高清PDF《钢箱混凝土组合拱桥》周志祥 范亮 著 2014年版

内容提要
本书基于保持传统混凝土拱桥实用,经济,美观,耐久的优势,克服其施工风险大和结构延性差等缺陷的目的,探索了山区条件下拱桥建设的适宜结构体系和施工技术,提出了在适宜条件下具有综合优势的钢箱―混凝土组合拱桥,阐述了其结构原理,施工技术及优缺点;提出钢箱与混凝土结合的PBH剪力联结构造,依据试验研究和理论分析建立了其分析方法和抗剪强度计算公式;开展了钢箱一混凝土组合构件的压弯性能试验研究,论述了从加载到破坏的全过程结构行为,建立了其承载能力计算公式;以图文并茂的方式闲述了钢箱─混凝土组合拱的主要构造细节;给出了钢箱一混凝土组合拱桥在三座桥梁中的应用实例。
本书可供从事桥梁相关工作的工程技术人员,学者参考使用.也可作为相关专业学生的教学参考书。

前言
Foreword
拱桥起源于人们模仿石灰岩溶洞中天然形成的“天生桥”,是人类历史上最先发展的桥型之一。拱桥在我国具有悠久的历史,从古代不足10m跨径的石拱桥发展到目前超过500m跨径的特大跨拱桥,是历代匠人,技工、专家和学者们智慧和勤劳的结晶。混凝土拱桥具有实用、经济、美观,耐久的突出优势,尤其适宜于山区地形,曾于20世纪后半叶在西部山区的大中跨径桥梁建设中占居主导地位。在2000 年前后,混凝土拱桥的实际应用逐渐减少,以致目前已趋于不用。而与此同时,混凝土连续刚构桥的实际应用却得到迅猛发展。事实上,混凝土拱桥较同跨径混凝土连续刚构桥的工程造价通常约低30% ,而混凝土连续刚构桥还普遍存在纵、横、斜向开裂和后期挠度过大的病害。那么,混凝土拱桥为什么会落到“趋于不用”的境地?笔者带着这一问题进行了调研和思考,主要认识有两点:一是混凝土主拱结构无论是采用搭架现浇还是采用预制节段吊装成拱,施工安全风险均较大且风险期长;二是受压混凝土主拱结构的破坏具有明显的脆性,对结构缺陷和意外作用相对敏感;相反,混凝土连续刚构桥无论在施工阶段还是使用阶段发生垮塌事故的安全风险均较小,对结构缺陷和意外作用的敏感度较低,如至今尚无存在严重裂缝和过大挠度的混凝土连续刚构桥发生垮塌导致重大人员伤亡的案例。
在目前国内对安全、质量及民生问题空前重视的政策环境下,混凝土拱桥存在的上述问题严重妨碍了其在大、中跨径桥梁中的应用和发展,设计方往往被迫选择高墩多跨简支梁桥、连续刚构桥或斜拉桥等桥型,虽然会明显增加桥梁建设和维护成本,但却相对安全。为此,笔者及其研究团队进行了多年不懈的努力，希望探索出既保持传统混凝土拱桥主要优点,又能克服其主要缺点的新型拱桥结构体系和施工技术。
本书共分为八章。第1章针对传统混凝土拱桥施工安全风险大和结构延性差的问题,探索并实践了混凝土八字形刚架拱桥,提出并研究了中段微弯八字形组合结构拱桥;第2章针对八字形拱桥的力学性能和施工工艺问题,提出外形与常规拱桥一致的钢箱—混凝土组合拱桥,阐述了其结构原理、施工技术及优缺点;第3章在已有PBL剪力键的基础上,针对钢箱—混凝土组合拱的构造特点，提出了钢箱与混凝土结合的PBH剪力联结构造,开展了PBH 剪力键关于荷载—滑移曲线及抗剪刚度,屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的试验研究;第4章研究建立了钢板—混凝土滑移的本构关系,分析讨论了PBH剪力联结构造的破坏模式,初步建立了PBH 剪力联结构造的荷载─滑移本构关系和承载力计算公式;第5章开展了钢箱━混凝土偏压构件受载性能试验研究,研究了钢箱—混凝土组合压弯构件中约束混凝土的本构模型,探讨了考虑界面滑移的钢箱—混凝土组合压弯构件全过程分析方法;第6章分析了影响钢箱—混凝土偏压构件承载力的主要因素,提出了大偏压破坏与小偏压破坏的判据,推导了其正截面承载力计算公式;第7章分别讨论了钢箱拱肋截面形式、节段划分、纵向加劲肋和横隔板的构造,钢箱拱肋变高度的位置选择、强化加劲肋的设置、区域内钢筋构造及混凝土的过渡方式,钢箱节段对接构造、拱肋合龙段构造、钢箱与混凝土的联结钢筋构造,拱上立柱、横系梁与钢箱拱肋的联结构造,转动饺构造及其力学性能分析;第8章分别从桥梁总体情况、设计概要、施工技术、监测与控制、效益比较几方面介绍了钢箱—混凝土组合拱桥在工程中的应用情况。
本书中的项目研究得到国家自然科学基金项目(51078373)“钢箱—混凝土组合拱结构性能与分析方法研究”、国家自然科学基金项目(51308571)“钢箱一混凝土组合结构PBH 剪力连接件的传力机制与疲劳性能研究”和交通运输部西部交通建设项目(2006 318814 48)“钢—混凝土组合拱桥竖转设计与施工关键技术研究”的支持,还先后得到交通运输部、重庆市交通委员会、重庆市公路局、江津区交通委员会、万盛区交通委员会,遂宁市交通运输局等单位相关专家和领导的支持和帮助,尤其是郑皆连院士、范文理教授对本书编写给予了悉心指导和帮助,重庆市交通委员会乔墩研究员及重庆交通大学的周建庭、高燕梅、吴海军、张江涛、徐勇等老师和王邵锐、李永久、丁小戈、周胜怡、许华东、贺鹏等研究生参与了其中的一些研究工作。在此谨向所有参与本书工作及给予支持、指导、关心和帮助的单位领导，专家和个人致以真诚的感谢,同时感谢人民交通出版社对木书撰写和出版给予的大力支持。
本书是笔者及课题组师生针对传统混凝土拱桥所遇到的实际问题,在国内外大量已有研究成果的基础上开展的一些探索工作,谬误之处在所难免,恳请同行读者们批评指正。

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