學士橋梁工程優(yōu)秀畢業(yè)設計-m預應力簡支空心板5

PAGE8-河北工業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯學院：土木工程學院系（專業(yè)）：土木工程（交通土建方向）姓名：Havid學號：031***外文出處：JournalofConstructionalSteelResearch58（2002）99–130附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：簽名：年月日附件1：外文資料翻譯譯文鋼∕混凝土復合橋梁新技術Shun-ichiNakamura,YoshiyukiMomiyama,TetsuyaHosaka,KojiHomma摘要：鋼材有很高的抗拉強度，抗壓彎能力卻相對較弱。但是，當鋼材與混凝土結(jié)合時，其抵抗屈曲的能力就會增強，從而不再需要繁重的加勁裝置。這就使得鋼構橋?qū)τ诨炷翗蚨愿咏?jīng)濟、更具競爭力。在日本，鋼∕混凝土復合橋的新型結(jié)構體系已被積極嘗試和發(fā)展，本文中提出了幾種當前的橋梁課題。將混凝土填充到梁中而成的鋼∕混凝土復合橋的新設想也在本文中介紹，經(jīng)過理論分析、試驗和試用方案設計，證明它是可行和經(jīng)濟的。關鍵詞：日本；鋼∕混凝土復合橋；混合結(jié)構；鋼管混凝土；大梁與橋墩間連接；整體式墩臺；滾軋H型鋼；組合式斜拉橋；拱橋。論文大綱：1.簡介2.鋼管混凝土：2.1.結(jié)構形式；2.2.試驗；2.3.架設3.鋼箱梁連接的拱圈混凝土橋：3.1.結(jié)構形式；3.2.連接；3.3.架設4.混凝土橋墩緊密連接的鋼梁：4.1.結(jié)構形式；4.2.試驗；4.3.架設5.整體式橋墩橋梁：5.1結(jié)構形式；5.2.剛性連接的設計和試驗；5.3.橋梁位移的現(xiàn)場測量6.未來復合式橋梁的新設想：6.1.帶有鋼管混凝土梁的斜拉橋；6.2.帶有滾軋H型鋼的復合式橋；6.3.部分混凝土填充的I型鋼梁7.結(jié)語，參考文獻簡介：在日本，預應力混凝土橋已經(jīng)大大提高了橋的跨徑，他正逐漸成為鋼構橋的有力競爭者。因此需要對鋼構橋提出新的設想，已恢復它的競爭力。鋼板有很高的抗拉強度，但對于壓力引起的彎曲的抵抗能力卻相對較弱，需要提高其硬度和強度。然而，當鋼板與混凝土結(jié)合時，其抵抗彎曲的能力增長而且避免了自重較大的高強材料，這就使得鋼構橋相對混凝土橋來說更經(jīng)濟更有競爭力。另外，相對混凝土橋而言，鋼∕混凝土復合橋自重小、質(zhì)量更能保證、架設更簡易更快速。同時復合式橋被認為能夠減輕噪音和震動，因而更利于環(huán)保。本篇論文介紹了新型鋼∕混凝土復合式橋梁在日本的發(fā)展：一個采用鋼管混凝土結(jié)構的新建鐵路橋體系，它的拱背PC梁與跨中的鋼箱梁連接，一個鋼板梁橋與RC橋墩連接而另一個鋼板梁橋一個整體橋墩連接。這些新橋的結(jié)構形式、實驗、設計和架設會被闡述。在這篇論文中，采用鋼管混凝土和滾軋H型鋼梁的新型結(jié)構體系也被提出和探討?；炷撂畛涞戒摴芑蜾撓洳糠趾篌w系具有了較高強度和韌性，因為填充的混凝土限制了鋼板的局部彎曲變形。鋼廠產(chǎn)品比如鋼管、H型鋼梁或冷加工構件，在制作過程中能夠減少焊接的工程量，從而降低了制作成本?；谶@些概念，Nakamura提出了幾種新的結(jié)構形式，一些新設想在本文中將被介紹：應用鋼管的斜拉橋、應用滾軋H型鋼梁的復合橋、部分填充混凝土的I型鋼梁。鋼管混凝土梁：2.1.結(jié)構形式一種以鋼管作為主梁的的新型鐵路橋體系已經(jīng)被提出，如圖1所示。鋼管梁內(nèi)填充混凝土以提高其抗彎強度，防止鋼板在彎壓應力下發(fā)生局部屈曲。鋼管混凝土梁亦可望減小火車引起的噪音和震動，而這是鋼梁鐵路橋的主要缺點。圖1.鋼管混凝土梁橋鋼管梁以不同的混凝土材料填充，這取決于沿跨徑方向的位置，如圖2所示。中部支撐附近的管梁由密度大約是1.5的輕質(zhì)骨料的混凝土填充，而在跨中附近則填充加氣砂漿以減輕自重。加氣砂漿是將氣泡混入輕質(zhì)砂漿，這樣其密度大約降低至1.0。圖2.復合梁的概念在跨中正彎矩區(qū)域，梁預計作為復合梁工作?；炷涟逵晒芰褐危⑶以诠芰喉敳坎捎寐菟ɑ蚝附舆B接在一起。在中間支座附近的負彎矩區(qū)域，混凝土板開始承受張拉力，而此時只有配筋抵抗張拉應力。為抑制混凝土板裂縫的出現(xiàn)，須配置足量的高強鋼筋，而且抗剪連接器都與管梁焊接在一起，如圖2所示?？辜暨B接器采用帶有孔洞的鋼板，它比螺栓連接有更高的抗剪能力。此外，鋼纖與混凝土結(jié)合抑制了裂縫的出現(xiàn)，因而提高了混凝土板的耐久性。鋼管在鋼廠生產(chǎn)，這就使得其應用到橋梁上時只有少量的焊接工作。因此，與傳統(tǒng)的鋼板梁相比，它是更經(jīng)濟的。這是由于傳統(tǒng)鋼板梁的腹板和翼緣都是焊接的，而且還有許多加勁結(jié)構也要焊接到腹板上。2.2.試驗為確保這種新型結(jié)構的可行性并建立設計方案，人們進行了試驗[3]。在這部分將介紹兩個系列試驗。正如前一部分所講，鋼管梁中以不同的混凝土材料填充。試驗研究了鋼管混凝土梁的抗彎強度和性能。范例如圖3所示，PH-1表示管梁，PH-2、3、4分別表示填充了抗壓強度為0.29、0.98、4.9MPa加氣砂漿的管梁，PH-5、6分別表示填充了抗壓強度是29.4MPa的輕質(zhì)混凝土和常規(guī)混凝土的管梁。圖3.試驗構件圖4.加載和撓曲試驗結(jié)果由試驗得出的彎矩和撓度的關系如圖4所示。鋼管梁PH-1所能承擔的外加荷載在最大值出現(xiàn)后減小。示例中填充普通混凝土和輕質(zhì)混凝土的管梁PH-5、PH-6比PH-1有更高的抗彎強度。它們表現(xiàn)出了良好的延性，并且在其極限值出現(xiàn)后撓度值沒有降低。填充加氣砂漿的管梁表現(xiàn)出來的抗彎強度和撓度特性介于PH-1和PH-6之間。示例中PH-3、PH-4的特性與PH-1接近，然而PH-4具有更高的強度和延性。由試驗可知，由于所謂的填充混凝土的限制作用，混凝土鋼管梁具有很高的抗彎拉強度。填充混凝土扮演了重要的角色，它限制了鋼管的局部屈曲，提高了其抗彎曲能力。這個結(jié)果使填充混凝土的強度可望達到5MPa。鋼管混凝土被預期能減小噪音和火車引起的震動程度。各種梁構件的噪聲和震動級別可由出鋼裝置測定，這種裝置由五個每個重500克的鐵錘組成。這五個鐵錘不斷的擊打樣品混凝土的頂部，它們用繩子系著兩側(cè)從剛架上懸掛下來。噪聲由三個擴音裝置收集而振動由一個加速計測量。示例由圖5給出：鋼板梁，與混凝土板結(jié)合的鋼板梁，鋼管，混凝土填充的雙鋼管，混凝土填充的鋼管，RC大梁。圖5.試驗構件圖6.噪聲和振動級別與試驗樣本相距0.1m的擴音裝置收集到的噪聲和表面加速度水平在圖6種示出。各樣本都表現(xiàn)出了不同的噪聲和加速度等級，但二者都與各自的情況相對應。非組合的鋼構件比組合鋼構件具有更高的噪聲和加速度級別。鋼管混凝土PN3和PN5有望與混凝土構件PN6達到同樣好的效果。這些試驗證明，混凝土或砂漿填充物能夠降低鋼管梁的噪聲和振動級別。2.3.架設這個新型橋梁系統(tǒng)被提議在“新干線”（日本的高速鐵路）中采用，并將在2000年最終完成。這座橋由三跨連續(xù)梁組成，跨徑34-36m，管梁直徑1.3m，最大管壁厚度22mm，抗拉強度約500MPa。這座在建的橋如圖7、圖8所示。該橋位于重腐蝕區(qū)，鋼管梁采用新型抗腐蝕鋼材制成。這種新鋼材中加入了3%的鎳金屬，這就有望達到較高的防腐蝕保護作用，甚至可用于海水環(huán)境中。這層穩(wěn)定的防腐層是在制作過程中均鋪產(chǎn)生的。螺栓和抗剪連接構件被焊接在鋼管梁上。經(jīng)試驗證實，鋼管梁上的抗剪連接構件與平板翼緣上的那些連接構件具有相同的抗剪強度[3]。所有鋼管梁的安裝接頭均在現(xiàn)場焊接完成。這可以避免使用搭接板和高強拉力螺栓，從而減小鋼結(jié)構的自重，同時使得構件表面光滑，令其有較高的抗腐蝕性和美觀性。鋼管梁先焊接內(nèi)部再焊接外部。當焊接內(nèi)部時，電焊工要仔細做好通風的準備工作。焊接部位要進行超聲波檢測和X光檢測。圖7.在建中的鋼管梁的上部圖圖8.在建中鋼管梁的側(cè)面圖在跨中附近為提高混凝土板的耐久性在其中加入鋼纖，嵌入鋼纖的數(shù)量是混凝土板重的1%。板狀混凝土的抗壓強度是35MPa，填充混凝土和輕質(zhì)混凝土都是27MPa，填充加氣砂漿是5MPa。完整的橋梁結(jié)構如圖9所示。它看起來與傳統(tǒng)的鋼構橋是不同的，但卻較為美觀。該橋制作和建造過程持續(xù)了15個月，總重只有常規(guī)混凝土橋的一半，而且其造價要比常規(guī)鐵路橋低很多。從這項研究可以斷定，這種新型鐵路橋系統(tǒng)是可行的和經(jīng)濟的。圖9.完工后的鋼管梁橋圖3.鋼箱梁連接的拱圈混凝土橋：3.1.結(jié)構形式；3.2.連接；3.3.架設。4.混凝土橋墩緊密連接的鋼梁：4.1.結(jié)構形式；4.2.試驗；4.3.架設。5.整體式橋墩橋梁：5.1結(jié)構形式；5.2.剛性連接的設計和試驗；5.3.橋梁位移的現(xiàn)場測量。6.未來復合式橋梁的新設想：6.1.帶有鋼管混凝土梁的斜拉橋；6.2.帶有滾軋H型鋼的復合式橋；6.3.部分混凝土填充的I型鋼梁。（注：3至6條具體內(nèi)容翻譯省略。）7.結(jié)論：本文介紹了幾種在日本建造的新型鋼∕混凝土復合橋梁，也介紹了采用混凝土填充鋼梁形式的復合橋的新設想。主要結(jié)論如下：鋼梁在壓力作用下相對容易被破壞，但是，鋼管混凝土梁和部分填充I型梁能夠很好的改善抗彎拉強度，因為填充混凝土限制了鋼板在壓力下的局部屈曲。鋼梁構件以一個鑄模形式工作，這使得混凝土更易工作。混凝土填充鋼梁也可以減小噪聲和交通引起的橋梁振動級別。鋼廠產(chǎn)品比如鋼管、H型鋼梁等，能夠充分降低工廠焊接的工程量，因而能降低制作成本。采用鋼管和H型鋼梁的新型復合橋也被介紹，其可行性也被試驗和個案研究所闡明。當鋼梁與RC橋墩或普通橋墩牢牢地聯(lián)接在一起時，其對于地震力的抵抗能力有改善，可以有預防大梁的跌落。在這種剛架橋中不必再使用支撐墊塊和伸縮縫，這就降低了日常維護的費用。當鋼梁與混凝土結(jié)合時，一般會增大其自重，但這并非總是不利。自重可以有效抑制端承處的翹起，改善斜拉橋的平衡狀況。參考文獻：1.S.Nakamura.令鋼橋更經(jīng)濟的設計策略.J.結(jié)構鋼研究4648(1998).2.NakamuraS.鋼/混凝土復合橋梁新型結(jié)構形式.國際結(jié)構工程，J.IABSE2000:10(1);45–50.3.HosakaT,NakamuraS,UmeharaR,NishiumiK.采用鋼管混凝土的新型鐵路橋體系的設計和試驗.IABSE研究會，1997:367–372.4.HiranoM,IkedaH,KasugaiA,KomatsuH.復合式拱橋.FibSIMPOSIUM,1999.5.A.Ogawa，T.Matsuda，A.Kasuga.神戶附近的Tsukuhara特大橋.國際結(jié)構工程83（1998）.6.A.Ogawa，A.Kasuga.日本特大橋.FIPnotes2(1998).7.MatsumotoM,YagiT.兩側(cè)梁斜拉橋的空氣穩(wěn)定性.國家第十五風工程學研討會學報，1998:389–394.HYPERLINK"/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V3T-44RNMGP-4&_user=1529297&_coverDate=01%2F31%2F2002&_alid=563492559&_rdoc=7&_fmt=full&_orig=search&_cdi=5739&_sort=