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实践累积真知 [复制链接]

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weixinyu 发表于 2016-1-20 10:12:23 |显示全部楼层 |          |
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实践累积真知——《美国联邦公路署正交异性钢桥设计施工和养护手册》背景、关键要素和经验教训

文/Myint Lwin

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       《美国联邦公路署正交异性钢桥设计、施工和养护手册》(以下简称“本手册”、“手册”)的编制,是用于补充并更新Roman Wolchuk先生编著、美国钢构协会1963年出版的《正交异性钢桥设计》。该手册涵盖桥梁分析、设计、详细设计、制造、试验、检验、评估和维修等各方面。此外,还包括材料、防腐、配比、连接几何学、焊接和架设流程等设计细节。手册中也采用各种案例研究和设计示例,来解释说明正交异性桥梁的各种设计和施工应用。该手册构成了AASHTO LRFD(美国国家公路与运输协会公路桥梁设计规范)有关正交异性桥梁最新设计规范的依据,最新的LRFD规范还体现了众多专家和工程专业人士的巨大贡献和审查意见。

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手册结构和内容

       该手册旨在收集并传播基于全球实践的现代正交异性钢桥面技术。重点强调正交异性钢桥的设计、详细设计和制造等一般受疲劳和断裂极限状态控制。为使这些结构发挥作用,需要在精确应力范围基础上得到的先进疲劳评估技术,而利用有限元分析(FEA)和/或原型试验,就能实现这一目的。最近几十年来,疲劳试验数据库大幅增长,为适当评估和详述抗疲劳强度提供了必要数据。该手册内容分为11章,覆盖正交异性钢桥工程有关的各项问题,包括桥梁分析、设计、详细设计、制造、试验、检验、评估、养护和维修等。

       第1章向读者介绍了各种正交异性钢桥面系统。用各种图表清晰展示了系统中所用的常用术语。讨论了正交异性钢桥面系统的各种优点,强调注意易疲劳细部和位置处的抗疲劳强度设计。本章还强调了磨损表面对正交异性钢桥面性能的重要意义。

       第2章着重介绍了几个来自美洲、欧洲、中东和亚洲的知名成功项目。探讨了从过去的项目中获得的经验教训,以便持续改进后续设计。还讨论了针对几个知名正交异性钢桥的案例研究,旨在学习了解这些桥梁中所采用的各种特性。案例研究示例中包括板桥梁、箱桥梁、悬跨桥梁、桥面板翻修和活动桥。

       第3章详细介绍了最近全球项目中所用的几何学设计,描述了形成最具性价比的耐用正交异性钢桥横切面的基本标准。讨论了肋板和桥面横梁(FB)比例、间距和跨度等面板几何学的详细布置标准。本章指出了开口肋板和闭口肋板系统桥梁和面板段布局中必须考虑的施工性、可用性和可检验性等重要因素。还讨论了建造模块化或标准化工段,以便加速桥梁施工的理念。

       第4章描述了正交异性钢桥工程分析所需的相关信息,包括基本特性和精练技术应用。本章主要着重于疲劳特性主题以及采用有限元分析(FEA)方法进行的疲劳应力评估。充分讨论了提高肋板-桥面横梁和肋板-桥面板连接处抗疲劳强度的国际研究和实践。本章还给出了推荐实践做法。

       第5章概括了利用荷载抗力系数设计法(LRFD)进行使用极限状态评估的正交异性钢桥上部结构整体设计的各种要求。结合AASHTO LRFD桥梁设计规范,讨论了包括荷载和荷载因素的各种设计规范。根据设计数据的可利用性,介绍了三大设计等级。一级设计因原有实验室试验数据或以前项目设计和详细设计的可利用性限制,只能基于少数或没有结构分析。二级设计基于一定的面板细节分析。三级设计则基于项目的精确三维分析,将应力精确至项目预期可达到的最精准程度。本章还给出了设计荷载和荷载组合。

       第6章着重讲述了材料、防腐、最小比例和连接几何学等方面的详细信息。强调了在详细设计中要加倍小心,避免因制造或焊接造成的应力集中现象的重要意义。同时还介绍了在详细设计决策过程中,与业主、制造者和承包商保持密切沟通对结构性能、经济性和施工性的重要意义。本章指出,防腐工作需着重在四个区域:桥面板顶部、桥面板裸露底部、闭口肋板内部、箱梁内部(适用时)。本章也介绍了面板