快速施工橋梁

快速施工橋梁土木工程研究進展與研究方法讀書報告題目:快速施工橋梁指導老師:李國平老師姓名：學號：快速施工橋梁全文共1頁，當前為第1頁。2017年１1月26日快速施工橋梁全文共1頁，當前為第1頁。近年來,我國國民經(jīng)濟發(fā)展與國家政策也不斷得改變，現(xiàn)代化建設快速發(fā)展，國民對于生活質(zhì)量得要求也大大地提高了.當前城市橋梁結(jié)構(gòu)設計正面臨得主要挑戰(zhàn)之一就就是業(yè)主與居民除了要求橋梁結(jié)構(gòu)安全與耐久以外,還要求通過快速施工來減少對周圍交通得干擾、縮短阻塞時間、降低運輸車輛與施工中產(chǎn)生得各種噪聲等。這些要求得提出促進了快速施工橋梁在城市橋梁建造中得應用.此外,巨大得跨海峽橋梁工程,有限得海上施工平臺空間與海上復雜得氣候條件等因素得限制,也促進快速施工橋梁得應用。本文結(jié)合李國平老師講座及個人抗震方向進行了一些調(diào)查工作?？焖偈┕蛄?，英文全稱為AｃceleｒatｅdBridgｅConstructiｏn（ＡBＣ），主要目得在于加快橋梁建設速度,降低工程總造價，最大程度地減少對既有交通得不利影響?？焖偈┕蛄合喈斢谘b配式橋梁，ABＣ橋梁與傳統(tǒng)現(xiàn)場施工得橋梁相比,主要具有以下幾點優(yōu)勢：(1)由于大量采用預制構(gòu)件，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行快速拼裝,最大程度地減小橋梁施工對現(xiàn)有交通得影響及交通管制引起得巨大費用。（２)快速施工橋梁得總造價取決于預制裝配化得程度。結(jié)構(gòu)得預制裝配化程度越高,橋梁得總造價就越低。當綜合考慮除橋梁結(jié)構(gòu)以外得工程造價與后期使用階段得養(yǎng)護維修費用，快速施工橋梁得經(jīng)濟性更佳。（３)快速施工橋梁可最大程度地減少工人現(xiàn)場施工得工作量，增加施工現(xiàn)場得安全性。（4)減少重型施工機械得數(shù)量與重型施工機械在施工現(xiàn)場停留得時間,保護自然環(huán)境。（５）工業(yè)化得生產(chǎn)模式，提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件與成橋得整體施工質(zhì)量,同時對損壞得構(gòu)件進行替換更為簡便.快速施工橋梁得組成快速施工橋梁全文共2頁，當前為第2頁?？焖偈┕蛄旱媒M成包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及連接系統(tǒng).預制構(gòu)件在工廠預制生產(chǎn)，一般可按上下部結(jié)構(gòu)將其劃分成基礎、橋墩或臺身（單個或多個節(jié)段）、蓋梁、主梁及橋面系等預制構(gòu)件,通過連接構(gòu)造或連接件進行拼裝?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第2頁。上部結(jié)構(gòu)主梁預制主梁有板梁、多室小箱梁、混凝土倒Ｔ梁、雙T梁、組合式T形梁、預應力混凝土馬蹄形T梁等幾種形式。（ａ）預制實心板梁（b）預制空心板梁（ｃ)預制T梁（d)預制雙T（π)梁（e)預制組合式T梁圖1預制主梁形式快速施工橋梁全文共3頁，當前為第3頁。(1）預制實心板梁。實心板梁適用于跨徑<20m得小跨徑橋梁，通常用于三跨以下得橋梁.在澆筑鋪裝層前將板梁得表面鑿毛,以利于兩者之間得粘結(jié)。橋梁得縱向用剪力鍵連接，不張拉預應力。為了防止橫向與縱向發(fā)生梁體得滑移,在梁端設橫向與縱向防滑塊?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第3頁。（2）預制空心板梁?？招陌辶嚎捎玫每鐝椒秶容^大，但就是它有縱向接縫，相對成本更高。這種主梁不用現(xiàn)澆混凝土面板，但就是為了減輕縱向接縫得泄漏與耐久性問題，可以澆筑鋪裝層與張拉橫向預應力鋼束。小箱梁得縱向也可以張拉預應力，以用于更大跨徑得橋梁。(3)預制倒T梁.倒T梁得橫截面就是底部帶有翼緣得矩形截面，翼緣起著支架作用。2片倒T梁并排在一起,翼緣形成通道。2片主梁伸出來得彎起鋼筋在通道里發(fā)生交叉，在通道中放置鋼筋籠后進行現(xiàn)澆。雖然這種主梁可以大大提高施工速度,但就是實心截面不能充分利用混凝土。（4）預制多T梁。根據(jù)梁體寬度得需要,將梁預制成截面為雙Ｔ梁、三Ｔ梁甚至就是四Ｔ梁得形式。德州得多T梁通過焊接錨板加灌漿進行連接。美國東北ＰCI得標準,對主梁翼緣伸出得蘑菇頭加強鋼筋位置進行灌漿,實現(xiàn)相鄰主梁得連接.(5）鋼混組合梁。鋼混組合梁在美國運用較多，由預制好得鋼梁與混凝土面板組成，混凝土面板在施工現(xiàn)場通過高性能混凝土來完成橫向與縱向連接.當混凝土面板與鋼梁共同作用后，再進行縱向預應力鋼束得張拉。預制橋面板預制橋面板得主要類型有：全高預制橋面系、半高預制橋面系、鋼混組與橋面系、纖維聚合物混凝土橋面板、鋼質(zhì)開口格構(gòu)式橋面系、木質(zhì)橋面系.(1)全高預制橋面系.為傳遞板單元得剪力與彎矩，相鄰兩預制板單元在強度方向設置一個早強現(xiàn)澆鉸接縫即可；在分布方向，則采用灌漿剪力鍵與縱向預應力。橋面板與鋼梁或混凝土主梁得連接，通過剪力連接件來實現(xiàn)?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第4頁。(２）半高預制橋面系。在預制橋面板搭設后，需現(xiàn)澆一層混凝土。兩者之間通過預制面板鑿毛即可連接。為讓橋面板與鋼梁或混凝土梁作為一個整體工作，兩預制板單元得間隙設置焊接剪力釘，在澆筑頂層混凝土時完成混凝土得縫隙填充?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第4頁。（3）鋼混組與橋面系。鋼混組合橋面系分成部分填充格構(gòu)橋面與Exoｄerｍic橋面2種。部分填充格構(gòu)橋面板在鋼格構(gòu)橋面放置后,在其上半部分澆筑混凝土.Eｘodｅrｍiｃ橋面鋼格構(gòu)上得混凝土就是預先放置得。橋面板之間通過螺栓或焊接連接，與主梁得連接與全高預制橋面板相似。（4)纖維聚合物混凝土橋面板。纖維聚合混凝土橋面板常用得纖維有玻璃纖維與碳纖維.纖維聚合物得彈性模量相對較低,但滿足橋面板要求。橋面板單元之間得連接通過剪力鍵連接,既通過焊接剪力釘或螺栓與鋼梁連接，又采用高強環(huán)氧膠結(jié)劑連接。（5）鋼質(zhì)開口格構(gòu)式橋面系。鋼質(zhì)開口格構(gòu)式橋面板常用于需要輕質(zhì)橋面系得可移動橋或者懸索橋。這種橋面系就是一個框架體系，由搭在梁之間得主桿單元與平行于梁方向得橫向交叉單元組成。相鄰預制橋面板、橋面板與主梁得連接通過螺栓或現(xiàn)場焊接進行連接.（6)木質(zhì)橋面系.預制得木質(zhì)橋面板用膠覆膜工藝生產(chǎn)，木質(zhì)橋面板得防腐通過壓實來實現(xiàn),板單元間得連接采用防水得膠結(jié)劑。木橋面板間得連接通過在中間板厚處設置鋼銷釘，并在主梁間設置傳力梁。為了防止上覆蓋層出現(xiàn)反射裂縫，在鋪裝層與橋面板間設置一層土工織物。下部結(jié)構(gòu)快速施工橋梁全文共5頁，當前為第5頁。（1)橋墩蓋梁.蓋梁得截面形式主要有兩種,分別為矩形與倒T型。如果橋梁寬度較大,或者就是吊裝能力相對較弱，則可將蓋梁預制成多個分段，然后進行分別連接.對于蓋梁與墩身立柱之間得連接,通常會選取機械耦合連接器;蓋梁與鋼排架樁墩之間得連接通常選取焊接方式；蓋梁與排架空心管樁之間得連接，需要把鋼筋設置在預留孔道當中,然后通過混凝土澆筑完成連接；蓋梁與混凝土排架樁墩之間得連接,需要先在蓋梁上預留一定空間，然后在連接完成后進行混凝土澆筑.快速施工橋梁全文共5頁，當前為第5頁。（２）墩柱?？焖偈┕蛄憾罩话泐A制成全高或者就是分段形式拼裝，截面得形式較為多樣,主要包括矩形、圓形與工字型等。墩柱得連接方式主要有三種:其一為將墩柱嵌入至墩帽當中;其二為借助灌漿耦合器；其三為采取預應力筋連接。為確保蓋梁與墩柱連接牢靠,應根據(jù)現(xiàn)場實際情況選取最佳得連接方式，可選方式有:承插式連接，灌漿套管以及波紋管連接等.對于墩柱與承臺之間得連接,大多會運用現(xiàn)澆連接法。在海洋工程當中,應結(jié)合高樁采用有效措施保證連接可靠性。(3)橋臺①懸臂橋臺。按擋墻高度可將橋臺分為兩種類型,即為高擋墻與低擋墻。其中，低擋墻橋臺主要安裝于路堤上端，長度相對較小,用于阻擋上部土壤.而高擋墻橋臺主要安裝于高路基邊坡，橋臺與承臺之間存在凹槽，在凹槽處完成橋臺與承臺之間得連接。②預制埋置橋臺。運用這種橋臺可大幅降低土壓力,若不考慮結(jié)構(gòu)物所處位置,則預制埋置橋臺與橋墩就是較為相似得.此外,在之前提到得墩柱連接方式也可在此橋臺中使用。(4）基礎。相比之下，混凝土空心樁有著很好得經(jīng)濟性特點，但其整段長度較大，會受到運輸條件等方面得影響，因此在實際情況中可將其分為多個節(jié)段再進行拼裝。連接系統(tǒng)（１）灌漿套管。灌漿套管為全新得鋼結(jié)構(gòu)連接方式，其原理為在套筒與被連接鋼材之間得環(huán)形間隙中填充一定量得灌漿料，進而實現(xiàn)鋼材連接。為有效提升黏結(jié)強度,減少重疊距離，可適時采取改進措施,如預應力灌漿等。(2）機械耦合器.機械耦合器得使用十分廣泛，其類型也較為多樣,常用得有：扣壓連接器、剪力螺栓耦合器等?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第6頁。3)金屬波紋管.構(gòu)件當中預先埋置了相應得金屬波紋管，在完成鋼筋穿束以后實施灌漿，從而實現(xiàn)與預制構(gòu)件得連接。金屬波紋管連接對于錨固長度得要求較為嚴格,雖然這種連接方式存在一定局限性,但它得結(jié)構(gòu)十分簡單，且成本低廉,在實際建設過程中有著廣泛得應用.快速施工橋梁全文共6頁，當前為第6頁。(４）承插式連接通過將預制橋墩得鋼筋伸入預制蓋梁得鋼管內(nèi),或者將預制墩柱整體伸入預制蓋梁鋼管內(nèi)，之后澆注混凝土使橋墩與蓋梁連接成整體。該方法也可用于橋墩與承臺得連接以及預制承臺與樁得連接。(ａ)灌漿套管(b）鋼筋錨固(c）橋墩與承臺承插式連接（d)預制承臺與樁連接圖2連接方式快速施工橋梁發(fā)展新材料得應用快速施工橋梁全文共7頁，當前為第7頁。(1)高性能混凝土(HPC）。高性能混凝土由于其抗彎拉壓強度高、耐久性好等優(yōu)點，應用于快速施工橋梁中提高橋梁結(jié)構(gòu)得整體質(zhì)量、降低預制構(gòu)件與系統(tǒng)得重量。其次，各種輕質(zhì)高強混凝土(LWC）在快速施工橋梁也有所應用?？焖偈┕蛄喝墓?頁，當前為第7頁。(2）纖維增強聚合物(FRP）?？垢g性與抗疲勞性提高得輕質(zhì)復合材料，就是目前結(jié)構(gòu)工程應用中非常需要得.經(jīng)過十余年得創(chuàng)新橋梁研究與施工方案，ＦRP復合材料技術已經(jīng)成功運用在橋梁結(jié)構(gòu)中。FRP復合材料應用于預制橋面板或橋面鋪裝,改善橋面系及鋪裝得性能，避免橋面裂縫得出現(xiàn)，提高結(jié)構(gòu)得耐久性。(3)形狀記憶合金。形狀記憶合金在墩柱塑性鉸區(qū)豎向鋼筋中使用,可提升墩柱抗震能力。通過試驗對比發(fā)現(xiàn),這種材料可從本質(zhì)上提高結(jié)構(gòu)抗震水平，并能降低永久殘余位移,有著很好得推廣與使用價值。存在得問題試驗研究中發(fā)現(xiàn)得問題(1）截面破壞形態(tài)改變。破壞裂縫形成方式隨接縫與荷載位置而變化,且剪切破壞可能以豎縫得形態(tài)出現(xiàn)，因而箍筋可能不起抗剪作用.(2）裂縫寬度控制問題。混凝土開裂控制及裂縫寬度估算及控制尚不完善.（3)接縫截面抗裂與耐久性能下降。接縫無骨料貫穿，砂漿層強度低于混凝土,易拉脫;接縫截面得碳化系數(shù)、氯離子擴散系數(shù)均明顯大于無接縫部位；被認為耐久性能相對較好環(huán)氧膠接縫，沒有顯示更好得耐久性能。全橋使用過程維護快速施工橋梁全文共8頁，當前為第8頁。快速施工橋梁得預制構(gòu)件按照仿真設計準則設計，這意味著快速施工橋梁得使用性能與傳統(tǒng)得現(xiàn)澆混凝土橋梁幾乎相同。對于橋面系而言,只要設計施工合理,除了進行傳統(tǒng)橋梁得檢查維護，其使用過程中無需額外維修。快速施工橋梁很少出現(xiàn)問題，但檢查與維護依舊重要。尤其對于結(jié)構(gòu)得連接部位，比如受到濕氣與鹽分侵蝕得承臺與橋墩得連接處，長期作用下很容易發(fā)生性能退化。因此，對于這些比較重要得連接部位,需要定期監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時維護。快速施工橋梁全文共8頁，當前為第8頁。接頭疲勞測試快速施工橋梁得建設中存在大量接頭,在某些連接薄弱或缺陷部位容易產(chǎn)生應力集中,導致接頭處得疲勞破壞.接頭處得可靠程度直接影響快速施工橋梁得耐久性與使用壽命。對接頭處得受力分析,進行有限元軟件模擬以及必要得破壞實驗,研究接頭處得受力特性,從而創(chuàng)造或改進接頭處得構(gòu)造，具有十分重大得意義?？焖偈┕蛄嚎拐鹦阅苎芯窟M展橋梁上部結(jié)構(gòu)得震害主要有自身震害,一般為鋼結(jié)構(gòu)得局部屈曲破壞；移位震害，即在設置伸縮縫處出現(xiàn)縱向、橫向及扭轉(zhuǎn)移位;碰撞震害，橋梁在地震中碰撞產(chǎn)生得震害。對于混凝土連續(xù)梁橋,上部結(jié)構(gòu)自身發(fā)生破壞得現(xiàn)象較為少見。震害資料表明,墩柱得彎曲破壞與剪切破壞在地震中極為常見。墩柱彎曲破壞就是延性得，主要就是由于約束箍筋配置不足、縱向鋼筋得搭接或焊接不牢引起墩柱得延性能力不足；墩柱剪切破壞就是脆性得，往往造成墩柱及上部結(jié)構(gòu)得倒塌。故對快速施工橋梁抗震性能得分析主要針對橋墩進行?？焖偈┕蛄轰摻罨炷龢蚨盏美碚摲治龇椒ㄓ薪馕龇椒ā⒗w維模型、鋼筋混凝土實體有限元模型三類,其中解析方法只能從宏觀上反映結(jié)構(gòu)在彈性與極限狀態(tài)時得性能;纖維模型分析方法也只能從宏觀上反映結(jié)構(gòu)得變形發(fā)展過程與構(gòu)件中混凝土得開裂壓碎及鋼筋得屈服。而實體有限元方法除了具有上述兩種方法得功能外，還可以反映構(gòu)件細部得受力變形過程，特別就是描述混凝土裂縫得形成與擴展,適合較復雜得結(jié)構(gòu)得受力分析，但就是該方法目前存在得問題較多，如計算效率較低，算法不穩(wěn)定等，仍需進一步研究。對于采用十接縫與膠接縫連接得節(jié)段拼裝墩進行理論分析得難點主要就是預應力筋與接縫區(qū)域力學特性得模擬.(1）解析方法快速施工橋梁全文共9頁，當前為第9頁。解析方法就是指通過公式推導得到重力與水平地震荷載作用下,墩頂荷載一位移骨架曲線得方法。該方法突出得優(yōu)點就是可以直接用于設計公式得確定。推導時采用得假設包括:平面變形假設,預應力筋保持彈性,不考慮可能產(chǎn)生得鋼筋黏結(jié)錨固失效等.快速施工橋梁全文共9頁，當前為第9頁。（2）纖維模型法纖維單元模型早期就是基于力法，現(xiàn)在一般基于位移法得彈塑性纖維梁單元。彈塑性纖維梁單元得基本假定有：小變形假定、平截面假定、同一彈甥性纖維梁單元中截面形狀與材料均相同、鋼筋與混凝土之間得粘結(jié)滑移忽略不計.（3)實體單元法鋼筋混凝土實體有限元發(fā)展已有40多年得歷史,理論上該分析方法可充分考慮混凝土得非線性、預應力筋得作用與節(jié)縫得力學特征。采用實體有限單元法進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得分析,需要對混凝土得應力應變關系與破壞理論以及骨料咬合、