拱橋結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及穩(wěn)定性分析

胡恩宏

【摘要】隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對于拱橋結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)以及穩(wěn)定性有了更高的要求，但眾所周知，近幾年地震等災(zāi)害發(fā)生頻率增加，這就給拱橋當?shù)鼐用竦纳踩斐闪送{，這就要求在實際的拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中加強以上三方面的設(shè)計要求，能夠認真反思各種災(zāi)害，積極歸納與思考，科學(xué)的、合理的對待，探索出科學(xué)、符合實際的設(shè)計方法，最大程度地保證人們的生命安全。本文就拱橋結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及穩(wěn)定性分析做出了詳細的論述，供相關(guān)部門參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】拱橋結(jié)構(gòu);抗震;抗風(fēng);穩(wěn)定性

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.150

1、拱橋抗風(fēng)、抗震及穩(wěn)定性的設(shè)計理念

為了確保拱橋能夠增強抗風(fēng)與抗震的能力，確保其結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性，并具有相應(yīng)的剛度、強度以及良好的穩(wěn)定性，需要遵守以下抗風(fēng)與抗震的設(shè)計原則。

1.1拱橋抗風(fēng)設(shè)計理念的研究

首先需要在設(shè)計風(fēng)荷載和其他作用相互組合下，必須符合相關(guān)規(guī)定的強度以及剛度，不應(yīng)發(fā)生靜力失穩(wěn)現(xiàn)象;另一方面使用期限內(nèi)，橋位所在的區(qū)域出現(xiàn)最大風(fēng)速的情況下，拱橋結(jié)構(gòu)不能夠出現(xiàn)毀壞的情況。

1.2拱橋抗震設(shè)計理念的研究

為了保證拱橋工程的設(shè)計與整體施工的質(zhì)量的合理性，應(yīng)該依據(jù)附近環(huán)境因素以及拱橋工程的具體實際情況，綜合、全面的分析并加以優(yōu)化。①場地因素：場地的安全性是主要因素，在其基礎(chǔ)之上，最大程度避免發(fā)生地震時損壞地基，設(shè)計人員應(yīng)該考慮堅硬的場地，例如碎石類、基巖以及不穩(wěn)定斜坡等地段，均為危險率極高的場所，地基十分不穩(wěn)定，應(yīng)該重點研究科學(xué)的處理與加固方法。②規(guī)律與整體性：在設(shè)計拱橋的過程中，應(yīng)該重視拱橋的整體性，確保上部結(jié)構(gòu)是連續(xù)性的。因為，如果拱橋過于整體，則能夠很好的防治（非）結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以便處于地震的過程中，避免掉落，導(dǎo)致拱橋倒塌。此外，無論是在平立面，設(shè)計人員也應(yīng)重視拱橋結(jié)構(gòu)的布置必須幾何尺寸、剛度與質(zhì)量十分對稱以及均勻，以防變化。

2、拱橋結(jié)構(gòu)材料、產(chǎn)品、設(shè)備等使用原則

本橋設(shè)計中所采用的普通鋼材、高強鋼材、預(yù)應(yīng)力錨具及其它附屬設(shè)施設(shè)備等產(chǎn)品必須符合相關(guān)的技術(shù)標準和質(zhì)量要求，并遵照施工規(guī)范及相關(guān)產(chǎn)品使用要求進行運輸、存放、加工、安裝、使用，嚴禁使用不合格產(chǎn)品、劣質(zhì)產(chǎn)品或不能滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品。

拱橋結(jié)構(gòu)使用的材料、產(chǎn)品、設(shè)備等應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)，在行業(yè)內(nèi)受到廣泛信任的承制商負責(zé)承制，出廠必須具有合格保證，同時應(yīng)通過第三方進行工地抽檢，并出具檢測合格報告。

材料及成品運輸期間應(yīng)保證其技術(shù)參數(shù)及使用性能不發(fā)生改變，如發(fā)生改變，必須停止使用。

工地現(xiàn)場材料及成品的存放及使用亦應(yīng)保證其技術(shù)參數(shù)及使用性能不發(fā)生改變，如發(fā)生改變，必須停止使用。施工承包商必須采取足夠的措施保證現(xiàn)場材料的存放及使用時能始終滿足出廠時合格保證性能，在投標過程中考慮足夠的臨時保管措施費用。業(yè)主及監(jiān)理方應(yīng)以此條件列入中標承諾及現(xiàn)場管理的材料質(zhì)量保證措施。

3、拱橋結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

要根據(jù)實際拱橋工程的設(shè)計基準期來確定設(shè)計的耐久性措施、以確保拱橋工程達到設(shè)計基準期的時間要求。在實際的工程當中，為了封閉由于混凝土收縮產(chǎn)生的表面的空隙，增強混凝土外表面的抗水性、抗腐蝕性，增強結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時增加拱橋結(jié)構(gòu)外側(cè)的美觀，在箱梁、拱座、橋墩、橋臺外表面涂刷外保護涂料。

4、拱橋結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計

鋼拱為焊接結(jié)構(gòu)。依據(jù)大氣腐蝕環(huán)境、局部腐蝕因素以及鋼結(jié)構(gòu)各部件的工作和維修條件，涂裝設(shè)計的基本內(nèi)容是防腐涂層和后期維護。后期維護主要針對中涂和面涂，所以要最大限度地保證其底涂層的可靠及完整性，涂層應(yīng)確保在帶棱角構(gòu)件處良好的遮蓋效果和結(jié)合力，同時具有良好的復(fù)涂性。要求構(gòu)件制作時外露棱角進行2mm 的導(dǎo)棱處理。

5、拱橋運營中的注意事項

（1）鋼結(jié)構(gòu)初次涂裝并不代表本結(jié)構(gòu)終生可以免檢查、免維護;廠商的初次涂裝承諾亦并不代表在承諾期內(nèi)可以免檢查、免維護。因此本橋在竣工交付使用后即應(yīng)實行定期監(jiān)測、檢查，建立拱橋健康檔案，確保營運條件在設(shè)計圖紙允許的條件范圍內(nèi);并定期檢修和維護，對于異常情況應(yīng)采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

（2）設(shè)計圖紙所要求的如限重、限速、限高、防撞等通車、通航營運條件是需要當?shù)馗鱾€管理部門通過足夠的管理手段來實現(xiàn)的，尤其應(yīng)注意對超載車輛的管理問題。

（3）本橋如需維護或更換設(shè)備時，所用的材料應(yīng)不低于原設(shè)計圖所定的標準及要求，但不應(yīng)增加荷載（包括橋上管線荷載）。

（4）為了做好大橋施工和運營時的環(huán)境保護，施工和大橋管理單位應(yīng)該及時制訂相應(yīng)的管理措施和應(yīng)急預(yù)案，如：生態(tài)環(huán)境保護措施;水環(huán)境保護措施;聲環(huán)境保護措施;環(huán)境空氣保護措施;社會環(huán)境保護措施;拱橋事故風(fēng)險防范措施建議;拱橋事故風(fēng)險應(yīng)急計劃等。

6、拱橋結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及穩(wěn)定性控制措施

混凝土施工應(yīng)保證澆筑進度和振搗密實，同時要求平面尺寸、位置放樣準確，箱梁混凝土顏色一致，表面光潔平整。為保證施工質(zhì)量，澆筑方法應(yīng)認真研究確定，施工縫留設(shè)位置及方式應(yīng)報設(shè)計單位認可。應(yīng)嚴格保證混凝土的質(zhì)量和強度，在澆筑新混凝土前應(yīng)將前舊混凝土的接縫面鑿毛潔凈，以確保新舊混凝土的整體性，并注意混凝土的養(yǎng)生，所有外表面均要達到平整、光潔和全橋混凝土顏色一致。橋梁施工時因施工所需開設(shè)的孔洞，均應(yīng)取得設(shè)計單位的同意，所有施工預(yù)埋件，在施工完成后應(yīng)予割除恢復(fù)原狀，并注意防銹和美觀。

施工單位應(yīng)與監(jiān)理單位密切配合，及時提供砼強度、容重、彈性模量、收縮徐變相關(guān)系數(shù)、鋼絞線的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便施工控制達到設(shè)計要求。主梁施工完成后，進行橋面鋪裝時，應(yīng)橋面進行吹沙處理，清除松散物后，方可進行下一道工序，以確保橋面板與橋面鋪裝層有效的結(jié)合。

施工單位要改變施工方案，或有大型設(shè)施作用于設(shè)計結(jié)構(gòu)時，均應(yīng)提前書面通知（并含該方案計算書），待業(yè)主、監(jiān)理等單位同意后方可實施。承臺、墩身、橫梁以及橋臺的混凝土體積較大，施工時應(yīng)采取可靠的措施（如采用低水化熱的水泥、摻入粉煤灰、埋設(shè)冷卻管）降低水化熱，避免混凝土形成微裂縫甚至開裂;結(jié)構(gòu)各施工縫、后澆構(gòu)件結(jié)合面（包括封錨面）應(yīng)嚴格處理，確?？煽拷Y(jié)合。本橋主梁、橫梁所采用預(yù)應(yīng)力體系的錨具、錨下墊板以及錨下螺旋箍筋（不能用本圖所提供的錨下鋼筋替代）等構(gòu)件均為成套產(chǎn)品，直接向廠家成套定購。

總結(jié)：

綜上所述，為了更好地應(yīng)對地震、狂風(fēng)等自然災(zāi)害，拱橋的設(shè)計人員要根據(jù)實際建設(shè)地區(qū)的自然環(huán)境和地區(qū)的位置來選擇恰當?shù)目拐?、抗風(fēng)以及穩(wěn)定性的措施，能夠保證人們的生命安全，另外還要重視起拱橋地理位置以及整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而保證拱橋整體質(zhì)量得到進一步的提升，認真思考拱橋的設(shè)計理念和方法，應(yīng)該將理論與現(xiàn)實緊密結(jié)合在一起，通過對實驗數(shù)據(jù)的對比分析，實現(xiàn)拱橋結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)以及穩(wěn)定性性能的更好發(fā)揮。

參考文獻：

[1]高麗，任廷飛.鋼筋混凝土上承式拱橋穩(wěn)定性分析[J].黑龍江交通科技，2019，42（12）：123-124.

[2]楊鵬，侯爽，趙文琴，羅玉強.系桿拱橋力學(xué)特性與穩(wěn)定性分析[J].硅谷，2013，6（13）：66-67.

[3]王月新，張元文.某3跨鋼拱橋結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及穩(wěn)定性分析[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2013，10（02）：36-39.