桥梁设计技术.doc

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1、桥梁设计技术设计规范与标准屮国的桥梁设计规范与标准由两种体系组成,其屮一种是公路桥梁设计规范;另一种是铁路桥梁设计规范•除此Z外,也有诸如桥梁抗风Z类的规范。公路桥涵设计规范主要适用于屮国建造的所有桥涵。由于篇幅的限制,这里只简略的介绍这些规范。F1前使用的公路桥涵通用规范是由屮华人名共和国交通部在1989年颁布的,其屮包括六个部分,BP:—•般桥梁设计规范、桥台设计规范、钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范、地基基础设计规范、材料规格设计规范、桥梁抗震设计规范。极限承载力及理论是由一般桥涵设计规范屮衍牛出來的。在这些设计规范屮,有两种设计理论可以采用:适用于预

2、应力混凝土的极限承载能力设计理论和适用于钢筋及木材的容许应力强度理论。所有的桥梁都要检测其强度、刚度以及稳定性这三个基本要素。对于承受弯曲、张拉(压缩)、弯曲组合或轴力的桥梁,应当先测岀所受力的大小。为了确保强度要求,要根据跨屮挠度及悬臂端的最大位移来计算其刚度。最后通过检测梁的裂缝或采取相应的措施来确保其稳定性。分析理论和方法桥梁结构分析在检测方而是基于线弹性理论及广义力学材料这一假设Z下实施的,根据设计要求,首先应当计算岀内力包络图曲线及最大位移曲线,然后根据设计规范及标准仔细检验桥的强度、刚度、稳定性。对于单一结构,通常可以将其简化为平而结构,也可以通

3、过结构有限元理论更加精确的分析。例如,简支梁桥通常简化为如下形式:根据截面形式与施工方法,可以将桥梁划分为几个纵向单元,诸如T型梁或空心腹板(箱)梁。有恒在引起的内力是基于各向同性假设条件之下计算的,为了考虑活载对空问结构的影响,结构的外部边缘所受内力及产牛的位移可近似简化为两条单变度的二次抛物线,一条是内力(位移)的影响线,而另为一条是荷载横向分布系数的分布曲线。为了用近似的方法研究结构的可行性与可靠性,我们已经开展了广泛的实验与理论的研究,并以研发出儿种分析方法。这些方法是通过不同结构和施工方法来确定横向分布系数的分布曲线的。在当前的实践基础之上,根据桥

4、梁结构与施工方法的不同,可以通过比拟正交界性板法、刚性横梁法、杠杆原理等计算荷载横向分布系数。这些方法可以满足很多桥梁的设计与计算要求,通过使用计算机程序,这些简化分析方法己经变得非常简洁了。然而,一些桥梁(诸如不规则的斜桥、曲线桥、组合梁桥等)是不能划分为几个纵向单元的,主要是因为它们含有立式结构,它们不适合丄述简化方法。对于那些复杂的空间结构,由于恒载引起的内力及位移的影响面是同构静态有限元分析方法得到的,而由活载引起的最大内力与位移的影响线则是由动态有限元分析程序得到的。大跨度桥梁的设计理论及方法大跨度桥梁通常都造价高昂且结构复杂,鉴于其经济与功能的需

5、求,大跨度桥的结构最优化、非线性分析、稳定性分析以及施工控制已成为十分重要的问题。参与研究与设计大跨度桥梁的屮国桥梁专家许多理论与方法來解决上述问题。对于大跨径桥梁的线性分析,他们创立了一种通过几何非线性方法分析影响面的理论、非线性平差计算方法、以及为控制施工的非线性施工仿真计算方法。并利用有线位移理论,通过考虑恒载、活载、施工阶段与方法创立了一个三维非线性分析系统。一个为研究风力对大跨度桥梁稳定性影响的分析程序诞牛了。这标志着优化理论和技术已经成功的运用于跟类桥梁屮,其精度与效率已在实际应用小得到了证实。桥梁CAD绘图技术自从20世纪70年代末期,屮国的桥

6、梁设计技术中的结构分析已广泛的应用与计算机软件小。人们开发了许多桥涵设计软件及分析程序。桥梁设计特点备受关注,例如,综合性大桥为人们提供了研究施工阶段转移能力、混凝土的收缩与徐变的分析方法、预应力的计算等等。在某种程度丄,中国在7000年代计算机程序的广泛应用反映了计算机技术在公路桥梁设计屮的应用水平。从20世纪80年代起,计算机绘图的普及,如数码打印机和数字转换器,已经使得计算机的应用领域从仅仅用于结构分析拓展到了包括结构分析及精确绘图的计算机辅助设计领域。随着高速公路体系的发展,标准化的简支梁桥在屮国随处可见,以微型计算机作为平台,许多研究人员和工程帅开

7、始开发CAD自动绘图系统用以集成和整合结构分析数据和详图。例如,有屮国公路计算运用协会会员和自动化系统及简支梁桥的CAD绘图系统的通力合作,有能力完成各种T型梁及板梁的设计。凭借这种系统,只要输入几个所需的有效信息,计算机会在短吋间内自动产牛一组设计方案,包括设计规范和设计图纸。这种设计效率相比传统的设计方法要高很多。许多设计机构与设计公司都采用这种系统来设计屮小桥梁。在中国第七个五年计划中(1985~1990)中,为了发展一种新的桥梁系统,屮华人名共和国交通部组织,由超过40人桥梁工程师和学者组成的特殊任务组去解决该问题。作为一个国家重点科研项FI,屮国联

8、通公司投资200万元人名币研究和开发公路桥梁建设小的

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