浅析桥梁结构受力分析的主要内容和特点
发布时间：2023-10-04 20:06:51 来源：文档文库
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民营科技２０１５耳第１１期 工程科技 占 浅析桥梁结构受力分析的主要内容和特 ．，Ｉ●Ｉ 孙鲜艳 （黑龙江省公路工程监理咨询公司，黑龙江哈尔滨１３０００１） 摘要：分析了桥梁工程下部结构的建设形式，并对不同构造的优点与弊端进行总结。又重点探讨桥梁结构的受力分析内容，将力 作用在各桥梁结构中的特点做出总结，这样可以减少工程使用阶段因受力形式不合理而出现的损坏，为使用阶段提供安全保障。 关键词：桥梁结构；结构特征；受力分析 １桥梁工程下部结构的构造特点 １．１重力式桥墩。实体桥墩使用混凝土材料修筑而成，自身体积庞 大，稳定ｌ生强，无需使用钢筋材料便能满足承载需求。因此也被城之为 使用阶段的受力方向。方向相对的一组力作用在桥梁上会相互抵消。 在应用悬臂浇筑法对连续梁桥进行施工时，结构的混凝土是逐段进行 浇筑且经过施加预应力来逐渐进行接长的。因为结构形成的过程有所 重力式桥墩，根据建设场地的现实条件也会使用天然石料堆积，可以 应用在大型桥梁结构中，承载能力与桥墩的整体体积相关。具有取材 方便施工过程简便的优点，常应用在大中型道桥工程中，选用天然石 材来开展施工时建设成本会有明显减少。但重力式桥墩也存在一些缺 点，受大体积特征影响建设在河流区域内会对水流的畅通隋况造成阻 碍，同时自重大也要求建设区域的基层承载Ｉ生能达到标准。 桥墩内力的计算，桥墩墩桩顶部最大的竖向力在计算上较为简 单，本文不再进行赘述；而墩桩顶部的水平力在计算上应用柔性墩计 算理论之中的刚度法，把桥梁上部汽车的制动力和梁体的混凝土温 差、徐变、收缩及地震所引起的水平方向力在墩台上进行分布，再按照 各种组合墩桩顶的水平力和弯矩以及对应的墩桩顶部竖直力来计算 桩基各个截面的内力。对横向边坡上桥墩的设计，同个墩位存在无支 撑长度的差异，由于刚度的差异而使桥墩横向受力的分配不均。 １．２重力式桥台。此类桥台在使用阶段是依靠自身重量来维持平衡 的，台面自身重量大，采用天然石材或者混凝土浆料浇筑而成。组成部 分中的前墙横向高度应大于墙顶处４倍之内，大体积结构在设计阶段 需要结合基层承载ｌ生能来进行，按照规定的比例来放大或者缩小桥台 的整体规格。重力式桥台只有在大规模桥梁建筑中才会使用到，合理 设计可以优化桥梁结构的受力形式，但混凝土材料修筑的承重结构容 易产生有害裂缝，需要对设计方案进行优化，并选择合理的施工工艺。 １．３梁桥轻型桥台。轻型桥台可以应用在基层承载能力相对薄弱的 建设场地中，两侧墙体可以起到挡土作用。 匾载与土压力作用之下， 桥梁结构两侧对称。把台身当作上下部简支结构的竖梁，对截面偏心 受压的强度进行验算。桥梁上部汽车产生的荷载所引起的桥梁土层侧 压力，折算成均布土层的厚度来计算。不计算汽车产生荷载的作用之 下桥台水平位移及桥台上部结构的伸缩应力影响。 １４拱桥轻型墩台。拱桥墩台在修筑过程中会使用到钢筋材料，与 上述大体积桥墩及桥台施工工艺不同，这种桥墩自身重量与占地面 积都很小，是连续的结构。不会对水流产生阻碍作用力，从水平方向 进行受力分析可以发现墩台能够为桥体提供推力，减轻作用在基层 上的重力。 悬臂式墩台对桥梁工程的使用起到保护作用。当一侧桥墩受损 后，悬臂式单向结构可以维持桥体受力均衡，通过调节臂长来实现 优化受力形式的目的，对其进行受力分析时也可以通过计算臂长来 实现。 拱桥轻型桥台。八字形桥台：台身是由前墙及两侧八字翼墙所构 成，ｕ形桥台：是由前墙及平行于行车方向侧墙所组成，和ｕ型重力式 的桥台相比较，桥台的侧墙是拱上侧墙延伸出来的，背撑式桥台：在八 字形或者Ｕ字形桥台前墙背后加上一道或者几道背撑，其稳定性较 好，靠背式框架桥台：用三角形框架将前壁、台帽、耳墙与设置于不同 高度且不同倾斜度的分离式基础相连接而成。水平与仰斜基底可以满 足施工所需要的稳定性，并且可以合理地承受主拱的作用力。 ２桥梁结构受力分析的主要内容和特点 ２．１逐阶段形成结构体系。桥梁结构受力分析前需要确定的是桥墩 建设形式，以及基层的承载性能，这样才能够逐层的分析桥梁在工程 不同，所以其叵荷载内力会有所不同。这和结构力学当中连续梁的受 力存在较大的区别。 ２．２活荷载效应。分析桥梁结构体系的另外一个特点是它必须要承 担活荷载（例如汽车及挂车）的作用，并且活荷载占有相当大的比重。 在进行线性分析时，最为常用且方便的措施是应用影响线加载方法， 即首先计算影响线，再在结构上布置活荷载，找到荷载最不利位置，并 且求出和该加载的位置所对应的位移和内力。 不管应用哪一种加载方法，都要注意到在同一个截面上不同的 内力对应的荷载最不利位置有可能会不同。如最大剪力和最大弯矩 可能不是在同一个位置产生。所以加载的时候要分别按照各内力荷 载最不利位置求出最大和最小内力和其他对应的内力。如先求出最 大的弯矩和对应的荷载最不利位置，再求出该位置上的轴力和剪力 值（可能不是最大值），称作和最大弯矩对应的轴力和剪力。这样所 求出的内力均为相应的内力值。各个截面内力加载的结果一共有六 组（平面梁单元）。 ２．３预应力效应。在对预应力混凝土桥梁体系进行分析时，一定要 考虑到预加应力所产生的效应，常用方法为荷载等效法，即将预加 力作为等效外荷载施加在混凝土桥梁结构上。计算因此而产生的内 力及位移。 预应力荷载等效具有普通荷载的特点，但是它还存在一个十分 重要的特点，即它为一个自相平衡力系。在结构之中截出任一段含有 预应力钢筋的构件，该构件上所作用的荷载是内部平衡的。预应力所 引起结构产生的内力主要有三个部分，一是直接作用在结构截面上面 的预应力，称作初内力。如水平的预应力钢筋施加在结构截面之上的 压力是Ｎｐ，该压力到截面轴线的偏心距是ｅ，则截面的初内力 Ｍ＝Ｎｐｅ，Ｎ＝Ｎｐ。二是在超静定结构之上张拉预应力钢筋所产生的内力 重分布，称作次内力。三是因为施工中出现的体系转换，如悬臂施Ｔ法 中结构把静定Ｔ构体系转换成连续刚构或者连续梁。这时因为混凝 土徐变的作用，体系在转换之前（例如合龙）作用于结构之上预应力荷 载会在体系进行转换后的结构之上产生内力重分布，也称作次内力。 在应用有限元法对各阶段逐次计算和自动累加位移和内里时，以上三 个部分的内力都会自动地算出，不用分别进行专门的考虑。 桥梁结构设计是一个复杂的，系统的工程。需要丰富的理论知 识。并且尽量避免主观经验因素对设计的影响，在桥梁 十ｊ立程中仍 然有许多重大的理论问题需要解决。 从事桥梁设计技术人员，不但要熟悉精通道路桥梁设计方面的 理念，还要掌握较多的基本地质知识，较多地和地质相关技术人员进 行沟通和协作。设计时要充分地熟悉当地地形及地质条件，综合起所 有可以利用的技术资料和科学理论，科学、经济、可靠地进行桥梁下部 结构的设计。 参考文献 ［１］尹平保，赵明华，杨明辉，等．考虑Ｐ＿△效应的陡坡段桥梁双桩结构 受力分析ｌ Ｊ１．湖南大学学报（自然科学版），２０１２（１）：２４． ｆ
