論力學(xué)原理在橋梁施工規(guī)范中的應(yīng)用

呂思豪 楊翔飛

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)的不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜化，新工藝"新材料的不斷融入，促使人們對橋梁力學(xué)研究的深入化。橋梁力學(xué)研究的深入發(fā)展，使得橋梁的施工管理與技術(shù)水平得到進(jìn)一步的提高，但近年來，不斷出現(xiàn)的橋梁安全事故，讓人們意識到施工監(jiān)理的重要性，不斷提高橋梁施工的安全意識，增強(qiáng)事故防范與安全建設(shè)工作，本文對力學(xué)原理在橋梁施工規(guī)范中的應(yīng)用性進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：橋梁；施工；力學(xué)

橋梁是供鐵路、公路、渠道、管線等跨越河流或其他障礙并具有承載能力的架空建筑物，其建設(shè)經(jīng)歷了從小跨度到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大跨度發(fā)展階段。在當(dāng)前，隨著高新技術(shù)新材料的不斷的應(yīng)用，促使人們加緊了橋梁力學(xué)問題的研究，在理論和實踐上都推動了橋梁力學(xué)的發(fā)展，橋梁力學(xué)的研究成果也使得橋梁的設(shè)計、施工及管理水平得到了進(jìn)一步的提高。文章將力學(xué)原理在某座橋梁工程現(xiàn)場監(jiān)理中的實際應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

1 力學(xué)原理在橋梁施工規(guī)范中的幾個重要概念

1.1 力學(xué)原理與橋梁施工融合的一般概述

力學(xué)知識應(yīng)用于橋梁施工建設(shè)，且應(yīng)用范圍十分廣泛，將力學(xué)知識融合于橋梁建設(shè)，可以分成四類，即橋梁結(jié)構(gòu)動力學(xué)"橋梁結(jié)構(gòu)靜力學(xué)"橋梁水力學(xué)"橋梁土力學(xué)。對橋固有的振動特性進(jìn)行分析，對在車輛負(fù)載下橋梁的迫性振動進(jìn)行分析，對地震力作用下的橋梁振動進(jìn)行分析等都是橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)所分析的內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)靜力學(xué)是對靜定與超靜定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)行剛度驗算以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析。橋梁水力學(xué)則是在常態(tài)下對橋涵的水力進(jìn)行計算，對于陡坡的橋涵水力計算也是橋梁水力學(xué)的重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)與土的相互作用"計算地基沉降等是橋梁土力學(xué)的重要內(nèi)容。力學(xué)基礎(chǔ)知識在橋梁建設(shè)中涉及的內(nèi)容廣泛，涵蓋結(jié)構(gòu)動力學(xué)"材料力學(xué)"土力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容，只有熟練準(zhǔn)確的掌握相關(guān)內(nèi)容，才能解決橋梁施工建設(shè)中不斷出現(xiàn)的問題，有效的開展相關(guān)工作，更巧妙的結(jié)合橋梁施工與力學(xué)原理，提高橋梁施工的安全性與有效性。

1.2 橋梁力學(xué)中的主要概念

橋梁力學(xué)中有很多較為重要的概念，機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)"靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)"箱形梁內(nèi)箱中的溫度壓力"軸心受壓構(gòu)件與偏心受壓構(gòu)件等都是橋梁力學(xué)中幾個較為重要的概念。產(chǎn)生運動的機(jī)構(gòu)與體系便稱為結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)屬于可變的范疇，只要出現(xiàn)一個很小的作用力，這個力就能使機(jī)構(gòu)中的各個構(gòu)件出現(xiàn)相對的運動狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)易變，不具有承擔(dān)荷載的能力。機(jī)構(gòu)不具有承擔(dān)與荷載的能力，而結(jié)構(gòu)則具有傳遞荷載以及承受的能力，構(gòu)件是結(jié)構(gòu)中的各個組成部分，不同的構(gòu)件可以組成不變幾何體系的結(jié)構(gòu)。幾何組成方面的靜定結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的是幾何不變體系，進(jìn)行受力狀態(tài)的分析時，靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與反力都可用靜力平衡的方程去求，靜定結(jié)構(gòu)具有其自身明顯的特性，其求得的結(jié)果具有唯一性。在靜定結(jié)構(gòu)中，支座移動或者溫度改變等都不會致使內(nèi)力發(fā)生變化，在荷載作用的影響下，如果在靜定結(jié)構(gòu)中存在著某一局部，這個局部可以在荷載作用下與荷載維持平衡，這樣的平衡可以使其余部分的內(nèi)力與反力的結(jié)果為零。提及超靜定結(jié)構(gòu)，其與靜定結(jié)構(gòu)不同，決定條件也不是唯一的，還需要考慮彈性變形協(xié)調(diào)因素等，因此，超靜定結(jié)構(gòu)也有其自身與靜定結(jié)構(gòu)不同的特性。在應(yīng)用情形下，最常見的結(jié)構(gòu)模式就是箱形截面，箱型截面具有其自身的特性，應(yīng)用范圍大"空間位置多等，溫度對于箱梁內(nèi)外部影響很大，因此，需要將溫度應(yīng)力作為設(shè)計中的一個重要因素考慮。

2 力學(xué)原理在橋梁施工規(guī)范中的應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土工程

壓漿時對曲線孔道和豎向孔道應(yīng)從最低點的壓漿孔壓人，由最高點的排氣孔排氣和泌水。壓漿順序宜先壓注下層孔道，由力學(xué)知識知道，對于連續(xù)梁跨中的彎矩最大，而且距離中和軸越遠(yuǎn)，彎矩越大，因此先壓注下層孔道的好處是下層的預(yù)應(yīng)力筋抗彎力矩較大，先丈夫漿，使其松弛損失少一些，對結(jié)構(gòu)較為有利。

2.2 力學(xué)原理簡單橋梁設(shè)計的應(yīng)用

在設(shè)計橋梁時，首先擬定組成橋梁結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件的尺寸，然后再對其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面的計算，從而判斷所擬定的尺寸是否合理，如果合理，則所擬定尺寸通過，反之再重復(fù)以上過程，直到所設(shè)定的尺寸滿足要求為止。對于簡支梁橋的設(shè)計，一般先計算行車道板，再計算主梁、橫隔梁、支座，最后計算墩臺基礎(chǔ)。還需要重點研究荷載橫向分布概念及荷載橫向分布系數(shù)的計算方法，對主梁、橫隔梁的受力特點進(jìn)行分析，給出公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時效應(yīng)組合的計算方法。

2.3 拱橋構(gòu)造與設(shè)計

拱式結(jié)構(gòu)具有悠久的歷史，在各種構(gòu)造物中得到了廣泛的應(yīng)用。在橋梁工程中，拱橋也是應(yīng)用較多的橋形結(jié)構(gòu)之一。拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，在支承處不僅產(chǎn)生豎向反力，而且產(chǎn)生水平推力，正是由于水平推力的存在，使得拱內(nèi)彎矩大大減小，從而使整個拱的受力狀態(tài)以承壓為主，截面應(yīng)力分布較為均勻，可以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，增大跨越能力。由于拱的上述受力特點，拱橋不僅可以利用鋼材、鋼筋混凝土等材料修建，也可以利用抗拉性能較差而抗壓性能較好的石料、混凝土等修建。

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