桥梁工程中的连接与约束获奖科研报告

桥梁工程中的连接与约束获奖科研报告【摘要】连接与约束在桥梁结构体系中是和构件一样不可或缺的一部分，是构件之间相互约束与传力以及限制桥梁变位的主要装置.本文中主要概括了桥梁工程中连接与约束的一些认识，同时对其他的连接与约束进行了研究，列举了桥梁工程中还可以改进的连接与约束.桥梁中的连接与约束在未来的发展是多方面的，其设计理念的改变，材料科学的发展和施工技术的改进都将引领构件的发展改进.对桥梁设计和旧桥改造方面本文也作了一定程度的研究.

【关键词】连接与约束;桥梁工程

1.对连接与约束的认识

构件连接保证了力在各构件之间的传递，并使各构件能够共同受力、协同变形;约束是限制构件或结构全部或者部分方向自由运动的装置。桥梁结构的整体性是靠连接与约束共同来组建的。

结构体系内部连接方式是指构件之间的相互约束关系，这种约束时由构造来实现的。因此，连接是一种传力构造，包括同种构件之间的连接与不同构件之间连接。桥梁中的连接主要有牛脚，拱梁连接，斜拉桥拉索锚固和悬索桥中的鞍座，主缆与梁，锚碇已经吊杆的连接等。

支座是各种类型约束在桥梁中最基本的表现形式。桥梁支座主要用于约束桥梁上部结构构件与桥梁墩，台之间位移，按照支座的约束方向可简化为光滑面或光滑铰链约束。按受力特性可以分为两大类：固定支座，能传递竖向力和水平力;活动支座，只能传递竖向力[1]。

2.其他方式的连接

（1）刚度滞后型连接件是一种新型的连接件形式。在负弯矩区组合梁，通过削弱钢梁与混凝土板之间的连接程度，可以降低混凝土板的拉应力。由此，国内外学者致力于研发一种能够滞后发挥抗剪作用的连接件，称之为刚度滞后型连接件。这种连接件可以是焊钉或者型钢，在焊钉或型钢外围包裹聚乙烯泡沫塑料或树脂材料。这类连接件的初期变形能力主要由连接件外所包裹材料的厚度所决定，在桥面板安装时需要合理调整连接件的位置，在使用阶段界面滑移相对较小，外围包围材料通过自身变形使得内部连接件不承担剪力，当界面滑移增大后，包裹材料内部连接件因与混凝土接触后抗剪刚度及承载能力将迅速增大[3]。

（2）高强螺栓连接件由日本学者提出，主要用于采用预制桥面板的组合梁桥。相对于普通螺栓，高强螺栓预紧后可防止混凝土与钢梁间在使用荷载下发生滑移。当采用摩擦型高强螺栓作为连接件时，高强螺栓在后续桥梁养护期间需要定期进行张拉，以弥补使用过程中的预应力损失。另一方面，如果只采用高强度螺栓作为连接件时，所需要的连接件数量较多，而螺栓因为有最小间距的限制而不能设置过多，同时施工中对混凝土板制孔精度要求较高，目前高强螺栓连接件在我国尚未得到广泛应用。

3.连接存在的危害及保护措施

（1）牛腿连接处下部局部受压破坏或者垫层年久发生老化;

（2）索塔锚固处会由于气候条件发生化学腐蚀、锈蚀，可设置保护套或涂抹防腐油漆等措施;

（3）錨固螺栓处会由于长期受力而出现松弛现象，需定期勘察，防止松动;

（4）一些滑动连接构件由于长期的使用而出现磨损，应注意保护油漆表面，喷光固化耐磨漆;

4.桥梁工程中对连接的改进

（1）系杆拱桥在我国建筑中扮演着重要的角色，其拱肋和系梁采用混凝土或钢管混凝土构件构成，其吊杆则采用钢绞线或平行钢丝构成。吊杆受力不均，钢绞线受到腐蚀等病害日渐突出。所以采用双吊杆即把原单吊杆设置成双杆形式，两杆空间距离，杆与拱肋，杆与主梁连接都很近，形成以组合受力的形式。双吊杆的受力形式相比较于单吊杆更加均与，同时也能增加其疲劳寿命，可以实现一吊杆发生意外时，另一吊杆依然能满足其结构受力和使用功能。但在采用单吊杆体系的时候，很容易引起连锁反应，可能导致全桥的整体破坏没，所以采用双吊杆体系的桥梁安全性能够显著的提高，这就说明了当桥梁的连接与约束收到一定外部因素影响时会有更多的安全预留空间，能够保证桥梁使用寿命的延长和人的通行安全[2]。

（2）牛脚连接具有横向传力明确的优点，但也存在传递荷载方向单一的不足，建议将牛脚按照从右侧向左侧方向布置，加强铺装层的横向连接作用，克服扭脚连接在构造上的不足。

5.对桥梁设计与旧桥改造的启发

构件间只有相互连接起来，力才能在整体结构上分散传递，可以提高整个构件的整体性。采用最简单的力的传递模式进行桥梁设计，对于桥梁使用中出现的问题，除了建筑材料的质量问题外，其他关于力的问题可以寻找最简单的方法解决。利用力学数学的基本原理，对结构进行分析，对各个物理