文献：
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桥梁结构论文范文3
关键词：桥梁；结构；优化设计
桥梁和涵洞是交通线中的重要组成部分，是为了跨越江河、沟谷或其他线路等各种障碍而修建的，是保证全线早日通车的关键所在。经济、安全、适用是桥梁结构设计的基本原则，而我国传统的桥梁结构设计的主要方法是定植设计，这种方法既不能对桥梁结构中存在的各种客观的、不确定的因素进行有效地处理与描述，也不能定量计算分析桥梁经济、安全、舒适等各项指标。因而，为了对经济与安全、长远效益与近期投资之间的矛盾有很好地协调，我们需要采用新的优化设计理念对桥梁结构进行分析，从而使桥梁结构设计方案能够真正优化。本文结合笔者多年的工作经验介绍了我国桥梁结构优化设计的发展及现状，分析了其发展缓慢的原因，并探讨了桥梁结构的优化设计，以提高桥梁工程质量，巩固桥梁结构。
桥梁结构优化设计理念的现在
随着建设实践，我国的桥梁结构优化设计理论及方法大约是1960年开始才大量出现的，并于1970年以后才逐步发展起来。目前行业所应用的一些桥梁结构局部优化及整体优化理论都是在给定安全系数容许应力法的基础上建立起来的，该法主要应用于钢桁架桥等钢桥，较难适用于一些材料多种多样、结构较复杂的桥梁。随着我国桥梁结构设计理论的不断发展，我国桥梁结构在设计理论与设计思想上都有了较大的进步，现如今我国的桥梁结构设计理论已逐渐由以往的容许应力转变为基于可靠度理论的半概率设计、全概率设计及近似概率设计等。一般情况下，我国桥梁结构优化设计都只进行局部优化，这主要是由于大多数桥梁的结构都较为复杂，主要为超静定与高次超静定结构，且材料参数与几何尺寸等设计变量较多，给桥梁结构进行整体优化带来一定困难所导致的。但是，在对桥梁进行评价时却还是以桥梁整体效果为主。因此，局部优化对于桥梁整体改善效果比较难评定，而由进行过独立优化的构件构成的桥梁结构体系却不一定是最好的。
随着桥梁结构优化设计理论特别是可靠度理论的不断发展，目前我国已有数百种优化算法。优化算法是指以可靠度为约束条件，以整体结构功能或整体动力性能与整体经济指标最优为目标的优化方法。所有优化算法可大致分为最优准则发、数学规划法和仿学生法三种。最优准则发是指根据工程经验、数学规划、力学概念的最优性条件，先建立一种准则，再通过相应的迭代方法来获得问题的最优解或近似优解。仿学生法具有适应性广、解题能力较强等特点，主要有模拟退火法、遗传算法和神经网络等，近几年发展较快。数学规划法的理论基础较严格，由于某些特性而较难适用于大型结构优化问题。
桥梁结构优化设计发展缓慢的原因
目前，在桥梁工程领域 都越来越重视桥梁结构优化设计，其技术也在不断地提高，但是其应用的范围和程度还不是很理想，发展较缓慢。其原因主要有以下几点：1）桥梁工程设计取费标准不利于推动优化技术；2）桥梁工程结构设计存在诸多不确定性。如结构材料性能、截面几何参数等结构本身的不确定性，荷载和结构所处场地类型等结构外部环境，结构整体分析中由于模型简化的误差而导致的不确定性等。因此，必须采用结构可靠度理论以充分考虑随机性因素等结构所涉及到各种不确定因素；3）桥梁工程结构设计准则的多重性。多重性主要是指桥梁结构正常使用极限状态设计、承载能力极限状态设计及其它特殊功能要求相联系的极限状态；4）结构优化目标的多样性。人们对桥梁工程的优化目标主要包括结构构价、结构运行和维修费用、不同功能的失效概率和失效损失造成的失效损失期望及一些特点结构功能等；5）结构设计变量的离散性。这是由施工条件的要求所导致的；6）约束条件数目的庞大性与性质的复杂性。
桥梁结构优化设计理念
结构可靠度最优分配模型分析
在无约束条件下，结构可靠度的最优分配的求解规划如下所示：
求：[Ksn] n=1，2，3，….，a，
minW=C+L
其中Ksn是指第n个构件的可靠度，a为构件数量，W是指目标函数，C是指结构造价，L是指结构的期望损失。目前，可使用并求得其近似表达式的方法有理论半经验法和经验统计法。而C和L在不同的结构和如构件失效的相关性、构件之间的串并逻辑关系等不同情况的时候它们的表达形式是不相同的。因而，关于C和L的表达式的寻求目前还在进一步的研究中。采用这个最优模型中的目标函数W=C+L，可以将多个目标优化问题转化为一个目标优化问题，得到极大的简化。通过上面的规划的求解，我们可以找到各个构件的最优可靠度。
桥梁结构中的构件优化
由于结构的近期投资和长远效益已经在结构可靠度最优分配模型分析中决策K*sn（ n=1，2，3，….，a）时被考虑，因此，在构件变量的细部优化中我们只需考虑使构件具有规定可靠度的最小造价C*n（n=1，2，3，….，a）。结构整体利益指导下的构件变量设计的数学模型如下所示：
求： X
minC(X)，
s*t*Ps(X)=P*s。（注：为了一般化，上式中的符号均未加下标）
其中，该式中的X是指设计变量。找出结构构价和可靠度直接的比较精细合理的函数关系是另一种解决问题的途径，同时求解出的C（Ps）也是构件最合理的造价。
桥梁结构整体可靠度的验算
虽然可能的最优目标函数值与桥梁各构件可靠概率可根据可靠度的约束优化模型求解得出，但这样的求解结果忽略了很多如桥梁结构之间的关联性质及荷载信息等细节，只是在简化或一定假设中求得，且由桥梁整体可靠概率求出的桥梁各构件可靠概率有时可能会存在得出的数据不都精确或不是最优或不能满足相关要求等情况。因此，我们需要对桥梁整体可靠度进行更精确度地验算。而在验算过程中应注意必须重新计算桥梁构件的可靠度。这是因为桥梁的尺寸或材料等参数可能会在桥梁构件可靠概率发生改变而进行相应的改变，从而导致桥梁构件刚度和内力也随之改变，即桥梁构件的荷载效应与抗力发生改变。
桥梁结构论文范文4
［关键词］钢筋混凝土梁式桥耐久性系统可靠度剩余使用寿命
系统可靠度理论是一门新兴的边缘学科，将其应用于桥梁结构评估中，可以科学准确地评价桥梁结构系统的可靠性，从而正确指导桥梁结构的设计，同时也可以为不同类型桥梁的评估提供统一的标准。本文采用增量荷载的全局临界强度分枝-约界准则搜寻体系的主要失效模式。分析计算流程见图1.1所示。
1 计算体系可靠指标
1.1 系统中随机变量的相关性
实际的结构系统的能力之间、荷载之间是互相联系的，同时由于各失效模式都包含着部分相同的随机变量，因此多个构件可靠度与体系可靠度的本质区别在于必须考虑各组成构件之间的相关性。桥梁本身是一种较复杂的结构系统，针对钢筋混凝土梁式桥，进行整体分析时，相关性影响不可忽视，梁式桥结构各构件随机变量的相关性主要分为：构造相关性、荷载与加载工况相关性和破坏模式相关性等几类。
梁式桥结构是由若干构件（包括：主梁、传力系统、墩台、基础等）组成，共同承受外荷载的结构系统。因此不同的构造方式都会使不同构件之间产生影响作用，它们之间的相关性不可忽视。
桥梁在设计基准期内，结构可能同时受一种或多种荷载的作用，同时结构必然会承受设计预期要求的恒载、汽车荷载、人群荷载、温度变化以及混凝土收缩徐变等荷载影响，以上诸多荷载作用及其影响因素之间也或多或少的相关性。对于梁式桥，同一种荷载的中载和偏载工况，受力主梁截面抗力包含相同的影响因素，因此包含相同影响因素的不同加载工况之间的相关项必须考虑。
梁式桥体系破坏依次包括构件失效和整体失效。构件失效的相关性是由作用在结构中各构件上的共同荷载组合或构件中具有共同的抗力因素形成的，对于梁式桥而言结构体系存在着不同的失效模式，任何一种失效模式出现，体系都会破坏。所以各种失效模式间相关性无法忽视，这也就是梁式桥体系可靠度相关性研究的关键。
综上所述，梁式桥体系可靠度分析时，上述前两种相关性通过对实际工程的结构构造分析和受力分析可以做出判断，第三种相关性的判定，必须通过对结构的分析找出各种失效模式之间的层次关系，适当的将其分为串联和并联结构的子系统，对于并联系统就必须关注其相关性。
1.2 系统可靠度指标的计算
梁式桥是个n次超静定结构，因此当桥梁结构中某一部分构件失效后，整个桥梁系统不会因此而破坏失效，而是剩下的构件进行内力重分配，使结构系统能继续承受外荷载的作用，当失效的构件数目达到一定数目时，系统形成机构进而失效破坏。
梁式桥的失效包括脆性破坏、延性破坏以及弹性破坏，每种失效模式可视为一个并联子系统，这些子系统的串联构成了整个系统，一般用混联模型描述桥梁结构系统，如图1.2为梁式桥结构系统可靠度指标的计算通用模型图。
通过图1.1可知，要计算梁式结构体系的失效概率，必须首先计算出各主要失效模式的失效概率，再根据基本模型计算出具有相关性的失效模式之间的相关系数，然后再采用以低维联合概率近似多维联合概率的近似方法，本文采用微分等价递归算法计算结构体系的失效概率和可靠度指标。
2 确定体系系统的目标可靠度指标及寿命预测
2.1 确定体系目标可靠度指标
桥梁结构系统目标可靠度指标即可靠指标的目标可靠度，是桥梁结构设计所预期的可靠度指标，在理论上应该按照各种结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素以优化的方法，通过分析确定。确定了目标可靠指标，就有了桥梁体系可靠性评估的标准。现行的基于可靠度理论的桥梁评估的基本思路就是通过各构件影响因素的统计参数，得出构件的可靠度，然后与评价体系中的最低可靠度指标进行对比，从而评价既有桥梁的当前承载力状态以及其剩余使用寿命。同理基于桥梁结构系统可靠度的评价和剩余使用寿命，其基本思想是类同的。当桥梁的可靠指标大于目标可靠指标时，认为结构处于安全状态；当桥梁的可靠指标小于目标可靠指标时，则认为桥梁结构处于危险状态，需要采取一定的措施(维修或加固)方能继续使用或者直接拆除。然而现行的设计规范以及评价规范都是基于构件的可靠度理论来确定的。考虑到统计资料的不足，一般构件的目标可靠度指标采用校准法来确定。
目前《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GBT 50283-1999）规定了构件目标可靠度指标值。既有桥梁在极限状态下的结构系统可靠度评估时基于结构整体承载性能和整体失效，从现有的工程事故实例分析结果以及实验结果观察看，结构失效后，桥梁的某些主体构件并没有破坏失效，因此认为既有桥梁的系统目标可靠度指标应该大于结构中关键构件的目标可靠度指标。由此本文认为，对于既有梁式桥的可靠性评估及剩余使用寿命预测，桥梁结构的系统目标可靠度指标值应该在构件目标可靠度指标的基础上提高。
由于统计资料不够完备以及在结构可靠度分析中本身就引入了近似假定，计算出来的目标可靠度指标与结构的实际失效概率还是在某一范围内的近似，并且国内针对于既有桥梁结构体系的的目标可靠度指标以及最低可靠度指标尚无比较科学的研究成果。为了既有桥梁结构自身的安全性和考虑经济上的合理性，因此本文建议基于结构系统可靠度的评估，可参考对于目标可靠度指标的取值在当前规范关于构件可靠度指标的基础上提高一个水平，具体建议值见表1.1。
关于最低可靠度指标的取值采用基于构件可靠度评价的方法，根据工程实际情况等因素适当选用下面两种标准：
2.2 基于系统可靠度的既有梁式桥剩余寿命的预测
我们认为当梁式桥结构系统可靠度指标低于最低可靠度指标时，即为桥梁使用寿命的终止。
桥梁结构论文范文5
关键词：无伸缩缝 桥梁 影响
0 引言
公路桥梁的伸缩缝已成为桥梁施工和维护的难题之一。研究、设计和制造使用更好的伸缩装置固然十分重要，但从另一方面讲，如能采用无伸缩装置的桥梁结构，则是从根本上解决桥梁由于伸缩装置遭受毁坏的现象。因此，世界各国的学者都在努力寻求最好的伸缩缝结构，得到的结论是“最好的伸缩缝是无伸缩缝”。因此，无伸缩缝桥梁应运而生。
1 无伸缩缝桥梁的构造细节
混凝土梁和钢梁采用无伸缩缝整体式桥台的细部构造。这些细部构造的图示仅仅是一个基本骨架，还不能反映出其他设计方面的重要细节。细部构造只是为了给初次接触无伸缩缝桥梁的人们以一个基本的概念和印象，不可能在本文中进行更为详细具体的描述和形容，对此，我们将在以后的讨论中进一步加以阐述。但是初步了解这些细部构造对于全面认识无伸缩缝桥梁的性能、整体性和耐久性会有很大的帮助。
2 无伸缩缝桥架设计中的影响因素
由于无伸缩缝桥梁的纵梁埋入混凝土桥台，上部结构受到部分的约束，因此设计时要考虑次要荷载的影响。下文归纳总结了次要荷载的影响。
2.1 徐变的影响 徐变引起的应变大小取决于上部结构的跨径、混凝土承受荷载时的龄期、荷载的持续时间、混凝土的质量、周围的温度以及混凝土构件的形状。本文采用随龄期变化的有效弹性模量法分析徐变对中小跨径、钢-混凝土组合梁的无伸缩桥梁的影响。结果表明徐变的存在可以减小桥台处和墩顶处截面上缘的拉应力，但同时也会增加钢纵梁下缘的压应力(小于恒载引起的应力的10%，不会对结构的受力产生有害影响)。因此，在设计中小跨径、钢-混凝土组合梁的无伸缩缝桥梁时可以不考虑徐变的影响。
2.2 收缩的影响 混凝土桥面板和钢纵梁收缩的不一致会在结构内部引起自应力。此外，无伸缩缝桥梁的端部受到部分或完全的约束，导致收缩、徐变会在结构内部引起应力。一些学者认为收缩和徐变的作用相反，两者可相互抵消。但本文分析表明，收缩和徐变的作用不能完全抵消，会有余应力存在，可能导致混凝土裂缝的逐渐开展，而混凝土裂缝的开展又会使得收缩应力得到部分的减小。因此在对无伸缩缝桥梁进行分析和设计时应当考虑收缩对上部结构的影响。
2.3 温度对无伸缩缝桥梁的影响 温度的影响无疑是无伸缩缝桥梁设计中的一个非常重要的因素，但事实上正如前文所指出的那样，对许多桥梁的应力测试表明，由于温度作用而测得的应力值要比预计的要小，分析其原因可能有两点：
其一是混凝土由于温度的膨胀或收缩，会产生徐变。徐变将使得应力不能达到设计时所预计的程度。因此为了使理论更好地反映实际的情况，有的部门设计时考虑把混凝土的温度弹性模量减小到动力荷载弹性模量的1/3。
其二是由于大多数混凝土结构体积相对较大，使得它们对周围的温度变化比较不敏感。aashto（美国各州公路和运输工作者协会）在计算温度变化时对此进行了规定："必须考虑到大体积混凝土构件或结构内部温度对大气温度的相对滞后。"混凝土桥温度周期的最大值要比钢桥的小。由于混凝土较大的体积要吸收热量，因此它的温度不会与理论预计的一样？这就可以从某一方面解释，为什么这两种材料的热膨胀系数α几乎相同（混凝土α＝0.00001，钢a＝0.000012），而钢桥对温度的变化要比混凝土敏感得多。至于温度对无伸缩缝桥梁的影响在定量上的分析还有待于进一步的讨论研究。
2.4 沉降的影响 下部结构的沉降会在无伸缩缝桥梁的上部结构引起相当大的应力，其影响取决于桥梁的结构特征和几何特征，如上、下部结构的刚度、沉降量、跨数、跨径、台高和支承情况等。gangarao等人在1981年的研究中指出沉降对单跨桥梁的影响不大;对于多跨桥梁，恒载引起的沉降可通过使桥台和桥墩所受的反力大致相等来得到解决。因此通过合理的设计，无伸缩缝桥梁可以不考虑沉降的影响。
2.5 土压力的影响 当上部结构受热膨胀时，桥台会挤压台后填土引起被动土压力。台后土压力的计算存在着许多不确定性的因素，如被动土压力的大小及其在纵向和横向的分布。虽然被动土压力会在上部结构引起轴力和弯矩，但本文的研究却表明土压力的影响可以忽略不计，因此作者建议在分析和设计无伸缩缝桥梁时可以不考虑土压力的作用。
2.6 桩的应力 考虑到上部结构与整体式桥合的桩基础对纵向移动的抵抗作用有直接关系，在进行无伸缩缝桥梁设计时：①限制整体式桥梁的基础形式，最好做成单排的细长垂直桩。②限制桩型。③调整h型桩弱轴方向，使之与运动方向一致。④提供一种铰接装置来控制桩的挠曲。⑤限制结构斜交角的大小。
还有一些其他问题，如：如何平衡整体式桥台后面的主动上压力？是否在整体式桥合后留有自由的空间以允许温度膨胀？如需要的话采用什么样的细部构造？等等。当然这些问题的解决，需要今后在无伸缩缝桥梁设计中不断地进行研究和实践。
桥梁结构论文范文6
关键字：沥青混凝土桥面 病害分析 设计方法
桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击,较易达到运营中平稳舒适的要求,随着沥青材料性能的改进,应用将更加广泛。但现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明,关于具体的设计理论与方法还是空白,铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中,桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构,设计者对其甚少花费精力,从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。因此,应加快对桥面铺装,特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。
一、对沥青混凝土桥面的病害分析
1、结构理论与设计
(1)桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的增大,现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击,桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形,因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。
(2)现行桥规第3.2.2条规定:……如无精确的计算方法,箱形梁也可参照T形梁的规定处理。从众多箱梁的设计来看,大部分设计者对箱梁构件是按T形梁进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T梁的一面,又有异于T梁的一面,对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽,桥跨与桥宽之比越来越小,箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋,就越来越不适宜了,导致按梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以,设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。
(3)随着材料工业的发展,桥梁承重结构的改进,使桥梁主梁能以较柔的结构达到受力的要求,高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不足,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。
(4)对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝,从而造成桥面铺装的损坏。
(5)在对高速公路进行交通组织管理中,由于车道功能的不同,人为强制地使桥梁结构运营始终处于偏载状态,使主车道的铺装承担了比超车道高得多的运营应力水平,因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展,货运业主为追求短期经济利益,通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用,并使桥梁结构局部超载,加快了主车道铺装层的病害发展。因此,在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况,在明确了桥梁结构受力的基础上,对桥面铺装层进行受力计算。
2、施工工艺
(1)铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。
(2)梁顶清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。
3、桥面防水层的影响
由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,它的存在使上部结构按模量形成刚―柔―刚的板体受力体系,中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,彼此间的缝隙越来越大,直到松散脱落。另外,防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。
4、桥面铺装的约束条件
桥面铺装受桥梁结构的约束,受荷后其边界条件与一般路面相差甚大,加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用,给铺装层的工作性能造成不利影响。
二、桥面铺装设计方法的讨论
目前关于桥面铺装的研究还很不成熟,并且现有研究主要集中在材料设计和铺装技术等方面,而关于理论分析和结构计算的研究很少。
从现有的结构分析方法看,主要是用三维等参元模型进行分析,目前较多采用的是三维八结点和二十结点单元。
合理的有限元模型是计算分析的前提,从目前的研究状况来看,主要有如下几个方面急需探讨。
对于桥面铺装,如何假设及模拟层间接触状况是有限元建模一个很重要的问题。对于不设防水层的情况,可以借鉴复合路面的处理方式。总之,如何模拟层间接触状况,特别是如何考虑防水层的影响,是建立合理有限元模型的一个关键问题,是研究铺装层结构设计理论的一个重点。要采取理论计算与试验分析相结合的方法,将计算结果与试验和实测结果相对比,寻找一种与结构实际受力吻合的模型。
桥面铺装层是一种特殊的路面结构,如何合理简化荷载模型,以及如何进行横向和纵向布载,也直接关系到计算结果的精确程度。
另外需要研究的一个重要问题是,桥梁在荷载作用下产生挠度及其它形变,这些因素对铺装层的力学特性有何影响,如何考虑这些影响,这也是桥面铺装不同于一般复合路面的一个方面。目前,国内还没有专门针对这方面的讨论。
合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手,正确的理论基础是根本，合理的力学模型是关键。通过计算分析与实测对比，较好的解决如上述的接触模型、荷载简化等问题,搞清其它因素的影响；还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究；在条件允许的情况下,加强对其动力性能的研究。在分析铺装层破坏形式的基础上,确定关键因素,提出控制指标并建立相应的破坏准则,为设计提供依据,要达到这一目标需要做大量的基础性研究工作。
