土木工程專業(yè)英語武漢理工大學(xué)出版社lesson8課件

§8BridgeDesignandConstruction

橋的設(shè)計與建造

1.Newwordsanalysisaccessory=access(increased)oryDerrick=fromDerrick,thesurnameofaLondonhangmanDebris=orignearly18thcent.:fromFrenchdébris,fromobsoletedébriser'‘breakdown’'

Planning.Thefirststepleadingtotheconstructionofamodernmajorbridgeisacomprehensivestudytodeterminewhetherabridgeisneeded.規(guī)劃設(shè)計現(xiàn)代重要的橋梁建造的第一步是廣泛地研究以確定橋梁的必要性。Ifitistobeahighwaybridge,intheUnitedStatesforexample，aplanningstudyisinitiatedbyastatebridgeauthority，possiblyincooperationwithlocalgovernmentorthefederalgovernment.比如：如果是美國的高速公路橋，是由州橋管理局研究規(guī)劃并確定，同時當(dāng)?shù)氐恼蚵?lián)邦政府一起參與。Studiesaremadetoestimatetheamountofbridgetraffic,thereliefofjammedtrafficinnearbyhighwaynetwork,theeffectsontheregionaleconomy,andthecostofthebridge.橋梁的交通流量、對附近高速公路網(wǎng)交通堵塞的調(diào)劑，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的影響和橋的造價等因素進(jìn)行評估研究。Themeansforfinancingtheproject,suchaspublictaxesorsaleofrevenuebondsrepaidbytollcharges,areconsidered.Bondn.結(jié)合(物),粘結(jié)(劑),聯(lián)結(jié),公債,債券,合同revenuebond收益?zhèn)@就決定了工程的投資方式，如公眾收費，依靠過通行費來支付的發(fā)行債券的規(guī)模都要被考慮進(jìn)來。Ifthestudiesleadtoadecisiontogoaheadwiththeproject,thelandneededforthebridgeanditsapproachesisacquiredattheselectedsite.如果研究認(rèn)為其可行信，那么橋選址和占地問題將著手處理。

Selectionofbridgedesign.橋梁設(shè)計類型的選擇Thechieffactorsindecidingwhetherabridgewillbebuiltasagirder,cantilever,truss,arch,suspension,orsomeothertypeare：(1)location；forexample,crossariver;(2)purposes;forexample,abridgeforcarryingmotorvehicles;(3)spanlength;(4)strengthofavailablematerials;(5)cost;(6)beautyandharmonywiththelocation.決定把橋建成梁、懸臂、桁架、拱、懸索或其他類型結(jié)構(gòu)的主要因素是：（1）地點，如跨越河流；（2）目的，如建橋為了方便交通；（3）跨度；（4）可用材料強(qiáng)度；（5）花費；（6）美觀和和諧性。Eachtypeofbridgeismosteffectiveandeconomicalonlywithinacertainrangeofspanlengths,asshowninthefollowingtable:.每種結(jié)構(gòu)類型的橋，只有在一定跨度范圍內(nèi)，才能是最經(jīng)濟(jì)和最有效。如下表所示：

橋的類型最佳跨度英尺米梁橋20到10006.1到304.8剛架橋80到30024.4到91.4拱橋200到100061.0到304.8桁架橋200到140061.0到426.7懸臂橋500到1800152.4到548.6懸索橋1000到5000304.8到1524.0Asindicatedinthetable,thereisaconsiderableoverlapintherangeofapplicabilityofthevarioustypes．Insomecases，alternativepreliminarydesignsarepreparedforseveraltypesofbridgeinordertohaveabetterbasisformakingthefinal

上表表明了不同結(jié)構(gòu)類型的適用性有很多交叉的地方。在一些實例中，在不同的初步設(shè)計中，用來比較不同類型的橋是為了在最后有最好的選擇。FortheVerrazano-NarrowsBridge，forexample，thedesignerusedatleastsevendifferentkindsofalloysteel，oneofwhichhasayieldstrengthof5000poundspersquareinch(psi)(3，515kg／sqcm)anddoesnotneedtobepaintedbecauseanoxidecoatingformsonitssurfaceandinhibitscorrosion．inhibit抑制,約束,[化][醫(yī)]抑制拿Varian-Narrows大橋來說，設(shè)計者使用了七種不同的合金鋼，其中之一的合金的屈服強(qiáng)度為50000英鎊每平方英寸（3115kg/c㎡）,而且不需要油漆保護(hù)，因為有一種氧化膜覆蓋在它的表面而防止腐蝕。Thedesigneralsocanselectsteelwiresforsuspensioncablesthathavetensilestrengthsupto250，000psi(17，577kg／sqcm)．設(shè)計者還選用鋼絲繩作為懸索，它的抗拉強(qiáng)度超過250000英鎊每平方英寸（17577kg/c㎡）Concretewithcompressivestrengthsashighas8,000psi(562．5kg／sqCm)cannowbeproducedforuseinbridges,anditcanbegivenhighdurabilityagainstchippingandweatheringbytheadditionofspecialchemicalagentsandcontrolofthehardeningprocess.chipping碎屑；小碎片weathering侵蝕,風(fēng)化現(xiàn)在，抗壓強(qiáng)度高達(dá)8000英鎊每平方英尺（562.5kg/c㎡）的混泥土被生產(chǎn)用于橋梁工程，而且它在增加特殊化學(xué)物質(zhì)后具有很高的抗脆裂性能和抗風(fēng)化性能，Concretethathasbeenpresressedandreinforcedwithsteelwireshasatensilestrengthof250,000psi(17,577kg/sqcm).用鋼絞線加強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力混凝土，其強(qiáng)度達(dá)到250000英鎊每平方英寸（17577kg/c㎡）Otherusefulmaterialsforbridgesincludealuminumalloysandwood.橋梁使用的其它材料還有鋁合金和木材。Modernstructuralaluminumalloyhaveyieldstrengthsexceeding40,000psi(2,812kg/sqcm).現(xiàn)在的鋁合金的屈服強(qiáng)度超過了40000每平方英寸（2818kg/c㎡）。Laminatedstripsofwoodgluedtogethercanbemadeintobeamswithstrengthstwicethatofnaturaltimber;glue-laminatedsouthernpine,forexample,canbearworkingstressesapproaching30,000psi(210.9kg/sqcm).laminated由薄片疊成的把片狀的木條粘在一起做成的梁是自然木材強(qiáng)度的二倍。例如用南部松樹而膠結(jié)的梁能承受的工作應(yīng)力達(dá)到了3000英鎊每英寸（210.9

kg/c㎡）。

Theforcesthatactonbridgestructuralmembersareproducedbytwokindsofloads-staticanddynamic.作用在橋梁結(jié)構(gòu)的力都可以分為二類荷載：動荷載和靜荷載。Thestaticload-thedeadweightofthebridgestructureitself-isusuallythegreatestload.Thedynamic,orlive,loadhascomponents,includingvehiclescarriedbythebridge,windforces,andaccumulationsoficeandsnow.

靜荷載——即橋的自重——它往往也是最大的荷載。動荷載或靜荷載有很多，包括橋面上的機(jī)動車，風(fēng)荷載，和積冰積雪荷載。Althoughofthetotalweightofthevehiclesmovingoverabridgeatanytimeisgenerallyasmallfractionofthestaticanddynamicload,itpresentsspecialproblemstothebridgedesignerbecauseofthevibrationandimpactstressescreatedbymovingvehicles.雖然隨時在橋面上移動的車輛的總重量相對于靜荷載和動荷載來說是一個很少的部分，而對設(shè)計者來說，因為機(jī)動車輛產(chǎn)生的振動和沖擊壓力而會出現(xiàn)特殊問題。Forexample,thesevereimpactscausedbyirregularitiesofvehiclemotionorbumpsintheroadwaymaymomentarilydoubletheeffectoftheliveloadonthebridge.例如：在路面上機(jī)動車的不規(guī)則的運動或碰撞對橋面產(chǎn)生瞬時雙倍活荷載的作用力。

Windexertsforceonabridgebothdirectlybystrikingthebridgestructureandindirectlybystrikingvehiclesthatarecrossingthebridge.風(fēng)在橋上的作用的力包括：直接作用橋結(jié)構(gòu)的力和間接的通過作用在通行車輛的力。Ifthewindinducesaeroelasticvibration,asinthecaseoftheTacomaNarrowsBridge,itseffectmaybegreatlyamplified.如果出現(xiàn)空氣彈性振動，在這種情況下的TacomaNarrows大橋的風(fēng)作用被大大地增大，Becauseofthisdanger,vision

n.供應(yīng),提供,供給，準(zhǔn)備,防備；食物和飲料規(guī)定,條款,條件由于這種危險的存在，橋的設(shè)計者必須知道橋址處可能發(fā)生的最大的風(fēng)。Otherforcesthatmayactonthebridge,suchasstressescreatedbyearthquaketremors,mustalsobeprovidedfor.還有其它的力作用在橋上，如：地震產(chǎn)生的壓力也必須注意。

Electroniccomputersareplayinganeverincreasingroleinassistingbridgedesignersintheanalysisofforces.電腦在力分析上協(xié)助橋梁設(shè)計者，起著很重要的作用。Theuseofprecisemodeltesting,particularlyforstudyingthedynamicbehaviorofbridges,alsohelpsdesigners.用一個精確的模型試驗，尤其對橋的動力的活動狀態(tài)的研究也可以幫助設(shè)計者。Ascaled-downmodelofthebridgeisconstructed,andvariousgaugestomeasurestrains,accelerations,anddeformationsareplacedonthemodel.一個縮尺比例的橋模結(jié)構(gòu)中，布置很多位移計對橋模各處的應(yīng)力，加速度和變形進(jìn)行測量。

Themodelbridgeisthensubjectedtovariousscaled-downloadordynamicconditiontofindoutwhatwillhappen.

橋模在同樣比例的荷載和動力條件作用下，來分析橋的受力行為。WindtunneltestsmayalsobemadetoensurethatnothingliketheTacomaNarrowsBridgefailurecanoccur.Withmoderntechnologicalaids,thereismuchlesschanceofbridgefailurethaninthepast.風(fēng)洞試驗也可以確保不再發(fā)生TacomaNarrows大橋的失敗。在現(xiàn)代技術(shù)的幫助下，橋梁事故出現(xiàn)的機(jī)會將大大少于以前。Constructionthefoundations.基礎(chǔ)施工Constructionstartswiththefoundation，whichmaycostalmostasmuchasthesuperstructure.施工都是從基礎(chǔ)開始的，基礎(chǔ)的花費幾乎大大超過上層建筑。Foundationsbuiltinwaterusuallypresentthegreatestdifficulties.Oneoftheoldermethods,whichisstillusedinshadowwaters,istoerectcofferdamssimilartotheringofcloselyspacedpilesthattheRomansused.水下基礎(chǔ)通常會遇到很大的困難，有個古老的方法常被用于淺水中，即在小范圍內(nèi)布置垂直圍堰而建橋墩。羅馬人常用這種方法。

Anotherdeep-watermethod,lesshazardousandlesscostlythanthecaissonmethod,usessteelorconcretepiles.在深水中建基礎(chǔ)的另一種方法比沉箱法更安全和更低的成本，用于鋼或混泥土橋墩。Withmodernpiledrivers,longheavypilescanbedrivenevenIndeepwater.用現(xiàn)代的打樁機(jī)，長重樁可以打入深水中。Thepilescanbecutoffandcappedeitherabovethewaterlevelorbelowit.樁可以在水面或水下截斷或做成樁帽。Iftheyarecappedbelowthewaterlevel,aprefabricatedhollowpiercaseisfloatedouttothesite,sunkonthepiles,andthenfilledwithconcretetoformthepier.如在水下把它們做成樁帽，可把一個預(yù)制空心橋墩浮運到場地內(nèi)并沉入到樁上，然后灌入混泥土形成橋墩。

Erectingthesuperstructure.建造上部結(jié)構(gòu)Afterallpiersandabutmentsareinplace,theerectionofthesuperstructurebegins．當(dāng)所有的樁和支柱建好后，則上部結(jié)構(gòu)開始建造。Themethodofconstructionuseddependslargelyonthetypeofbridgebeingbuilt.Therearesixconstructionmethods:falsework,flotation,cantilevering，sliding,directlifting,andSuspension.結(jié)構(gòu)的施工方法有很多種類，共有六類施工方法：腳手架、浮運、懸臂、滑移、直升和懸掛法。

Infalsworkconstruction,mainlyusedinbuildingconcretearchbridges,metalorwoodsupportsarebuilttemporarilytosupporttheerection.在用腳手架施工時，主要用來建混泥土拱橋，金屬或木支撐都是臨時搭設(shè)為支撐上部結(jié)構(gòu)。Agreatdealofingenuityisoftenrequiredjusttoerectthefalsework,especiallyforstructuresoverswiftriversordeepcanyons.Temporarypilesandtrestlesarecommonlyusedinwideshallowrivers.Tre