1 桥梁的必要性
桥梁对于一个国家的发展是很重要的,因为它可实现从一个地区到那些被水阻断的地区运输材料,因而保持社会发展所需重要物资的正常流动。在战争期间,物资被迅速地通过铁路桥运送到前线,桥梁通过公路及铁路把整个国家联结在一起,保证了人群、商品和其他必要物质的正常流动。桥梁的必要性可总结如下:
(1)桥可以在雨季或其他恶劣天气下使交通如常;
(2)桥提供交通便利;
(3)发展落后但农业发达的地区的发展主要依靠桥梁的存在;
(4)桥为人民创造更多的社会经济效益;
(5)在战时,桥可以使及军车快速移动。
2 现场调查
在桥梁兴建之前,应根据经济性和桥梁稳定性的要求等因素选定勘察并记录以下数据,从而决定建桥的可行性。
选择桥址需要考虑的因素如下:
(1)跨越河流的桥梁应与溪流或河水方向保持90角度,从而使桥长最短。
(2)河两台应有稳定的土质,顺直及良好的形状,这样可增加桥的稳定性并减少河水冲刷的可能性。若土质需要补强或其他处理,会使工程造价上升。
(3)所选定的桥址应是河道窄处并且水流顺直无波涡,河床宽度窄能减少桥长,这就意味着能减少建筑及维护费用,若水流是均匀平顺的,则易于防止冲刷。
(4)特别注意的是选址应远离河流易发生改迈之处。若桥已建成此桥就变得毫无意义。
(5)在接近河床高程处应有坚硬不易侵蚀的地层或岩层。
(6)在道路引道处不应有急弯。
3 应搜集的初步数据
负责桥梁调查的工程师应在建桥之前搜集以下数据
(1)文通量与交通性质:水仅是现在的交通量及交通性质,同时包括未来10年可预计交通量。桥长及桥型的确定依据这些数据。
(2)水流速度及最肩洪水位:桥梁泄水能力取决于水的流速。此数据有助于设计航道尺寸及墩的厚度。常水位及洪水位下的流速可用测速仪及测速扦来测定。最高洪水位可用于桥梁工程师选定安全高度,这里的安全高度是指最高洪水位以上的行车道的高度。它对于防止桥梁在洪水期间被冲毁是必要的。
(3)汇水面积:指河流支流所流经的区域,这对于计算水流的流量是必要的。
(4)土的强度和土质、植被的范围和种类:桥墩与桥台的基础深度取决于土的强度。土的强度可通过在多处取土并试验土样获得,植被范围及种类应与气候条件一起记录下来。
(5)洪水发生频率及雨水明细:洪水频率是一个很重要的出素,因为大多数桥梁都按50年一遇的洪水频率来设计。还应该为将来的设计确定降雨量和最大洪水高度。
(6)冲刷深度:对于大流量和高流速对河床造成的侵蚀,即冲刷深度的调查,对墩台设计埋深值的确定有很大关系。因此,在最高洪水位下河床的冲刷范围应根据设计来确定。
4 术语
(1)跨度:两支点中心之间的距离。
(2)涵洞:是跨度不大子6m的小桥。
(3)最高洪水位:有记载的河流及水流的最高的洪水水位。
(4)一般洪水位(oFL):每年发生的一般洪水水位。
(5)低水位(LwL):枉枯水期时的最低水位。
(6)河道:允许最大洪水在桥下排拽,而不增加危险临界流速的扑放区域,称为河道。
(7)雍水:由于桥的施工导致河道中水流断面收缩。当水在桥下通过时产生水位高于常水他的现象,这种水位上升称为雍水。
(8)安全高度:在最高洪水位与最低处路面路拱高程的差值被称为安全高度。
(9)净空高度:在车辆或船只的最高点与任何突出的桥部件最低点之间的垂直距离。
(10)桥长:桥结构的长度一般作为全长,全长是沿桥中心线从桥头测至桥尾的长度。
(11)高架桥:像桥那样承担着公路或铁路的连续结构16徘架替代实体桥墩,一般由多跨组成跨越无水河谷。
(12)浸水桥:是—种允许洪水从桥上浸过的桥梁。它用于次要线路以降低横向徘水结构的I程费用。 —般设有低水位水流的排水孔。
5 桥的分类
5.1 根据预期的服务功能划分
桥梁可分为临时桥和水久桥。
(1)临时桥:以低造价修建并维护,且使用年限短的桥梁,因此被称为
造价临时桥梁,如木桥。
(2)永久桥:为南造价修建和维护的桥梁,一般有较长的使用寿命。这种桥梁建成后可使用几个世纪,如钢桥及钢筋混凝土桥。
5.2 根据行车道位置划分
与结构物高程和商洪水位排水相关,桥可划分为:
(1)上承式桥:当桥面铺装层即车辆通行的部分支承在桥梁上部结构的上面,即桥梁上部结构在最大洪水位与桥面高程之间时,此种桥称为上承式桥。
(2)下承式桥:桥面铺装层支撑在上部结构的下面,即桥梁上部结构完全处于桥面高程之上的桥被称为下承式桥。
(3)中承桥:当桥梁上部结构部分在桥面高程的上面桥,这种桥梁是介于上承式桥和下承式桥之间的中间形式。
5.3 按材料划分桥梁
(1)木桥
(2)圬工桥
(3)钢桥
(4)钢筋混凝土桥梁
(5)预应力混凝土桥梁
5.4 移动式桥
移动式桥是为了给航船提供水道而修建的,桥的上部结构设计成可以移动的形式,以达到必须的宽度和净空以使船只通过。以下为开启式桥的常见形式:垂直升降桥,开合式桥,旋开式桥。
5.5 涵洞
涵洞是一个完全封闭的排水或过水结构,它常常埋在公路及铁路之下,它的跨径一般小于6m,一般为箱涵,管涵及拱涵。
箱涵由一个或多个方形或矩形断面组成,一般由钢筋泥凝土或圬工制成,但钢筋混凝土应用较广,当跨径小于4m时,采用箱涵,对于管涵,钢筋混凝土箱涵是一个便宜的代替品,墩台、上下板都全部一致挠筑。
对于小型排水通道,管涵是虽经济的,常做成直径小于1.8m,管涵一般由因钢和钢筋混凝土制成,若土的强度低于要求强度时,管涵应外包一层混凝土,如果水量大时,应采用多道涵管。
对于2—3m的小路径排水结构,应采用砖石污工或很凝土墙的拱洒,依据荷载,路径和构造物种类,拱涵厚度可以为20-50cm之间,在拱顶以上,应保证铺设至少45cm土层。
6 一个不能被处理的过程
设计是一种激烈的个人行为。一个极端是,一些人相信设计以熟练的直觉为中心,并且在设计过程中缺乏广泛地考虑,这种情况是非常危险的;如果我们试图了解正在进行的东西,也许创造性的灵感就会消失了。“像魔术帅一样的设计者”这条原理.有时保“黑箱”学校一样,意味着设计是不可能被教会的或者具体化的。学生们只能通过天赋和著名学者的熏陶才能获得这项技能。因为我们不能描述这一过程,学生当然不能将其输人计算机。相反,“白箱”学校把设计看作一项可教授的学科,拥有可以提高水平的公认方法和步骤。
在由研究者提出的许多的设计模型中,大多数都认可它包括三个明确的步骤,即分析问题、形成一个解决方案以及比照预想的目标来评估结论。大多数也认可这一顺序并非线性的,而是循环的。所以评估的结果引向对问题(分析)的重新估计并且获得一个新的解决方案,逐步地从一般的方案细化到具体的内容。确实建筑设计是一项极度复杂的过程。建筑师是解决方案一指导方向的设计者。甚至在分析真正开始之前,他们以最对能快的速度提出设计方案,这是一种了解问题的方式。他们试图在很早的阶段就完成设计方案并且在很晚的阶段才重新进行综合;许多建筑师在向他的委托人解释为什么他提出的方案同上次会议(所有的事情已经明显确定下来了)有很大的改变时都很尴尬。建筑师们也不遵循从概念设计到细节的顺序模式,经常发现他们在确定窗户的位置之前已经在考虑窗户的细节。Ni9elcf。路引用的研究指出城市规划者和工程师通常按照良好的次序进行工作(“决策领域的分明的层次?旦设计者在一个层次上作了决定,它将导致在较低层次上一整套的明确的方案等等”),建筑师展现出来的东西就比较混乱(“几乎每个决定都受之前已经过去的和至今未到来的事物的影响”)。
因而,建筑上的设计过程并不像那些可以简单地自动地由计算机进行处理的事情。我们水可能简单的输入一条命令就获得建筑的设计。这对于建筑师来说听起来像是好消息;没有人喜欢脱离生活过得像自动化设备一样。另一方面,把设计当作无法与别人进行交流的个人内在过程也是不可行的:复杂的工程需要多名设计人员,因此将设计过程客观化(和具体化)是很重要的,一些清单,例如英国皇家不列额建筑师协会的工作计划,已经尝试在设计过程中加入一些规则。如果想要让计算机在设计中扮演一定角色,使CAD代表计算机辅助设计而不是计算机辅助画图,我们至少需要将一些设计过程具体化(但是不需要太严格)。