橋梁工程中的連接與約束獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

橋梁工程中的連接與約束獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】連接與約束在橋梁結(jié)構(gòu)體系中是和構(gòu)件一樣不可或缺的一部分，是構(gòu)件之間相互約束與傳力以及限制橋梁變位的主要裝置.本文中主要概括了橋梁工程中連接與約束的一些認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)其他的連接與約束進(jìn)行了研究，列舉了橋梁工程中還可以改進(jìn)的連接與約束.橋梁中的連接與約束在未來(lái)的發(fā)展是多方面的，其設(shè)計(jì)理念的改變，材料科學(xué)的發(fā)展和施工技術(shù)的改進(jìn)都將引領(lǐng)構(gòu)件的發(fā)展改進(jìn).對(duì)橋梁設(shè)計(jì)和舊橋改造方面本文也作了一定程度的研究.

【關(guān)鍵詞】連接與約束;橋梁工程

1.對(duì)連接與約束的認(rèn)識(shí)

構(gòu)件連接保證了力在各構(gòu)件之間的傳遞，并使各構(gòu)件能夠共同受力、協(xié)同變形;約束是限制構(gòu)件或結(jié)構(gòu)全部或者部分方向自由運(yùn)動(dòng)的裝置。橋梁結(jié)構(gòu)的整體性是靠連接與約束共同來(lái)組建的。

結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部連接方式是指構(gòu)件之間的相互約束關(guān)系，這種約束時(shí)由構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，連接是一種傳力構(gòu)造，包括同種構(gòu)件之間的連接與不同構(gòu)件之間連接。橋梁中的連接主要有牛腳，拱梁連接，斜拉橋拉索錨固和懸索橋中的鞍座，主纜與梁，錨碇已經(jīng)吊桿的連接等。

支座是各種類(lèi)型約束在橋梁中最基本的表現(xiàn)形式。橋梁支座主要用于約束橋梁上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件與橋梁墩，臺(tái)之間位移，按照支座的約束方向可簡(jiǎn)化為光滑面或光滑鉸鏈約束。按受力特性可以分為兩大類(lèi)：固定支座，能傳遞豎向力和水平力;活動(dòng)支座，只能傳遞豎向力[1]。

2.其他方式的連接

（1）剛度滯后型連接件是一種新型的連接件形式。在負(fù)彎矩區(qū)組合梁，通過(guò)削弱鋼梁與混凝土板之間的連接程度，可以降低混凝土板的拉應(yīng)力。由此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于研發(fā)一種能夠滯后發(fā)揮抗剪作用的連接件，稱之為剛度滯后型連接件。這種連接件可以是焊釘或者型鋼，在焊釘或型鋼外圍包裹聚乙烯泡沫塑料或樹(shù)脂材料。這類(lèi)連接件的初期變形能力主要由連接件外所包裹材料的厚度所決定，在橋面板安裝時(shí)需要合理調(diào)整連接件的位置，在使用階段界面滑移相對(duì)較小，外圍包圍材料通過(guò)自身變形使得內(nèi)部連接件不承擔(dān)剪力，當(dāng)界面滑移增大后，包裹材料內(nèi)部連接件因與混凝土接觸后抗剪剛度及承載能力將迅速增大[3]。

（2）高強(qiáng)螺栓連接件由日本學(xué)者提出，主要用于采用預(yù)制橋面板的組合梁橋。相對(duì)于普通螺栓，高強(qiáng)螺栓預(yù)緊后可防止混凝土與鋼梁間在使用荷載下發(fā)生滑移。當(dāng)采用摩擦型高強(qiáng)螺栓作為連接件時(shí)，高強(qiáng)螺栓在后續(xù)橋梁養(yǎng)護(hù)期間需要定期進(jìn)行張拉，以彌補(bǔ)使用過(guò)程中的預(yù)應(yīng)力損失。另一方面，如果只采用高強(qiáng)度螺栓作為連接件時(shí)，所需要的連接件數(shù)量較多，而螺栓因?yàn)橛凶钚￠g距的限制而不能設(shè)置過(guò)多，同時(shí)施工中對(duì)混凝土板制孔精度要求較高，目前高強(qiáng)螺栓連接件在我國(guó)尚未得到廣泛應(yīng)用。

3.連接存在的危害及保護(hù)措施

（1）牛腿連接處下部局部受壓破壞或者墊層年久發(fā)生老化;

（2）索塔錨固處會(huì)由于氣候條件發(fā)生化學(xué)腐蝕、銹蝕，可設(shè)置保護(hù)套或涂抹防腐油漆等措施;

（3）錨固螺栓處會(huì)由于長(zhǎng)期受力而出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，需定期勘察，防止松動(dòng);

（4）一些滑動(dòng)連接構(gòu)件由于長(zhǎng)期的使用而出現(xiàn)磨損，應(yīng)注意保護(hù)油漆表面，噴光固化耐磨漆;

4.橋梁工程中對(duì)連接的改進(jìn)

（1）系桿拱橋在我國(guó)建筑中扮演著重要的角色，其拱肋和系梁采用混凝土或鋼管混凝土構(gòu)件構(gòu)成，其吊桿則采用鋼絞線或平行鋼絲構(gòu)成。吊桿受力不均，鋼絞線受到腐蝕等病害日漸突出。所以采用雙吊桿即把原單吊桿設(shè)置成雙桿形式，兩桿空間距離，桿與拱肋，桿與主梁連接都很近，形成以組合受力的形式。雙吊桿的受力形式相比較于單吊桿更加均與，同時(shí)也能增加其疲勞壽命，可以實(shí)現(xiàn)一吊桿發(fā)生意外時(shí)，另一吊桿依然能滿足其結(jié)構(gòu)受力和使用功能。但在采用單吊桿體系的時(shí)候，很容易引起連鎖反應(yīng)，可能導(dǎo)致全橋的整體破壞沒(méi)，所以采用雙吊桿體系的橋梁安全性能夠顯著的提高，這就說(shuō)明了當(dāng)橋梁的連接與約束收到一定外部因素影響時(shí)會(huì)有更多的安全預(yù)留空間，能夠保證橋梁使用壽命的延長(zhǎng)和人的通行安全[2]。

（2）牛腳連接具有橫向傳力明確的優(yōu)點(diǎn)，但也存在傳遞荷載方向單一的不足，建議將牛腳按照從右側(cè)向左側(cè)方向布置，加強(qiáng)鋪裝層的橫向連接作用，克服扭腳連接在構(gòu)造上的不足。

5.對(duì)橋梁設(shè)計(jì)與舊橋改造的啟發(fā)

構(gòu)件間只有相互連接起來(lái)，力才能在整體結(jié)構(gòu)上分散傳遞，可以提高整個(gè)構(gòu)件的整體性。采用最簡(jiǎn)單的力的傳遞模式進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)，對(duì)于橋梁使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，除了建筑材料的質(zhì)量問(wèn)題外，其他關(guān)于力的問(wèn)題可以尋找最簡(jiǎn)單的方法解決。利用力學(xué)數(shù)學(xué)的基本原理，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)各個(gè)物理