淺析公路梁橋

崔蘢鸝

摘要：公路簡(jiǎn)支梁橋分布廣泛，是由一根兩端分別支撐在一個(gè)活動(dòng)支座和一個(gè)鉸支座上的梁作為主要承重結(jié)構(gòu)的梁橋，屬于靜定結(jié)構(gòu)，是梁式橋中應(yīng)用最早、使用最廣泛的一種橋形。其構(gòu)造簡(jiǎn)單，架設(shè)方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形，溫度改變的影響。

關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)支梁；承重結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力

Abstract: Highway bridges are widely distributed, is composed of a both ends are supported on a movable support and a hinge support beam as the main load-bearing structure of the bridge, which belongs to the static structure, is the application of the first beam bridge, one of the most widely used bridge. It has the advantages of simple structure, convenient erection, the internal force of the structure are not influenced by foundation deformation, temperature changes.

Key words: simple supported beam; bearing structure; prestress

中圖分類號(hào)：U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 背景

1.1 公路梁橋設(shè)計(jì)研究背景

改革開放以來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展。作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到相應(yīng)發(fā)展，跨越大江（河）、海峽（灣）的特大橋梁相繼修建。一般公路和高等級(jí)公路上的中、小橋、立交橋，工程質(zhì)量在不斷的提高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、綜合國(guó)力增強(qiáng)，我國(guó)的建筑材料、設(shè)備、建筑技術(shù)都有了較快發(fā)展。特別是電子計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為廣大工程技術(shù)人員提供了方便、快捷的計(jì)算分析手段。廣大橋梁工作者，充分認(rèn)識(shí)到這一可貴、難得的機(jī)遇，竭盡全力，發(fā)揮自己的聰明才智，為我國(guó)公路橋梁建設(shè)事業(yè)，做出了杰出的貢獻(xiàn)。

在公路橋梁中最常用的橋型為梁式橋，其橋形式多種多樣，按結(jié)構(gòu)體系分為：簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等；按截面型式分為：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。

2現(xiàn)代橋梁技術(shù)發(fā)展追蹤

2.1 橋梁檢查技術(shù)分析

橋梁檢查是進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)、維修與加固的前期工作，是決定維修與加固方案可行和正確與否的可靠基礎(chǔ)。其目的在于：通過對(duì)橋梁的技術(shù)狀況、缺陷和損傷進(jìn)行全面、細(xì)致、深入地現(xiàn)場(chǎng)檢查，查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質(zhì)、所在部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，分析產(chǎn)生缺陷、發(fā)生損傷的原因，以便正確評(píng)價(jià)缺陷和損傷對(duì)橋梁質(zhì)量及承載能力產(chǎn)生的影響，并為橋梁加固和改造技術(shù)提供具體技術(shù)資料。與此同時(shí)，還能隨時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況和安全狀態(tài)，總結(jié)設(shè)計(jì)、施工、使用和維修的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，指導(dǎo)對(duì)橋梁的正確使用、管理和維修。

橋梁檢查一般根據(jù)方法的不同可分為直接接觸式檢查和不接觸的檢查兩種。前者就是對(duì)結(jié)構(gòu)損壞部位進(jìn)行接觸量測(cè)、標(biāo)記、安設(shè)檢測(cè)儀器的檢查。后者則是在視野所及的范圍內(nèi)憑目力（或望遠(yuǎn)鏡）眺望掃視。

根據(jù)檢查重要程度的不同以及時(shí)間間隔的長(zhǎng)短，橋梁檢查工作又可分為和定期檢查。一般檢查也叫經(jīng)常性的檢查，可每個(gè)月或幾個(gè)月一次，屬于一般性的巡視檢查，在我國(guó)通常由養(yǎng)護(hù)道班來(lái)完成。定期檢查也叫詳細(xì)檢查，可幾年一次（一至三年），或周期更長(zhǎng)一些（五至七年）一次。定期檢查要較為詳細(xì)地檢查橋梁結(jié)構(gòu)各個(gè)部位的使用狀況，必須采取接觸檢查，且需要?jiǎng)佑锰厥獾臋C(jī)械設(shè)備與測(cè)量?jī)x器。還有一種特殊檢查是指在特殊情況，如：暴雨、洪水、地震等災(zāi)害發(fā)生之后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行的檢查。

2.2 橋梁震害分析

調(diào)查與分析橋梁的震害及其產(chǎn)生的原因是建立正確的抗震設(shè)計(jì)方法，采取有效抗震措施的科學(xué)依據(jù)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋梁震害的調(diào)查研究結(jié)果表明，橋梁震害主要表現(xiàn)為：

(1)上部結(jié)構(gòu)的破壞：橋梁上部結(jié)構(gòu)本身遭受震害而被毀壞的情形不多，一般都是由于橋梁結(jié)構(gòu)的其他部位的毀壞而引起的。

(2)支座連接部位的震害：這中破壞比較常見，由于連接部位的破壞會(huì)引起力傳遞方式的變化，從而對(duì)結(jié)構(gòu)其他部位的抗震產(chǎn)生影響，進(jìn)一步加重震害。這種破壞是抗震設(shè)計(jì)中最關(guān)注的問題之一。

(3)下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的震害：下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的嚴(yán)重破壞是引起橋梁倒塌，并在震后難以修復(fù)使用的主要原因。除了地基毀壞的情況，橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)的震害是由于受到較大的水平地震力，瞬時(shí)反復(fù)振動(dòng)在相對(duì)薄弱的截面產(chǎn)生破壞而引起的，從大量震害實(shí)例來(lái)看，比較高柔的橋墩多為彎曲破壞，矮粗的橋墩多為剪切型破壞，介于兩者之間的為混合型。地基破壞主要表現(xiàn)為砂土液化，地基失效，基礎(chǔ)沉降和不均勻沉降破壞及由于其上承載力和穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致地面產(chǎn)生大變形，地層發(fā)生水平滑移，下沉，斷裂。

(4)橋臺(tái)沉陷，當(dāng)?shù)卣鸺铀俣茸饔脮r(shí)，由于橋臺(tái)填土與橋臺(tái)是不完全固結(jié)的，橋臺(tái)填土的縱向土壓力增大，橋梁與橋臺(tái)之間的沖撞會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的被動(dòng)土壓力，造成橋臺(tái)有向橋跨方向移動(dòng)的趨勢(shì)。由于橋面的支撐作用，橋臺(tái)將發(fā)生以橋臺(tái)頂端為支點(diǎn)的豎向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致基礎(chǔ)破壞。如果橋臺(tái)基礎(chǔ)在液化土上，又將引起橋臺(tái)垂直沉陷，最終導(dǎo)致橋梁破壞。

以上所介紹橋梁的幾種破壞形式是相互影響的，不同的地質(zhì)條件和不同的抗震措施所造成的破壞程度和類型往往是不同的。這就要求我們?cè)跇蛄涸O(shè)計(jì)中尤其是不規(guī)則橋梁和大跨度橋梁，必須從整體分析橋梁的抗震性能。

2.3 鋼筋混凝土橋梁防水設(shè)計(jì)問題探討

鋪設(shè)瀝青混凝土面層的鋼筋混凝土橋梁易遭受滲透雨水的侵蝕，嚴(yán)重降低了橋梁的使用壽命，國(guó)內(nèi)自20世80年代陸續(xù)在許多橋梁建設(shè)中鋪設(shè)了橋面防水系統(tǒng)，取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)；隨著國(guó)內(nèi)交通道路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，越來(lái)越多的橋梁開始采用橋面防水系統(tǒng)，同時(shí)因設(shè)置防水層而出現(xiàn)的橋面質(zhì)量問題也日益嚴(yán)重，引起了國(guó)內(nèi)各界對(duì)橋梁防水的關(guān)注。從橋面防水構(gòu)造、路橋柔性防水材料的應(yīng)用以及橋面的傳力特點(diǎn)等方面對(duì)路橋防水技術(shù)進(jìn)行了研究，提出橋面質(zhì)量問題并非單純出自防水材料或防水施工質(zhì)量，橋面工程應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)加以深入研究。

2.4 大型橋梁健康監(jiān)測(cè)概念與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

20世紀(jì)橋梁工程領(lǐng)域的成就不僅體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和大跨度索支承橋梁的建造以及對(duì)超大跨度橋梁的探索，而且反映于人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施智能控制和智能監(jiān)測(cè)的設(shè)想與努力。近20年來(lái)橋梁抗風(fēng)、抗震領(lǐng)域的研究成果以及新材料新工藝的開發(fā)推動(dòng)了大距度橋梁的發(fā)展；同時(shí)，隨著人們對(duì)大型重要橋梁安全性、耐久性與正常使用功能的日漸關(guān)注，橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)運(yùn)而生。由于橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以為驗(yàn)證結(jié)構(gòu)分析模型、計(jì)算假定和設(shè)計(jì)方法提供反饋信息，并可用于深入研究大跨度橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境中的未知或不確定性問題，因此，橋梁設(shè)計(jì)理論的驗(yàn)證以及對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)環(huán)境未知問題的調(diào)查與研究擴(kuò)充了橋梁健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵。本文結(jié)合近十年來(lái)橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究狀況以及大跨度橋梁工程的研究與發(fā)展，較系統(tǒng)地闡述橋梁健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵，并由此探討監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題。

從已經(jīng)建立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)、功能以及系統(tǒng)運(yùn)行等方面看，這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下一些共同特點(diǎn)：

(1)通常測(cè)量結(jié)構(gòu)各種響應(yīng)的傳感裝置獲取反映結(jié)構(gòu)行為的各種記錄；

(2)除監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)本身的狀態(tài)和行為以外，還強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境條件（如風(fēng)、車輛荷載等）的監(jiān)測(cè)和記錄分析；同時(shí)，試圖通過橋梁在正常車輛與風(fēng)載下的動(dòng)力響應(yīng)來(lái)建立結(jié)構(gòu)的"指紋"，并藉此開發(fā)實(shí)時(shí)的結(jié)構(gòu)整體性與安全性評(píng)估技術(shù)；

(3)在通車運(yùn)營(yíng)后連續(xù)或間斷地監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，力求獲取的大橋結(jié)構(gòu)信息連續(xù)而完整。某些橋梁監(jiān)測(cè)傳感器在橋梁施工階段即開始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量；

(4)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有快速大容量的信息采集、通訊與處理能力，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。

我國(guó)幅員遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不齊，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。首先，要著重抓多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化，編制適用經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)圖，提高施工水平和質(zhì)量，然后再抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設(shè)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，既體現(xiàn)公路人的建橋水平，又要保證高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋。

改革開放，黨的富民政策，改變了人們的認(rèn)識(shí)，“要致富、先修路”已成共識(shí)，加快交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已變成了人們的自覺行動(dòng)。國(guó)家投資重點(diǎn)傾斜以及集資渠道的多元化，為我國(guó)公路橋梁發(fā)展提供了資金保證。展望公路橋梁發(fā)展趨勢(shì)，珍惜時(shí)機(jī)，創(chuàng)造性勞動(dòng)，為改變我國(guó)公路建設(shè)落后狀況，努力工作。