2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>  【摘要】</b></p><p>  本文系統(tǒng)收集了組合體系橋梁對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的多方論述,首先梳理國(guó)內(nèi)發(fā)展組合體系橋梁的實(shí)際需要,對(duì)該橋型所采用的多項(xiàng)技術(shù)成果作出評(píng)述,</p><p>  一、組合體系拱橋的演進(jìn)歷程</p><p

2、>  橋梁作為交通線路中斷時(shí)跨越障礙的重要構(gòu)造物,是區(qū)域資源流通和人員流通的重要中</p><p>  繼點(diǎn)。橋梁結(jié)構(gòu)與其他土建結(jié)構(gòu)有類(lèi)似的基本受力單元,分別為梁?jiǎn)卧?、拱單元、纜索單元和部分桁架單元,橋梁整體結(jié)構(gòu)形式大多以各單元的優(yōu)勢(shì)為考量,發(fā)展出梁式橋、拱式橋、纜索受力體系等基本橋型,直到生產(chǎn)能力和施工技術(shù)大幅進(jìn)步,以及新型材料得到廣泛應(yīng)用,組合體系橋型才日漸得到橋梁工作者的親睞,并在跨度要求較高、橋梁景

3、觀價(jià)值受到重視的方案中得到多樣適用。</p><p>  現(xiàn)在常見(jiàn)的組合體系拱橋在百年前就在設(shè)計(jì)者的大膽嘗試中誕生了雛形。其后,奧地利人藍(lán)格爾于1858年獲得剛性系桿柔性拱專(zhuān)利。19世紀(jì)末,在德國(guó)易北河上建造誒多10跨透鏡式弦桿鐵路橋成為洛澤拱的發(fā)展起點(diǎn)。尼爾森為提高結(jié)構(gòu)剛度提出將之前采用的豎向吊桿替換為斜向吊桿的設(shè)想,最終于1929年獲得專(zhuān)利權(quán)。</p><p>  我國(guó)建設(shè)組合體系拱橋

4、可追溯到1922年,天津楊村三孔跨徑20m的雙龍橋正是下承式鋼混梁拱組合橋。解放后五、六十年代的大規(guī)模建設(shè)和八、九十年代設(shè)計(jì)理論和計(jì)算手段的進(jìn)步分別為組合體系拱橋的發(fā)展奠定了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論框架。21世紀(jì)以來(lái),公鐵交通的迅猛發(fā)展與其相對(duì)應(yīng)交通需要的大幅波動(dòng)推動(dòng)了橋梁設(shè)計(jì)在優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)外形方面的工作,使得組合體系橋梁更多地得到研究與應(yīng)用。</p><p>  二、連續(xù)梁拱組合體系橋的應(yīng)用范圍和受力特點(diǎn)<

5、;/p><p>  2.1基于國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)組合體系橋的簡(jiǎn)要分類(lèi)</p><p>  梁拱組合是應(yīng)用最早的組合體系橋形式,根據(jù)梁?jiǎn)卧芰€可分為簡(jiǎn)支梁拱組合體系、</p><p>  連續(xù)梁拱組合體系、懸臂梁拱組合體系、桁式梁拱組合體系。其中以連續(xù)梁拱組合體系為代表,既克服了采用簡(jiǎn)支梁僅能適用于下承式的限制,也通過(guò)拱與梁軸力的相互作用達(dá)到共同受力的目的,現(xiàn)有拉薩河特大橋

6、(2005年完工)采用五跨三拱連續(xù)梁鋼管混凝土拱,成功滿足青藏鐵路工程的嚴(yán)苛條件。其后的兩類(lèi)則是在遵循梁拱聯(lián)合作用的原則下,考慮到全橋受力均勻而進(jìn)行的修正。</p><p>  此外,剛拱構(gòu)、斜拉拱、懸索拱也屬于組合體系,橋型的跨類(lèi)別組合顯得更為突出,剛構(gòu)橋、斜拉橋和懸索橋在形成各自基本體系時(shí),可以作為安裝拱肋的支架,便于結(jié)合施工現(xiàn)實(shí),在需要彌補(bǔ)原主梁剛度上,拱單元的加入提升了橋整體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這類(lèi)深度組合不

7、乏嘗試:廣州新光大橋在原V形剛構(gòu)基礎(chǔ)上加入拱單元使梁體大幅減薄,結(jié)構(gòu)輕巧;湘潭湘江四橋?yàn)樾崩w燕拱,在主拱兩側(cè)設(shè)有索塔支承拱肋;無(wú)錫五里湖大橋主橋采用斜塔懸索組合結(jié)構(gòu),造型新穎大膽,成為城市景觀的一部分。</p><p>  2.2 連續(xù)梁拱組合體系的性能</p><p>  李國(guó)平在其《連續(xù)梁拱組合橋的性能和特點(diǎn)》一文中指出:我國(guó)采用拱橋作為跨越結(jié)構(gòu)已久,然而由于傳統(tǒng)施工方法的不便,面

8、對(duì)60m~200m的跨徑更多采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋。拱橋在軟弱地基上存在顯著的拱腳變位的病害,因而在解放后杭嘉湖平原建設(shè)現(xiàn)代橋梁拱橋缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。而上世紀(jì)末我國(guó)懸臂澆筑、轉(zhuǎn)體施工的發(fā)展使得拱梁組合體系有效克服之前的施工問(wèn)題而被廣泛應(yīng)用,尤其是鋼管混凝土和勁性骨架改善了混凝土受力性能,防止拱肋失穩(wěn)。</p><p>  連續(xù)梁拱可在成橋后才出現(xiàn)多余約束,一期荷載基本不引起水平推力,外部受力適宜軟弱地基,內(nèi)部受力表現(xiàn)為梁受

9、拉、拱受壓,或拱軸向力分力可抵抗剪力,即梁拱自平衡。取中承式橋型舉例:結(jié)構(gòu)整體受彎,彎矩較大的跨中和中支點(diǎn)處拱和梁相對(duì)距離增大,作為剪力控制點(diǎn)的中支點(diǎn),拱軸線與水平線呈最大傾角,而邊跨采用較小跨徑即無(wú)礙墩兩側(cè)不平衡彎矩,邊跨彎矩主要為負(fù)彎矩適宜預(yù)應(yīng)力布置。綜上所見(jiàn),連續(xù)梁拱體系是組合體系修正原簡(jiǎn)單體系各自缺點(diǎn)的典型案例,并適合使用高強(qiáng)材料,有利于技術(shù)進(jìn)步。</p><p>  2.3連續(xù)梁拱體系施工過(guò)程與受力特點(diǎn)

10、</p><p>  轉(zhuǎn)體施工:上承式連續(xù)梁拱組合橋適宜采用。結(jié)構(gòu)首先作為兩個(gè)單體在支架上現(xiàn)澆和部分張拉預(yù)應(yīng)力,而后平衡懸臂轉(zhuǎn)體,調(diào)整合攏標(biāo)高,跨中臨時(shí)固結(jié)實(shí)施現(xiàn)澆,完全張拉縱向預(yù)應(yīng)力形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。</p><p>  少支架施工:下承式連續(xù)梁拱組合橋適合采用。首先縱梁分段預(yù)制,在少支架上現(xiàn)澆縱梁接頭和端橫梁,通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力形成縱向連續(xù)梁肋,再架設(shè)中橫梁和鋼管拱肋,灌注鋼管混凝土,逐一調(diào)整

11、吊桿力,最終拆除支架。</p><p>  全現(xiàn)澆施工:適合各種形式,應(yīng)主要考慮施工時(shí)該橋位的通航要求和施工難度。取中承式舉例,施工時(shí)分成橋面上下兩個(gè)部分,分次澆筑逐次成型,縱梁分段截面組合考慮吊桿初張拉問(wèn)題和預(yù)應(yīng)力施加,保證落架是結(jié)構(gòu)達(dá)到受力許可條件。</p><p>  三、鋼管混凝土技術(shù)在組合體系拱橋中的應(yīng)用</p><p><b>  3.1鋼管混

12、凝土</b></p><p>  本文所描述的鋼管混凝土主要面向大跨度拱橋,同時(shí)不包含混凝土填充的方鋼管。圓鋼</p><p>  管混凝土突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用,又稱“套箍作用”,核心混凝土處于三向受力,尤其是進(jìn)入塑性后由于鋼管約束了縱向裂縫的開(kāi)展,對(duì)橫向裂縫應(yīng)力集中的問(wèn)題也有所緩解,鋼管混凝土便具有了更高的抗壓強(qiáng)度與壓縮變形能力,同時(shí)耐疲勞沖擊,架設(shè)輕

13、便。再者,鋼管可視作混凝土模架,省去了鋼筋骨架,有利于高強(qiáng)混凝土的澆筑,也無(wú)需考慮高強(qiáng)混凝土與起保護(hù)作用的普通混凝土之間的性能差異。</p><p>  1897年美國(guó)人John Lally獲得圓鋼管混凝土專(zhuān)利,將其應(yīng)用于房屋承重柱。1930年在法國(guó)巴黎首先建成9m跨徑實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的上承拱橋,此后雖然在歐洲和蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用,20世紀(jì)四十年代在橋跨徑方面也已達(dá)到了140,但因?yàn)楸盟突炷良夹g(shù)尚未成熟,鋼管采用節(jié)段拼裝并未

14、體現(xiàn)出它鋼管拱肋先成橋受力的優(yōu)勢(shì),現(xiàn)場(chǎng)施工始終十分繁瑣,設(shè)計(jì)者更愿意采用普通混凝土技術(shù)。</p><p>  3.2與橋梁工程的大范圍結(jié)合</p><p>  80年代泵送混凝土工藝顯著發(fā)展,推動(dòng)了鋼管混凝土在美國(guó)與澳大利亞高層建設(shè)的應(yīng)用。我國(guó)也在同時(shí)期建成泉州郵電中心、廈門(mén)金源大廈等建筑,因鋼管混凝土在大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)用的美好前景,這種高強(qiáng)輕質(zhì)的高效結(jié)構(gòu)材料很快被運(yùn)用到橋梁工程。自1990年

15、四川省旺蒼縣采用纜索吊裝建成跨度115m的我國(guó)第一座鋼管混凝土拱橋起,全國(guó)各地開(kāi)始興建此類(lèi)橋梁,僅五年內(nèi)誕生20座同類(lèi)橋梁。蔡紹懷在《我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的最新進(jìn)展》中曾對(duì)上世紀(jì)末鋼管混凝土拱橋興建情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),匯編成下表:</p><p>  由上可見(jiàn),鋼管混凝土的發(fā)展使得拱橋跨徑極限有了大幅提升,對(duì)高強(qiáng)混凝土更加適配。鐘善桐在他所撰寫(xiě)的《鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題》就曾對(duì)它在橋梁工程中的優(yōu)越性能和實(shí)用價(jià)

16、值進(jìn)行過(guò)一番歸納:</p><p>  鋼管混凝土適合軸心受壓,在大跨度拱橋中永久荷載占很大比重,鋼管混凝土的抗壓優(yōu)勢(shì)能去的省材效果,經(jīng)濟(jì)效益顯著;</p><p>  空鋼管先做成拱肋,承受較大荷載,本身自重輕,便于運(yùn)輸安裝,是拱橋突破200m跨徑的關(guān)鍵;</p><p>  拱肋自重輕也減小了橋墩負(fù)擔(dān),進(jìn)而降低了基礎(chǔ)費(fèi)用;</p><p>

17、;  和普通鋼筋混凝土比較,施工快,工期短,無(wú)開(kāi)裂問(wèn)題,綜合效益高。</p><p>  3.3 應(yīng)用于組合體系拱橋時(shí)的計(jì)算問(wèn)題</p><p>  剛度取值:我們知道,在中國(guó)和相似的英國(guó)相應(yīng)橋規(guī)中,鋼管混凝土的截面驗(yàn)算在管內(nèi)混凝土具有承載能力前是應(yīng)力疊加計(jì)算,之后為內(nèi)力疊加計(jì)算,考慮兩種材料聯(lián)合受力而按一般變彈模的連續(xù)材質(zhì)計(jì)算剛度。實(shí)際上由于存在較多多鋼管組合一根拱肋的情況,各鋼管分別擔(dān)

18、當(dāng)上下弦桿,管間填實(shí)混凝土與鋼管聯(lián)系較復(fù)雜,必須進(jìn)行一定的折減。各鋼管也不是同時(shí)泵送混凝土,因而需要更多靜載實(shí)驗(yàn)確定。</p><p>  陳寶春在《鋼管混凝土拱橋計(jì)算理論研究進(jìn)展》中專(zhuān)門(mén)對(duì)單圓管平行雙肋拱進(jìn)行了討論,彌補(bǔ)了成橋?qū)嶒?yàn)中材料主要都在彈性階段工作的缺陷。他根據(jù)當(dāng)時(shí)已進(jìn)行的8組面內(nèi)受力模型試驗(yàn)和參考西南交大考慮面內(nèi)外共同受力的全過(guò)程試驗(yàn),得出以下結(jié)論:</p><p>  鋼管混

19、凝土有良好的彈塑性工作性能,較鋼筋混凝土延性更佳,較空鋼管拱剛度更大。承載力方面,鋼管混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相近,而用料費(fèi)用和普通鋼筋混凝土相差無(wú)幾。難點(diǎn)在于,當(dāng)材料進(jìn)入非線性時(shí),截面應(yīng)力重分布和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布顯著,軸向塑性區(qū)發(fā)展較快,使得拱橋服務(wù)階段驗(yàn)算不能忽略軸力在豎向撓度上形成二次彎矩,進(jìn)而結(jié)構(gòu)發(fā)展為極值點(diǎn)失穩(wěn)的狀況。考慮到管內(nèi)混凝土水化時(shí)處于封閉環(huán)境,水化熱難以散失,截面溫度的非線性分布明顯,套箍混凝土徐變也缺少研究資料,這些都成為了鋼

20、管混凝土在研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。</p><p>  3.4鋼管混凝土組合體系拱橋的穩(wěn)定性分析基本方法</p><p>  以下基于李玲瑤等人撰寫(xiě)的《鋼管混凝土拱橋拱肋橫撐對(duì)動(dòng)力性能和穩(wěn)定性的影響》,其中以此類(lèi)橋的代表——廣州市丫髻沙特大橋?yàn)槟7聦?duì)象,進(jìn)行了簡(jiǎn)化模型的ANSYS分析。本文僅采用與丫髻沙特大橋?qū)嶋H情況更為類(lèi)似的設(shè)置對(duì)稱橫撐和拱頂拱腳處設(shè)置K撐的一組的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納。</p&

21、gt;<p>  該課題中,組合截面材料特性采用簡(jiǎn)單疊加的方式:</p><p><b>  ; </b></p><p>  式子中下標(biāo)s代表鋼管,下標(biāo)c代表混凝土。</p><p>  平聯(lián)桿、腹桿、橫梁、縱梁、立柱、橫撐直桿、橫撐斜桿、綴桿、肋間橫撐直桿等模擬為梁?jiǎn)卧?;橋面單元采用梁格法,在保證剛度、質(zhì)量不變的情況下, 簡(jiǎn)

22、化為魚(yú)骨結(jié)構(gòu),與橋面的鋼橫梁、鋼縱梁耦合;鋼管和管內(nèi)混凝土組合在一起, 等效處理成單一彈性模量和密度的梁?jiǎn)卧?lt;/p><p>  分析動(dòng)力性能首先是對(duì)應(yīng)各振型分析其基頻,拱肋為分離式結(jié)構(gòu),面內(nèi)面外穩(wěn)定都需要考慮,而分析鋼管混凝土拱橋成橋后的穩(wěn)定性也主要集中于之前所述彈性工作階段,這樣利用原剛度矩陣和由于不利撓曲位移造成的負(fù)剛度矩陣進(jìn)行比較,得出穩(wěn)定系數(shù)最低值,確定結(jié)構(gòu)安全。</p><p&g

23、t;<b>  四、應(yīng)用實(shí)例</b></p><p>  4.1(國(guó)內(nèi))廣州市丫髻沙特大橋</p><p>  鋼管混凝土拱橋由于跨越能力強(qiáng),線形美觀,又便于少支架施工,在城市周邊線路涉及跨越主要航道時(shí)經(jīng)常采用。廣州市丫髻沙特大橋就是其中應(yīng)用技術(shù)先進(jìn),施工迅速(1998年8月開(kāi)工,2000年6月建成)的典型代表,其主跨跨徑也罕見(jiàn)地達(dá)到了360m,由于其采用的飛燕式中承

24、式拱橋是系桿自錨式拱橋,沒(méi)有墩臺(tái)造成水平方向上的較大負(fù)擔(dān),雖然島南岸存在次級(jí)斷裂構(gòu)造,但橋梁地基要求能夠滿足。</p><p>  徐升橋在對(duì)其主橋構(gòu)造的研究中描述了該橋鋼管拱肋方面的技術(shù)進(jìn)步。首先,筆者在研讀鐘善桐《鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題》時(shí)獲悉,單管拱跨越能力并不強(qiáng),更多的是對(duì)混凝土脆性的修正,而啞鈴式的雙管拱鋼管為上下排布,豎直鋼板間的混凝土效用并不明顯,卻大大增加了拱肋自重。其實(shí)大跨度橋梁中更多采

25、用三管以上成一拱,設(shè)置平腹桿后能保證管間混凝土的受力。丫髻沙特大橋采用了六管式拱肋,上下各三管,這在國(guó)際上屬于首次應(yīng)用。同高度的各管通過(guò)平聯(lián)板相互連接形成類(lèi)似肋板結(jié)構(gòu),上下間則用十二根腹桿形成桁架結(jié)構(gòu),一來(lái)上下整體性強(qiáng),再者這樣形成桁架,腹桿長(zhǎng)度較短穩(wěn)定性高,雙肋間的橫向風(fēng)撐中桿件則較長(zhǎng),便于其僅在軸向受力。</p><p>  4.2(國(guó)外)美國(guó)內(nèi)布拉斯加州拉文納高架橋和哥倫布高架橋</p>&l

26、t;p>  Ravenna viaduct和Columbus viaduct均為跨線橋,以Ravenna viaduct為例,它跨越了伯靈頓的主要線路——Northern Santa Fe Railroad(北圣太菲鐵路),作為一條繁忙的主線路,每天通過(guò)該路線的列車(chē)達(dá)到了60列,因而該橋的橋下凈空要求與動(dòng)力性能要求都較嚴(yán)苛,同時(shí)因?yàn)闃蛳戮€路較寬,橋墩間距也受到嚴(yán)格限制。最終Ravenna viaduct以雙肋鋼管混凝土系桿拱橋(跨

27、徑53m)跨越了六組鐵軌、兩條主線和四條專(zhuān)用線路,橋下凈空的安全富余有0.81m。</p><p>  施工方總結(jié)了幾點(diǎn)鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn):</p><p>  鋼管混凝土系桿拱橋可以完成在密集線路上的跨度達(dá)79m的跨線橋假設(shè);</p><p>  鋼管約束下的混凝土有良好的滯回性能和抗疲勞能力;</p><p>  方管約束對(duì)提升混凝土承

28、載力并不顯著,實(shí)際中可以忽略,而圓管約束則應(yīng)考慮;</p><p>  鋼管混凝土拱的抗彎承載力能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)估;</p><p>  此次工程無(wú)需設(shè)置橫向支撐提高橫向剛度,橫向支撐對(duì)結(jié)構(gòu)基頻影響不大;</p><p>  鋼管混凝土橋可以用對(duì)運(yùn)營(yíng)線路最小的干擾完成建設(shè),同時(shí)無(wú)需專(zhuān)門(mén)的施工準(zhǔn)備。</p><p><b>  五、參考

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