橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)建設(shè)單位的橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)書,按照 橋式方案設(shè)計(jì)所選出的橋型而進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
  設(shè)計(jì)內(nèi)容  ①構(gòu)造布置和擬定尺寸。按照已選定的最優(yōu)橋式方案,進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)造布置和擬定全部尺寸。②結(jié)構(gòu)分析。對(duì)已確定的結(jié)構(gòu)體系,擬定符合結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)的計(jì)算圖式。然后按照設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的各類荷載(見 橋梁荷載),采用多種手段(手算、電算、模型試驗(yàn)等)作靜力分析,求出結(jié)構(gòu)各部的內(nèi)力,并根據(jù)橋梁所處的環(huán)境(如地震區(qū)、海灣或峽谷風(fēng)口區(qū)等情況),必要時(shí)作動(dòng)力分析。③檢算結(jié)構(gòu)的安全性和使用性能。根據(jù)所求得的結(jié)構(gòu)各部?jī)?nèi)力,按照有關(guān)規(guī)范的各種規(guī)定(如容許應(yīng)力、容許撓度等),檢算結(jié)構(gòu)各部件和聯(lián)結(jié)構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。④施工方案編制。包括對(duì)施工方法的擬訂、施工組織及預(yù)算的編制等。由于技術(shù)復(fù)雜的橋梁(如超靜定的預(yù)應(yīng)力混凝土橋)造價(jià)和工期都受施工方案的影響,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段均要求做好本項(xiàng)工作。
  設(shè)計(jì)規(guī)范  橋梁設(shè)計(jì)必須遵照有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和發(fā)展而不斷進(jìn)行修改、補(bǔ)充和訂正的,因此它反映一個(gè)國(guó)家在該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的水平。中國(guó)現(xiàn)行的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范有:鐵道部1975年試行的《鐵路工程技術(shù)規(guī)范(第二篇,橋涵)》;交通部1981年頒布的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ1-81)》及1985年頒布的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTJ021-85)》等四本(JTJ022-85、JTJ023-85、JTJ024-85)等。
  設(shè)計(jì)規(guī)范一般包括設(shè)計(jì)總則、荷載、各種材料的技術(shù)條件要求和各種容許數(shù)值、各類結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求和檢算方法等。規(guī)范中的條文,有些屬于法規(guī)性的,必須遵照;有些是在總結(jié)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),以及在理論和科學(xué)試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上所制訂的當(dāng)前最合理的規(guī)定,一般也不得違反。
  設(shè)計(jì)方法  大體有三種:容許應(yīng)力法、破壞荷載法、極限狀態(tài)法。①容許應(yīng)力法。多年來,各國(guó)一直采用以彈性理論為基礎(chǔ)的 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。中國(guó)目前除 預(yù)應(yīng)力混凝土橋外,仍按此法設(shè)計(jì)。容許應(yīng)力法的各種計(jì)算荷載的數(shù)值基本上是協(xié)定的,并考慮了各種荷載的最不利的組合。在確定材料的容許應(yīng)力時(shí),考慮了材料的力學(xué)性能、構(gòu)件的受力特點(diǎn)、荷載的組合以及施工方法等。對(duì)鐵路橋梁,疲勞強(qiáng)度常起控制作用,各種基本容許應(yīng)力,實(shí)質(zhì)上是以此為依據(jù)的。對(duì)于出現(xiàn)次數(shù)較少的附加或特殊荷載組合,可以把容許應(yīng)力提高20%乃至50%。②破壞荷載法(見 破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法)。中國(guó)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁從50年代開始制造起,就是引用此法進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但此法只能驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對(duì)于使用的性能,如疲勞強(qiáng)度和變形計(jì)算, 鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫計(jì)算,仍需采用容許應(yīng)力法去解決。③極限狀態(tài)法(見 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法)。1978年的《公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋設(shè)計(jì)規(guī)范》采用此法。1985年頒布的《公路 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ023-85)》,對(duì) 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),已采用半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。極限狀態(tài)法不僅考慮了結(jié)構(gòu)的安全性,而且還研究了它的使用性能。極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩大類。承載能力極限狀態(tài)是指工程結(jié)構(gòu)臨近喪失承載能力的狀態(tài),例如:整個(gè)橋梁的傾覆;由于主要構(gòu)件控制截面的破壞,或者由于受壓構(gòu)件失穩(wěn),或者由于偶然的嚴(yán)重事故造成局部損傷,從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)或它的大部分處于即將倒塌狀態(tài);以及多次往復(fù)作用的列車車輛荷載所造成的疲勞破壞等。正常使用極限狀態(tài)是指工程結(jié)構(gòu)不能再按原設(shè)計(jì)要求正常使用的狀態(tài),例如:橋梁結(jié)構(gòu)的變形(撓度或轉(zhuǎn)角)過大,可能影響行車和旅客舒適;鋼筋混凝土橋梁的裂縫過寬,要影響結(jié)構(gòu)的耐久性;構(gòu)件截面尺寸較小(相對(duì)于其長(zhǎng)度),將使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過大等。
  [size=-1]參考書目
 [size=-1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院:《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》,建筑工業(yè)出版社,北京,1985。
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