第1篇：整体式桥台桥梁设计要点研究论文
整体式桥台桥梁设计要点研究论文
摘要：分析了整体式桥梁在设计时需要考虑的结构与土体相互作用、结构产生的次应力、台后填土抵抗作用等显著特点，探讨了黑龙江富裕整体式桥台桥梁的结构设计和细部构造的特殊性设计，并对该桥的计算要点进行了简要分析，对该类型的桥梁设计给出了实际可行的建议。
关键词：整体式桥梁；桥梁设计；框架；结构－土的相互作用；土的水平抗力系数
中图分类号：U443．21文献标识码：B
近来，国内外整体式桥台桥梁(即没有接缝的桥梁)建造的越来越多。这是由于相比传统桥梁结构来说，这种桥梁在提高桥梁耐久性和行车的舒适性以及管养方面所占有的优势。众所周知，桥梁伸缩缝不仅极易磨损，而且维修费用很高。尽管这些设备的制造费在总建造费中仅占3%左右，但其养护费用却占整个结构总养护费用的12%左右。而且，磨损的伸缩缝也是桥梁结构受损的原因。例如，易漏的接缝会渗入解冻剂。而整体式桥台桥梁的诞生很好地解决了这一难题。其将上部结构和下部结构进行固结可得到最优化的利用，使得更小的截面和高跨比成为可能。这样，结构使用的材料少了，从美学角度看更吸引人；同时，由于上下部固结带来的内力和弯矩的重分布可提高结构承载能力，结构的稳定性也会提高。本文通过黑龙江富裕整体式桥台桥梁的设计，分析了整体式桥梁在设计时需要考虑的显著特点，探讨了整体式桥台桥梁的设计、计算和细部构造的特殊性设计。
1整体式桥梁在设计时需考虑的显著特点分析
(1)整体式桥梁结构中上下部结构连接在一起，整个结构嵌入在周围土地中，并与土体相互作用。
(2)由于变形受到约束，以及温度效应和支座的不均匀沉降，结构会产生次应力。次应力会影响整个结构的受力特性，特别是在正常使用极限状态下。
(3)对于预应力结构需要靠考虑到部分预加力并不会对上部结构产生作用，而通过下部结构直接传至基础。
(4)所产生的次应力很大程度依赖于结构几何形状、上下部结构的刚度比以及基础的刚度。对于上下部结构固结起来的结构，需要对结构和基础的刚度进行如实建模，从而通过计算模型可得到真实荷载。在模拟整体式桥的基础时，取用土的不利地质参数并不是一个保守的方法。事实上，如果基础刚度取得太小，温度效应和预应力效应产生的约束反力就会被低估，这就是整体式桥梁在计算约束反力时常需要考虑地质参数的上限值和下限值而分别计算的原因。
(5)承载能力极限状态下，混凝土结构开裂后其刚度减小，由约束产生的内力和弯矩会相应地减小。因此，选择恰当的构件截面形式可以在一定程度上控制所产生的次应力的大小。
(6)基本上不管约束力如何，整体式桥梁和有接缝的传统桥梁一样，温差作用下在纵桥向会经历相同的长度改变，但是，其伸缩不是通过设置的伸缩缝而得以减少，而是传递到桥台的台背后填土上。根据每次温差变化大小，桥台的背墙土会有向前方和后方的`偏移，并且每年都有达到最大值。此外还需考虑因徐变和收缩产生的单向移动速率。
(7)施工结束后，即刻产生的静止土压力会因桥台首次离开土体方向的移动而缓解，即主动土压力。相反地，桥台向土体推移产生部分被动土压力，特别是在上层土体中。在温差变化下，这种周期性反复的移动会压实后背填土。除了下层土压力增大外，这种压实作用会使后背填土沉降。徐变和收缩引起的背填土离开土体方向移动，会进一步使后背填土沉降。因此，在不同跨径的整体式桥梁中会常采用不同形式的桥头搭板。
2富裕立交桥设计
2．1工程简介
富裕立交桥为黑龙江省第一座整体式桥台桥梁，坐落在嫩泰高速讷河至嫩江段K55+680处，该桥位于黑龙江省齐齐哈尔市富裕县境内，连接富裕县城与工业园区，重载车辆较多，建成于2009年10月，运营7年，状态良好。
2．2总体几何布置
基于桥位和跨越国道的要求，该桥设计为一座跨径布置为4×16m、桥宽为净12m的桥梁，该桥为直桥且桥梁的中轴线与桥下国道相交成90°的角，纵向位于半径Ｒ=2000m的竖曲线上。
2．3桥梁结构设计要点
富裕整体桥桥梁跨径为16m(共4孔)，桥梁全长70m。全桥不设伸缩缝，台梁固结。
(1)上部结构
上部结构采用先简支，后转墩(台)固结的整体式预应力混凝土空心板，桥台被墙与空心板梁端现浇段一体浇注。
(2)桥台
采用单排三柱式柔性桥台，构造图见图5所示，台梁固结，桩、台与梁共同受力。为解决台盖梁与台柱刚度变化大带来的台柱身易出现裂缝的问题，设计时在台柱身上部4m范围内设置了V字形承托；为有效解决桥台离开土体时台后填土侵入台土间的空隙和水侵蚀桥台的问题，设计时采取在台后涂刷改性沥青防水层；并设置泡沫塑料压缩层，进而减小台后土压力作用。
(3)桥墩
整体式桥梁的桥墩需承受较大的纵向位移，因此本桥在设计时采用D=1．2m的双柱式柔性桥墩，构造图见图6所示，以减小桥墩的刚度。为减小柱身的应力，设计时在横向柱身上部4m范围内设置了V字形承托，以增强柱身强度。
(4)基础
为了承担上部结构传递的位移，设计时采用了柔度比较好的钻孔桩基础。为减小因温度、冻胀等荷载引起的约束力，在距桩顶以下2～3m，桩侧1m宽范围内采用砂土进行换填。
(5)台(墩)梁结点处理
本桥在台(墩)梁处采用固接方式的结点，结点预留钢筋现浇混凝土的方式形成，将上部桥梁结构和下部桥台(墩)刚性相连在一起。
(6)搭板及台后填土处理
桥台两侧设置2×4m长搭板，两段间设置枕梁作为支撑。为适应水平位移，设两道宽变形缝。板底涂改性沥青以减弱板底面约束效应。为减小台后沉降并降低水害，采用水撼砂砾作为台后填料。台后填料应分层夯实碾压，压实系数应达到0．95以上。为解决台后排水问题，在台帽底设置两道横向排水盲沟。
3富裕整体式桥梁的计算要点简析
本桥为整体式桥梁，利用墩台的柔性，来适应结构的变形。在内力效应分析时，应考虑上部、下部与台后土的相互作用。本次设计采用TDV软件，建立二维弹簧～框架计算模型，见图9所示，来进行结构的内力效应计算。上部结构、墩台采用框架分析的内力效应进行设计；桩的设计，将框架分析的内力作用于桩顶，依然按《公路桥涵基础设计规范》的“m”法进行设计。该桥计算的关键是如何模拟土的水平抗力作用。本桥台后填土为中砂，设计时为模拟土体与结构的相互作用，将土的水平抗力系数作为受压弹簧单元的刚度输入模型。考虑到土层的多样性，该桥计算时采用“m”法计算土的水平抗力系数kh，其公式如下：
kh=m·z·b(1)
式中，m为各土层实测数据，z为土层的深度，b为结构计算宽度。
4结语
整体式桥梁以其良好的耐久性和无需经常维修而广受推崇。该类型桥梁在设计时需要结合结构与土体相互作用、结构产生的次应力、台后填土抵抗作用等受力特点，应采取有效的方法模拟土的水平抗力作用，有效考虑上部、下部与台后土的相互作用；并在具体结构构造上进行特殊设计，采取有效的处理措施，尽量减少次应力、台后填土作用的不利影响。
参考文献
［1］中华人民共和国交通部．JTGD60－2004公路桥涵设计通用规范［S］．北京：人民交通出版社，2004．
［2］中华人民共和国交通部．JTGD62－2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］．北京：人民交通出版社，2004．
［3］中华人民共和国交通部．JTGD63－2007公路桥涵地基与基础设计规范［S］．北京：人民交通出版社，2007．
［3］黑龙江省公路勘察设计院，东北林业大学．富裕工业园整体式桥台桥梁施工图设计文件［Z］．2009
第2篇：桥梁加固设计研究论文
摘要：交通行业近年来随着我国社会经济的不断发展而得到了快速的提升。桥梁作为交通行业中的重要部分，其承载能力直接决定了交通工程的安全性以及工程的使用寿命。本文就主要分析了桥梁承载能力的检测评定以及加固技术。
关键词：桥梁承载；加固设计；能力检测；评定技术
1桥梁承载能力系数的影响因素
1.1结构完整性
桥梁经过长时间的运行，部分构件会出现一定程度上的损伤，受力结构发生变化导致失去其合理性，从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象，这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力，也就削弱了桥梁的安全性。
1.2裂缝
裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性，从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种，即非结构裂缝以及结构裂缝。非结构裂缝只要就是指混凝土桥梁自身并不能够满足周围的环境的要求或者是自身性能不达标等原因而导致的一种裂缝。而结构裂缝则是由于桥梁结构的整体承载力明显下降而导致的裂缝。桥梁裂缝问题大多是在其结构受力之后出现，因此在处理桥梁裂缝的过程中要先通过其实际的情况来判断其属于哪一种裂缝问题，之后再采取合理的措施来进行处理。
1.3钢筋锈蚀
桥梁钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀严重的损坏了其构件的承载性能以及抗压能力。钢筋锈蚀的原因有多种，但其主要原因为混凝土密实性不足和钢筋保护层厚度不足。钢筋锈蚀对结构构件的损坏主要表现为降低了构件的截面面积、降低了钢筋与混凝土的咬合力以及桥梁结构的承载能力等。
1.4混凝土施工质量
桥梁施工过程中，如对水泥品种的选取、混凝土水灰比和保护层厚度的控制不严格，浇注完成的钢筋混凝土构件内部会存在着严重的质量问题，从而降低了混凝土结构的抗侵蚀能力，尤其是抗锈蚀能力，从而降低了其桥梁结构的承载能力。
2桥梁承载能力检测的评定方法
2.1经验法
经验法主要指的就是在评定桥梁承载能力时，需要具有丰富的工作经验的专家对结构抗力效应考虑引入不超过1.2的结构检验系数，并根据对桥梁现象调查的裂缝、桥台沉陷、挠度以及水平位移等缺陷和病害情况来对桥梁结构的强度以及稳定性进行验算。该方法主要应用于我国“十二五”之前。随着经济以及科学技术的发展，由于该方法受专家主观因素影响较大、其评定指标较为单一、难以把握其检算系数和评定标准以及无法定量化应用检测结果等缺点，其应用频率不断的下降。
2.2承载能力衰减时变模型法
变模型法要根据工程所处的地域以及桥梁结构的类型来确定是否使用，并且该方式对于钢筋强度、混凝土的强度和粘结性、碳化深度等方面的取值较为粗糙。但是该方式的应用为预测桥梁寿命以及旧桥承载能力的评定提供了有力的依据。应用该方式来建立不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型时要对其混凝土强度、结构的耐久性参数以及钢筋的锈蚀程度进行充分的考虑。
2.3荷载试验方法
荷载试验方式能够直接获取在荷载作用下的桥梁结构的校验系数，并且能够保证系数的客观性以及准确性，从而准确的推断出桥梁的安全储备区间。但是在实际的应用过程中，该方式的耗时较长，并且其试验场地规模相对较大，同时还需要大量的试验资金，因此该方式适用于大型的、资金较为充足的桥梁工程当中。在桥梁承载能力的评定当中应用该方法可能会对其结构造成新的损伤，并且其结果反应的都是结构短期内的现象，若想要检测结构的疲劳特桥梁承载能力检测评定技术在桥梁加固设计中的应用赵鹏山东东泰工程咨询有限公司山东淄博256140性以及耐久性指标等就不能够使用该方法。
2.4基于动测参数的评定法
其承载能力的评定主要是通过结构在激振、荷载以及振动的作用下桥梁结构出现的反应来进行的。动测参数评定方式能够将结构在动力荷载的作用下的力学性能以及受力状况准确的反映出来，其结果与桥梁实际的状态较为切合。但是由于技术的限制，该方式还未形成一个较为完善简便的方法，并且也需要建立于承载能力和动态测试参数相关的计算模型。
2.5基于检测结果定量化的评定法
结果定量化评定法是在我国旧桥承载能力检定方法的基础上进行了修订。该方式能够在评测的过程中对桥梁的缺损状况、自振频率以及材质强度等方面的影响进行综合考虑，提高了评定结果的客观性。但是该方式的应用仍有部分的不足，主要有以下几点：（1）通过回弹法、钻芯取样法以及超声回弹法等方式来判断构件材质的强度，其结果与实际的差异较大。（2）由于工程计算模型的尺寸、边界条件以及施工原因等，通过实测自身频率和理论计算频率的实测值来确定分项标度的时候，其结果与实际的差异相对较大。（3）其规程针对的主要都是钢筋混凝土桥梁，对于钢筋混凝土的组合结构还有许多地方未得到明确。（4）在评测过程中考虑到了耐久性的影响，因此其构件强度、钢筋锈蚀程度以及电阻率的测区等方面的真实性是否能够代表构件的情况还有待证实。
2.6基于原始指纹评定法
原始指纹指的就是在桥梁刚建成时，通过对桥梁进行细致的检测而得到的资料，可将检测的桥梁状态作桥梁的初始状态。在进行桥梁承载能力的评测时可以将桥梁的原始指纹作为其结构的参照标准，并且能够将原始指纹与检测的结果进行对比。采用该种方式要以参数随着时间的衰减模型为参考来判断桥梁的剩余承载能力。原始指纹评定法能够使其检测结果与桥梁的初始状态进行对比，以此来获得结构的损伤程度。其思路相对明确，在评定的过程中能够避免计算模型与实际差异的影响，能够保证计算结果的真实性。但是该方式的主要缺点就在于其初始状态的调查需要大量的精力来进行测评，并且其承载能力的检测参数衰减关系不明确。
3基于桥梁承载能力的加固设计措施
3.1加装钢板
在桥梁加固工程当中，将钢板加装在桥梁外能够大幅度的增加桥梁的抗承载能力，而且桥梁横截面也不会大量增加。目前这种加固方式并未得到广泛的应用，其主要原因还是钢板的加工工作难度较大，在加装的过程中需要一定的支护设备，在其投入使用后还要不断的进行钢板维修与保养。当前加装的钢板的主要方式是在桥梁表面进行玻璃钢的粘贴。这种方式由于其材料的弹性模量不能够满足混凝土的要求，因此在加固之后一旦受力就极易产生变形。因此只能够在应用于临时加固以及没有大客车通行的桥梁当中。
3.2加装钢筋
加装钢筋的方式就是在桥梁的表面进行二次钢筋加装，固定桥梁表面，从而达到在不增加桥梁自身的重量的前提下有效的提高桥梁的抗弯性。该方式通常不用于城市的桥梁加固工程中，主要是因为该种方法会对桥梁的外观造成一定的影响。
4结束语
在桥梁工程当中，其承载能力的测评以及加固设计是重要的组成部分。在进行桥梁工程加固设计过程中要对其影响承载能力的因素进行充分考虑，同时要选择合理的测评方式，这样才能够保证加固设计以及措施的合理性。
参考文献：
[1]赵魁魁.刘波.桥梁加固设计中桥梁承载能力检测评定技术的应用探析[J].建筑建材装饰,2016(19).[2]张劲泉.我国公路桥梁承载能力检测评定技术的现状与发展[C]//2005中外桥梁病害诊治大会.2005.
第3篇：桥梁加固设计研究论文
桥梁加固设计研究论文
摘要： 交通行业近年来随着我国社会经济的不断发展而得到了快速的提升。桥梁作为交通行业中的重要部分，其承载能力直接决定了交通工程的安全性以及工程的使用寿命。本文就主要分析了桥梁承载能力的检测评定以及加固技术。
关键词： 桥梁承载；加固设计；能力检测；评定技术
1桥梁承载能力系数的影响因素
1.1结构完整性
桥梁经过长时间的运行，部分构件会出现一定程度上的损伤，受力结构发生变化导致失去其合理性，从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象，这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力，也就削弱了桥梁的安全性。
1.2裂缝
裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性，从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种
