橋梁工程中的連接與約束

郭一凡

【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：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脂材料。這類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)物理量進(jìn)行單獨(dú)的分析。對(duì)于橋梁構(gòu)件連接和約束有關(guān)的問(wèn)題，利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改造和分析。施工人員在實(shí)際工作中要不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高自身的專業(yè)技術(shù)，從而保證我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠更加穩(wěn)定快速地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖汝誠(chéng)，橋梁結(jié)構(gòu)體系[M] 北京：人民交通出版社，2013

[2]張洪祥，系桿拱橋連接與約束的優(yōu)化;重慶交通大學(xué);2019

[3]張振博，梁偉，李濤，連接件在組合結(jié)構(gòu)橋梁中的發(fā)展及應(yīng)用;2012