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1、第18卷第4期广东工业大学学报Vol18No42001年12月JournalofGuangdongUniversityofTechnologyDecember2001计算机在桥梁设计中的应用刘集纯,王昌武(华中科技大学交通学院,湖北武汉,430074)摘要:简述了桥梁工程的发展情况,及计算机在桥梁设计中应用的优越性分析了传统电算方法的缺点,指出面向对象的方法是桥梁设计软件开发的发展方向关键词:桥梁工程;电算;桥梁设计中图分类号:U442文献标识码:A文章编号:10077162(2
2、001)040044061桥梁工程的发展11桥梁跨度的发展本世纪以来,人类社会先后经历了工业革命、以及各种高新技术为主体的产业革命浪潮的冲击,使社会的各个领域发生了深刻的变革,我们所关注的桥梁工程领域也因此获得了重大发展以悬索桥、斜拉桥为主的大跨度桥梁技术获得飞速发展悬索桥跨度从威廉斯堡桥(主跨438m,美国,1903年)至明石海峡大桥(主跨1991m,日本,1998年)增加了4倍,斜拉桥从斯特伦[1]松德桥(主跨183m,瑞典,1955年)至多多罗大桥(主跨890m,日本,1998年)上升5倍
3、拱桥是一种古老的桥型,本世纪中由于新型建材钢、钢筋混凝土的出现使之焕发出新的生机本世纪初,钢拱桥在西方工业社会兴起,30年代就创下了拱桥跨度记录(美国奇尔文科公路桥,跨度504m;澳大利亚悉尼港公铁两用桥,跨度503m),并于50年代达到建设高峰,1972年美国改写了钢拱桥记录(新河公路桥,跨度518m)70年代起,出现拱桥建设的第2次高潮,混凝土拱桥得以普及,我国出现了轻型化的双曲拱桥、肋拱桥、桁架拱桥,并于1997年创造了钢管混凝土拱桥的新记录(万县长江大桥,跨度420m)本世纪初叶,当钢拱桥飞速发展
4、的同时,钢桁梁铁路桥也风靡于欧美工业发达国家于1917年先后建造了3座创记录的钢桁梁桥,分别为:美国都会桥(跨度220m,简支桁梁),加拿大魁伯克桥(跨度549m悬臂桁梁)及美国赛欧特维尔桥(跨度236m,连续桁梁)80年代日本的与岛桥(跨245m)刷新了连续桁梁的记录二战结束后,西欧开始推广预应力技术,预应力混凝土梁式桥迅速发展并最终成为本世纪桥梁的主流诸如预应力混凝土T构、连续梁、桁梁、大跨度简支梁等桥型在城市高架道路、高速公路中占据着主导地位如南昆铁路贵州兴义清水河预应力混凝土连续钢构桥(199
5、6年建成,主跨128m,桥高182m,墩高100m,为世界第三高铁路桥墩):广东虎门珠江公路预应力混凝[2]土连续钢构桥(1996年建成,主跨270m列当时同类桥梁世界第一)收稿日期:20010803作者简介:刘集纯(1964),男,讲师,现在广东工业大学工作,主要研究方向为桥梁勘测、设计及其计算机应用第4期刘集纯:计算机在桥梁设计中的应用451.2基础的新工艺随着上部结构的迅猛发展,必然给下部结构和基础提出更高的要求除传统基础类型如开挖、沉井、桩、沉箱仍广泛应用于一般条件下的桩桥基外,又发展了以
6、下领域的应用工艺:(1)陆上基础:以开挖为主要施工方法,在习惯采用的钢板桩基坑围护之外,发展了井点降水,用水泵及开管道降低地下水位,以利开挖;用地下连续壁支护有地下水的较深基坑;用喷射混凝土结合锚杆支撑土壁;用光面爆破技术减少岩内基坑开挖量等工艺在严寒地区利用天然冷冻布置,使开挖能经济方便地进行(2)水中基础:利用栈桥、浮船组,自升式工作平台等建立水上工作面;发展了水下爆破、水下切削、水下打桩等机具及工艺准备水下支承面;用井筒内抛石灌浆代替水下灌注混凝土;用塑料软管代替刚性水下导管灌注水下导管灌注水下混凝土
7、,高质量完成水下浇注工作等此外又采用大型吊机整体吊放沉井井筒外壳,一次落底,到达稳定河床,减少海上基础施工的时间与风险(3)地下基础:采用各种钻孔机具及扩大钻孔设施形成大、小直径的地下支承柱更利用钻孔深入岩体,避免岩面不平及起伏,使支承力分布到岩层纵深范围(4)由于工艺的革新,基础结构也由过去的重型实体构造为主的设计,增加了大型管柱高桩承台(多柱式基础)及小柔性高桩承台等型式(5)由于在广阔海域内建造桥梁基础,发展了很多深水现代光学、声学及电气、电子仪表机具,使勘测手段有了很大的提高,能保证定位的精确
8、度(6)在地下广泛使用能防水、耐久、高精度的传感器和测试没施,使地下基础应力、变形量测成为可能;在探测损伤缺陷时可获得明确的结论1.3设计风格桥梁设计风格的转变主要表现为以下三个方面:(1)由于计算机的出现与发展,为桥梁设计师们提供了新的设计工具,并将逐步取代手工制图,桥梁设计师们的创造力与想象力在电脑中得以充分展现(2)随着人类对地球生态平衡、自然环境及资源的日益重视,对桥梁
