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桥梁设计——细节决定成败
日期:2017-2-13 11:26:56 作者:钢结构检测 来源:本站原创
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关键部位的构造细节直接影响到结构的安全性和耐久性。在钢结构中,节点连接构造、焊缝形式和焊接工艺直接关系到构件的疲劳寿命;局部加劲构造关系到压屈稳定。在混凝土结构中,构造尺寸和配筋设计关系到结构的受力性能和耐久性。组合结构两种不同材料的连接界面构造,影响共同工作效应。支座、伸缩缝构造细节关系到结构预定功能的发挥。然而,细部构造的确定并非全部来源于结构计算,一些细部构造的处理方式依赖于试验结果与工程经验,或出于可施工性考虑。

 

[1]  韩国圣水大桥的挂孔坠落。

    韩国圣水大桥( Seongsu Bridge)位于首尔市东南,建成于19791月,1994121日早晨740,悬挂孔突然坠落,一辆巴土和六辆小汽车从20m高的桥面坠入水中。

 

    圣水大桥是一座跨度为6 x120m的悬臂式钢桁架桥,宽19. 4m,双向4车道。倒塌发生在11号桥墩与12号桥墩之间的悬挂孔处,挂孔长48m,该悬挂孔与伸臂端采用铰接构造,这种构造在早期桥梁中采用的比较普遍,但这样的构造设计缺乏亢余约束。

 

    调查表明,因焊接与制造细部问题和缺陷,而导致的疲劳损伤断裂,被认为是倒塌的直接原因。在事后调查中发现,设计要求铰接板采用22- 23mm厚度,并按照1/10的斜坡减薄到18mm,但实际上的斜坡变化率为1/2.5 -1/3.5;铰接板与竖杆间设计的是双面剖口熔透焊,但实际情况是剖口不符合要求,焊缝没有完全熔透母材的全部截面。采用超声波探测后发现,18mm厚的竖杆翼板上,未焊透深度最大处为16mm(有效焊深仅2mm),大部分未焊透深度超过Smm(有效焊深小于13mm)。焊接与制造的缺陷,出现了应力集中与初始裂纹,加上严重的交通超载现象,大大缩短了结构的疲劳寿命。从另一个角度看,一个节点失效能够导致桥跨的坠落,也说明此桥在防倒塌设计方面,缺乏起码的冗余度。

 

[2] 在预应力混凝土桥梁中,对普通钢筋的设计考虑。

    在预应力混凝土桥梁中,由于预应力起主导作用,经常会使我们产生一个错误认识:普通钢筋凭经验按一定间距进行布置即可。事实上,普通钢筋的配筋设计也是桥梁设计中不可忽视的一个细节,应当正确认识普通钢筋的作用。

 

    (1)普通钢筋的架构是混凝土结构体积稳定性的基础,分布于混凝土表面的普通钢筋对抑制早期收缩、温差引起的表面裂缝至关重要。

 

    (2)在预应力混凝土桥梁中,预应力不可能覆盖混凝土结构的全部区域,在某些区域(或方向)还必须依靠普通钢筋发挥受力作用。

 

    (3)预应力集中锚固力向全截面的传递,需要一个扩散长度。在这个区域内,力流十分紊乱,通过合理布置普通钢筋,提高结构的抗裂性和承压能力。

 

    (4)普通钢筋的延性优于预应力钢筋,在抗震设计中,潜在的塑性铰区域的配筋设计,对于提高结构延性十分重要。

 

    (5)在承载能力极限状态,普通钢筋对于拉、压、弯、剪、扭均有贡献。

 

    (6)此外,普通钢筋的锈胀是混凝土桥梁耐久性失效的重要标志,为此,混凝土保护层钢筋涂层等防腐措施都十分重要。

 

[3]  支座设计和支座品质,是桥梁设计中不容忽视的一个环节。

    支座是桥梁传力的关键部位,支座布置和性能指标一般由设计者提出,支座品质由产品质量保证,还要在使用中加强检查和养护。曲线梁桥的支座布置影响到桥跨和墩台的空间受力和位移。

 

    由于支座设计不当或由于支座自身质量问题,使支座达不到预定功能的情况时有发生。某实际桥梁,因所选支座的最大滑移量小于实际滑移量,结果出现支座上滑板滑出支座的尴尬局面,最后不得不将梁顶起来,进行支座更换。又如,某高速公路上采用的橡胶支座质量低劣,使用不久即发现问题,遂进行大批更换。因此,支座问题是桥梁设计中不可忽视的一个重要环节。

 

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