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浅谈桥梁工程中的力学设计问题研究 摘要：力学在桥梁工程中的运用大大促进了桥梁工程的发展，对完善各地的交通系统以及促进经济的发展做出了巨大的贡献。本文首先简要的分析了力学在桥梁工程中的应用和主要成就，在此基础上详细了分析桥梁工程中力学设计中所涉及到的常见的情况：缆索吊装的最佳吊点设计研究、无支架的缆索吊装、悬臂施工以及结构体系的内力调整以及桥梁工程中的基本力学问题研究。最后本文对力学在桥梁工程中的重要性做了简单介绍。 关键词：桥梁工程；力学设计；问题；吊点设计；悬臂施工；内力调整 0 研究背景 随着土木工程技术的进步，我国的桥梁工程在理论研究以及实际工程项目中都取得了很大的突破性进展，这又直接的促进了我国的交通行业的发展以及经济的发展。如今，在桥梁被广泛的运用到设计高速公路、隧道、群山、河流等工程项目中，这是在这些地方假设了相当的桥梁，才使得我国的交通运输系统得以完善。但是，在桥梁的工程研究以及实施中，仍然存在相当的问题需要解决，其中力学问题的研究在学术界一直吸引着众多的学者，他们致力于相关领域的研究，希望在力学问题的研究中获取更多的突破。综上所述，对桥梁工程中力学问题的研究具有相当的现实意义与实际作用。 1 桥梁工程与力学问题简介 1.1 桥梁工程概念及其简要介绍 桥梁工程作为土木工程的一个重要分支，主要包括桥梁的从勘测开始到最终的检定一系列过程和研究整个过程中所涉及的相应的工程技术：勘测(设计(施工(养护(检定。桥梁工程之所以能够发展是交通运输对其产生了巨大的需求，在古时候，人们对桥梁的使用基本上停留在通行人与畜生，对其的要求不高，可以设置坡面甚至是台阶，保留到现在的古老的桥梁就是最好的佐证。然而，随着汽车、火车等大型载物机器的出现，对桥梁的载重要求一下子上升到一个全新的高度，这在一定上促使了桥梁工程发展，坡度、载重、角度都被提出了更高的要求。特别是在铁路网中，对桥梁的要求达到了极致，因为很多铁路需要穿越峡谷、跨越山谷、河流，实现了桥梁的大跨度发展，其中也实现了桥梁相关材料的发展，钢材就是其中比较突出的例子。 桥梁工程要求被极大的提高，主要表现在三个方面：技术方面、材料方面以及施工方面。首先，技术方面。在桥梁工程的设计和施工过程中，会设计到桥式方案设计技术、桥梁养护技术、桥梁结构设计技术、桥梁实验技术、桥梁施工技术、设计倒流建筑物技术、桥梁检定技术等等。其次，材料方面。桥梁的载重能力是一个十分直接的要求，因此对药材的要求必须突出高强、低成本与轻质的特点，即强度与耐久性，传统的钢材与混凝土在桥梁工程中具有十分突出的作用。最后，施工方面。对桥梁的施工主要包括桥梁下部的结构施工、桥梁上部的结构施工和梁式桥梁施工，并且在施工过程中一定要注意高质量、短工期、低成本的目标。 1.2 力学问题简介 对于桥梁工程中的力学问题设计了许多方面，就其理论知识来说，完全会包括材料力学、理论力学、结构力学、土力学、桥梁静力学、桥梁动力学等，当然对桥梁抗震设计、风压、雪压的设计也必须考虑在其中，因此可以想象桥梁工程并非一个人能够解决全部问题，在一个桥梁工程项目中，聚集了工程中许多专家，他们共同努力，致力于一个共同的目标，最终才一起克服建筑过程中涉及到的所有，完成整个项目工程。 2 桥梁工程中的力学设计问题研究 2.1 缆索吊装的最佳吊点设计研究 桥梁工程施工中，当上部构件（如梁节段或拱肋等）需跨越深水、深谷、通航河道或者限于工期必须在洪汛期内架设时，常采用无支架施工，其中更多采用缆索分段吊装。预制构件在吊移、搁置和拼装过程中，构件的受力状态往往与成桥使用状态不同，构件的吊点（吊环）位置与数量，应在设计中确定或在施工前验算。梁段和拱肋通常采用两点吊，当构件分段或曲率较大时，宜采用四点吊。最佳吊点位置主要按构件吊运时的稳定与合理受力来确定，尽管有时还需要综合各种次要因素的影响。这里，以最大拉应力为控制目标，选择缆索吊装中的最佳吊点，得出等截面四吊点的位置。对于两点吊、四点吊的变截面构件超静定问题，用寻优迭代的方法和总和试算法，可得出吊点的变化规律和实用的计算结果。 分段构件均近似按直梁验算。当构件截面上下配置相等钢筋并采用两吊点时，构件受力特点如双伸臂简支梁，吊点宜对称布置，控制目标为两吊点处最大负弯矩M1与跨中最大正弯矩M2绝对值相等（亦即最大拉应力相等），由此可解得x=0.207L（L为拱肋构件长度）。考虑斜索产生偏心拉压、上下缘配筋数量、端头接口和弯拱肋重心位置等因素后，实际吊点位置选在距拱肋端0.22L左右（L为拱肋构件长度）（如图1）。 当桥梁跨径大，吊装设备吨位许可时，可按较长的分段预制拱肋（特别是拱顶段），以减少空中操作；当拱段曲率较大时，也采用四点吊，并使用转向滑轮。四吊点构件受力是超静定问题．利用对称性取半结构后，按一次超