桥梁设计外文翻译桥梁结构及其设计原理.doc

桥梁结构及其设计原理 对于桥梁来说，从采用装配式标准构件的小跨径结构到净跨径接近于1000英尺的斜拉梁和连续箱梁，已经证实了预应力混凝土工艺上的方便性，经济上的竞争性，审美上的卓越性。目前，几乎所有的混凝土桥，甚至跨度较小的桥都是预应力结构的。人们可以采用预制的，现浇式的，或者混合式的施工方法。先张法和后张法预加应力通常在同一个工程中使用。 桥梁结构 在建桥之前，设计工程师要考虑各种因素，例如最适合场地的桥梁形式（悬索桥，梁桥或拱桥），所用的材料，桥梁所承受的荷载类别，环境因素例如强风或震动，和最合适的施工方法。 桥梁施工中最普遍的施工形式是梁。跨在沟渠上的一块板就是一座简单的梁桥，荷载作用由材料的弯曲应力承担。一个简支梁只有两个支座，任何一个向下的荷载作用均会使梁的底面受拉，顶面受压。这些应力对支撑荷载起到足够的力偶矩，即弯矩。根据静力学原理，保持梁竖直的反力必定等于将其下压的荷载作用力。因此，对于一种已知量的材料，厚梁比薄梁产生更大的杠杆作用，所以除了最小的梁-，梁都应作成工字形梁，T梁或中空的箱梁。 在简支梁中，最大弯矩值出现在跨中，并向两端递减至0。如果想要建成一座外观修长，形态优美的桥梁，这一特点就会造成很多不便。悬臂和悬跨通过“铰”断开，铰点把弯矩分成两部分，一部分在跨中区域下垂，一部分在内力作用下上部受拉，下部受压。如有必要，可以将副弯矩配置到承担一般以上的总力矩，以便更好的满足优美的曲面，伦敦的滑铁卢大桥就是一个例子。英格兰西部布里斯托附近的埃文毛斯大桥与之相似，但它是一座没有铰接的连续梁桥。这种桥已经很普遍，尽管一个桥墩下沉或许会使梁弯曲并增加应力。 悬索桥可有较大跨径，但是有一个严重的缺陷，那就是它很柔韧，而且交通荷载可以产生大幅度挠度，尤其当荷载作用在近1/4跨径时。由于这个原因，几乎一直都用加劲梁或箱梁来加强缆索。即使这样，这种形式几乎不用于铁路桥上，因为火车比较重，而且它们的荷载要比公路荷载更集中。但是悬索桥解决了最大跨径的问题，因为作缆索的钢绳成本廉价，而且其强度比适宜于做梁结构的钢要大的多。目前中等跨度的桥梁一般均采用一种折中办法是斜拉桥，这种桥装有拉索，将搭栈和桥面接了起来。 桥梁结构中，拱桥可能被看作是翻过来的悬索桥。虽然拱所施加的是推力，不是拉力，但和悬索桥一样，拱施加在桥墩（端支撑）的力比简支梁大的多，这使地面承受一部分力，因此在结构中节省了材料，但是需要更可靠的基础。因为这种结构可以使用普通等级钢，并且将其作成相当大的拱肋或大梁，以保证压曲抗力，所以挠度问题不大。 结构理论与设计 （1）桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述接近于零，现在规范中只给定了厚度的推荐值[7]，工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的增大，现在铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层承受车轮荷载的冲击，桥面铺装部分或全部结构的变形，因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系，各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。 （2）现行桥规第3.2.2条规定：。。。。。。如无精确的计算方法，箱型梁也可参照T形桥进行处理的【9】。从从多箱梁的设计来看，大部分设计者对箱梁构件时按T形梁进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T梁的一面，又有异于T梁的一面，对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽，桥跨与桥宽之比越来越小，箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋，越来越不适宜了，导致T梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以，设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。 （3）随着材料工业的发展，桥梁承重结构的改进，使桥梁主梁能以教柔的结构达到受力的要求，高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析，对桥梁横向刚度重视不足，横向构造措施不力使桥面铺装分担了过多的次内力。 （4）对于连续桥梁、拱桥及悬臂桥等桥型构造，由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉力的总用而产生负弯矩区裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。 （5）在对高速公路进行交通组织管理中，由于车道功能的不同，人为强制地使桥梁构造运营始终处于偏载承担了比超车道高得多（量值可达三至四倍）的运营应力水平，因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济利益，通过改变车厢构造如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些年车辆对铺装层具有严重的毁坏作用，并使桥梁结构局部超载，加快了主车道铺装层的病害发展。因此，在设计中应根据运营中荷载的实际分布情况，在明确了桥梁结构受力的基础上，对桥面铺装成进行受力计算。 一般来说，在美国公路桥梁通常满足美国洲际公路及运输工作者协会规范的荷载、设计和施工要求。铁路中使用。桥梁的设计