桥梁设计的冗余度

作者:贺玉娥; 刊名:黑龙江交通科技 上传者:陆凯捷

【摘要】针对目前桥梁设计冗余度过程中存在的问题,文章通过分析冗余度的基本内容、参数影响,提出了设计冗余度的原则方法.结果表明,要想提高桥梁工程结构设计的安全稳定性,可通过控制影响其功能作用的参数指标来实现.

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2016 年 第 11 期( 总第 273 期) 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No.11,2016 ( Sum No.273) 桥梁设计的冗余度 贺玉娥 ( 贵州省铜仁公路勘察设计院,贵州 铜仁 554300) 摘 要: 针对目前桥梁设计冗余度过程中存在的问题,文章通过分析冗余度的基本内容、参数影响,提出了设计冗余度的原则方法。结果表明,要想提高桥梁工程结构设计的安全稳定性,可通过控制影响其功能作 用的参数指标来实现。 关键词: 桥梁设计; 冗余度; 外部横向连接类型; 桥梁跨长 中图分类号: U442 文献标识码: C 文章编号:1008 -3383( 2016) 11 -0101 -02 收稿日期:2016 -07 -29 作者简介: 贺玉娥,女,湖北天门人,工程师,研究方向: 公路与桥梁。 1 桥梁工程设计的冗余度概述 冗余度是决定桥梁工程建设设计稳定性的关键。具体来说,冗余度是指储备桥梁结构强度以及承载力的重要依据。当桥梁工程的局部结构因外力受到了破坏,虽存在一定危险,但只要破坏的范围处在冗余度的范围内,则仍能保证工程整体的受荷载能力。换句话说,桥梁设计的冗余度就是将系统行为关联起来,进而实现整个桥梁系统的荷载能力有效性。然而,在实际设计过程中,桥梁冗余度容易与超静定次数进行混合使用,这是由于设计未在计算机上实现普及的问题。桥梁设计冗余度的系统系数是作用于构件承载力前的乘数,其与整个桥梁工程结构系统的荷载能力相关联。为实现整个桥梁计算系统的静力平衡,相关设计人员要把其与自由度数进行统一。对于形式不同的桥梁结构冗余度设计,研究人员要通过有限元程序来进行检验,以保证其适用性。由于系统系数是作用于整个冗余度设计体系中,因而相关设计人员要通过完善两方面内容来提升其作用价值,分别是,冗余度的计算方法及其作用于连续梁的上部结构。而在将该计算方法应用于连续梁的上部结构中时,主要是进行工字型和箱型截面的后张混凝土以及钢的设计。这样一来,桥梁工程的各个结构系统就能形成一个作用整体,进而实现每个部件的功能发挥。 2 影响桥梁设计冗余度的参数内容 2. 1 外部横向连接类型参数 由于桥梁的外部横向连接或横隔板是永久性的,这就使其成为直接决定着作用结构安全稳定性的关键因素。具体来说,不同的外部横向连接方式,均能够保证桥梁系统的横向传递能力。在实际的设计过程中,不同类型的外部横向连接或横隔板可以起到对冗余度提升的作用,他们之间也会相互影响,使得桥梁系统获得最优化的受力系统,从而 保证桥梁的安全性和稳固性。值得注意的是,外部横向连接和实心横隔板的连接设计必须适宜连接构件全屈服时的荷载状态。这样一来,桥梁工程结构设计就具备了可靠的受力系统。此外,对于 K 形外部横向连接来说,在某些特殊条件下,实心横隔板要比其对冗余度的提升效果更好。 2. 2 桥梁跨长参数 据大量研究表明,对于桥梁冗余度的设计,要想使不同跨长的桥梁达到相同的 R 值( 冗余度系数) ,就要适当的增加桥梁的外部横向连接。但实质上,桥梁跨长并不是影响桥梁结构冗余度设计的决定性因素。因而,相关设计人员无须对其进行过多的考虑。 2. 3 外部横向连接数量参数 从理论层面上,桥梁结构在受到损坏的最初阶段,混凝土桥面位置受到的荷载损坏,很难从梁结构损坏的区域传递到桥梁横向连接的位置上。因而,外部横向连接的数量参数将对桥梁结构的冗余度设计有效性造成很大的影响。以某双箱结合梁桥工程为例,当桥梁每一跨的外部横向连接数量越多,其相应的冗余度就越高。 3 优化桥梁设计冗余度的原则方

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