道路桥梁案例分析

道路桥梁工程案例分析课程作业

作业一：

1.从各个垮塌的案例中，我们在设计系杆拱桥方面能吸取什么样的教训？

2.就目前研究而言，如何排查桥梁隐患，提出消除（避免）桥梁隐患的措施

1.答：系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，具有拱桥的一般特征，又有自身的独有特点。它是一种集拱桥与梁桥的优点于一身的桥型，它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。

然而，近年来却发生了很多系杆拱桥垮塌的事故，多因吊杆骤然断裂引起整体结构破坏。车辆超载固然是引起事故的原因之一，但是该类桥梁在设计，施工，以及后期养护中也存在不足之处，这是我们需要思考和总结的问题。

（1）吊杆破损问题。

吊杆的破损有腐蚀因素、强度因素、疲劳因素。很多系杆拱桥的吊杆均是在与系梁交接处断裂，此部位是防水措施最薄弱，最易腐蚀的位置，经过长期的腐蚀，吊杆内部的钢丝锈蚀，甚至断裂。通常吊杆的安全系数都不小于2.5，使吊杆承受的最大拉应力不大于钢丝索标准强度的40%，因此吊杆因为强度不足而破坏的情况非常罕见。吊杆均因为防护失效而锈蚀，其截面的缩小从而间接导致了吊杆的强度破坏。因此，轻微的腐蚀都会对吊杆强度和疲劳寿命产生较大影响。

所以，解决腐蚀问题的关键是加强防护，阻断钢索与氧气和水的接触，防止腐蚀的发生。故要求吊杆防护采取一些措施：

1).防护措施，通过护套防水、隔热、防紫外线照射抗老化等作用来保护吊杆，可以保证防护系统的整体性。

2).钢管套管防护，利用无缝钢管护套代替PE护套，可大大提高系杆在大气中的防腐作用，仅需简单的油漆，可代替复杂而且代价高昂的换索问题。其还可参与吊杆钢丝的结构作用，减小吊杆在活载作用。

3).吊杆采用圆钢或型钢等大截面钢材。

4).吊杆随断随换,勿需依赖于检测、诊断、寿命预测及健康监测。

（2）吊杆锚具锚固失效。

吊杆锚具的破损主要是疲劳和腐蚀引起的。锚具的腐蚀分外部腐蚀和内部腐蚀。如吊杆锚头外部几乎未进行有效防护，其锈蚀也是必然的。所以对不进行封锚处理的锚具，应加防护罩或采取其它有效的措施防止锚具外部的锈蚀。

不论防护材料在何处开裂，最终积存的水都将汇集到下锚头，所以如何保证下锚头不受水的侵害十分关键。为阻断水与锚头的接触，可在锚头内灌注油脂。另外，由于下锚头易于腐蚀，需要经常检测，所以不应采用混凝土封锚。可以在锚头外设置保护罩并灌注油脂来进行防腐，以便拆卸、检测与更换。

（3）主拱拱脚混凝土的浇筑

对于钢管混凝土系杆拱桥，系杆拱的拱脚区段是拱肋与系杆拱的交汇部位，拱脚区段设

有大量的非预应力钢筋，而钢管混凝土系杆拱在此区段内还设有预埋段，加之预应力混凝土系杆中钢束锚固也在此区段，因而钢筋的密集布置造成施工混凝土的震捣困难，进而易发生混凝土中的空洞、蜂窝麻面等。因此，迫切需要在钢管混凝土系杆拱的拱脚区段用免振的自密实高强度混凝土施工来取代普通混凝土施工，并研究其原材料、配合比、拌合料特性及施工控制指标。

综上所述，除了在设计桥梁时做到满足其结构的合理性，符合规范，我们还需要针对系杆拱桥自身的结构特点进行系杆拱桥的日常管理与养护，规定桥梁行车日常管理要求；规定桥梁各构件的日常检查方法、养护维修技术要求及检修周期；规定桥梁定期检测项目、周期及有关要求；规定特殊检查的范围与检查方法；采用推荐的桥梁技术状况的评定标准，提出桥梁防腐周期及易损件的更换要求。这样才能延长系杆拱桥的使用寿命，充分发挥它的优势所在。

2.答：针对排除桥梁隐患的措施，我认为不外乎就是在设计和后期管理方面入手，由于桥梁建成后期会后很多的不可预知性，这也使得桥梁建成后如何进行规范化管理、及时进行检查与养护维修工作成为了消除桥梁隐患的重要一步。

（1）强化设计质量是决定工程成败的关键单位，要有足够的时间，进行精心设计，要遵守设计必须采用成熟技术的原则。设计者要熟悉施工，注意选择施工风险小，质量易检查控制的结构和施工方法。对一些重大工程或者工程的关键部位，最好采用多个软件计算，从而有效地防止因建模或者输入数据有误而使计算结果出错的事故发生，同时还要注意与相似工程作对比，以求万无一失。

（2）正如上面提到的对于系杆拱桥的日常管理和养护的重要性。

首先，我们要完善管理制度，规范桥梁管理，完善并修订原有桥梁管理制度。如对车辆超载的管理，车辆事故的管理，跨江河桥梁还应对航运进行管理。

其次，加强质检力度经常对桥梁进行定期质量检测。对桥梁进行经常性的检查，尤其对于桥梁构造的关键部位和薄弱部位。

比如钢管混凝土拱桥，对钢管混凝土拱肋（含横向联结系）应检查涂层有无损坏或剥落，拱肋及联结系的所有焊缝有无裂缝，尤其应注意检查拱座与拱肋交界的转折区及系杆锚固区混凝土有无裂缝、积水。对其薄弱部位，吊杆及锚具的检查括吊杆端部及冷铸锚头、横梁锚固构造、吊杆套管等是否有浸水、锈蚀和开裂、松动等。防护套管油漆是否完好，冷铸锚头有无松动、裂缝或破损。观察吊杆振动是否明显（特别是在大风时），减振措施是否损坏失效，防护套是否破坏；检查吊杆的防护层有无裂纹、破损、老化和积水等。根据外观检查情况，适时抽检吊杆端部及减振器的防水情况和橡胶老化变质情况。

最后，就是做好日常维护和日常保养工作，确保桥梁功能完好。

桥梁的风化、脱落及腐蚀容易受到当地环境的变化而加剧，加强桥梁的预防性养护非常必要的。加强桥面的清扫保洁、泄水孔的疏通等日常保养工作，保证桥梁功能完好。及时对所有桥梁的一些脱落、露筋、裂缝、附属设施损坏等病害进行彻底维修处理。对箱梁梁体及空心板有水渗出的桥梁要打孔疏水，同时对箱梁通气孔要及时疏通，确保梁体内干燥通风。

作业二：

关于桥梁的结构合理性和多样性的矛盾

经济上的投入是否值得

有些人认为桥梁的美是简洁的

有些人认为桥梁的形式应该多样化

有些业主追求独一无二的造型投入巨大

提出自己的观点，给出论据

目前人们所见到的桥梁，种类繁多，结构形式各有不同。它们都是在长期的生产活动中，通过反复实践和不断总结逐步发展起来的。人们在建造它的时候要特别注意结构构造、力学特性以及使用范围等多方面的因素。然而，在现代桥梁建设中，人们更加注重桥梁的美学研究，造型的多样与独特。

近年来，交通事业的迅猛发展为桥梁建设带来了良好的机遇。在我国大江、大河以及城市中陆续修建了许多造型新颖、设计独特的桥梁。在城市景观中桥梁所起的美化作用日益受到人们的重视和关注，这向桥梁设计提出了更高的要求：不仅只考虑桥梁结构的工程问题，还应考虑桥梁造型的艺术问题。在我看来，现代桥梁建设的关键之处在于如何把握和处理力学和美学之间的关系。在桥梁结构合理，功能满足要求的前提下，也应该注重桥梁造型与形式的多样化，其经济上的投入是值得。

下面通过一些案例来说明桥梁结构与造型艺术的融合。

（1）力与美的结合

例如建造于隋大业初年（公元

605 年左右）的一座空腹式的圆弧

形石拱桥——赵州桥。

可以说，拱桥是桥梁中最能体

现美的一种桥型。主拱圈优美的弧

线显示了其固有的曲线美，使拱桥

具有活泼、优美、流畅的特点，同

时又不失力度感。多孔连拱桥由于

主拱圈的重复出现或按一定规律变

化，可呈现出连续或渐变的韵律和节奏感。

同时，拱桥的这种曲线结构形式同时也获得了良好的力学效果。在竖向力作用下，主拱的曲线形式使拱桥产生了区别于梁式结构的拱脚水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生了轴向压力，从而大大减小了拱圈截面的弯矩。故拱桥结构可充分利用主拱的材料抗压强度，使跨越能力增大。另外，主拱及腹拱的曲线造型还可以有效排泄水流，减轻洪水对桥梁的破坏作用；腹拱的设置又可进一步减轻结构自重，增强桥梁跨越能力。

除了拱桥以外，桥梁结构中的力学和美学还体现在其他结构形式中。比如斜拉桥，其力与美的结合主要由加劲梁、主塔和主索来体现。这种桥型水平方向很长，而主塔和主索起了协调作用，使之不会违背美的比例法则，取得纵向和横向的和谐。向上伸展的主塔动势和水平延伸的加劲梁动势取得视觉上的平衡，构成整体上的力动美。从拉索索距来看，目前斜拉