【導讀】Constructiontrend. s

　　

【正文】 主要修建在直接需要的地方。最近，我們觀察到六十年代修建的許多橋梁上都發(fā)生了各種各樣的災害。 尤其是通過對由 1995 年發(fā)生的 Hyogoken Nambu 地震造成的鋼結(jié)構(gòu)的破壞的調(diào)查，我們知道新橋的抗震設計和現(xiàn)有鋼橋的抗震改型是非常重要的，目的是運用鋼橋構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延展性。許多橋梁修理和結(jié)構(gòu)的地震改型工作由于地震的發(fā)生而被破壞，但是這些工作在不久的將來歸于完成。鋼橋中損壞的部分主要分為橋墩、承力構(gòu)件和保護橋梁不倒塌的約束構(gòu)件。 最近，長跨度的鋼橋地震改型工作已經(jīng)開始了。例如，在大阪 minato 橋梁的地震改型工作正在進行，這是一座主跨度為 510m 的大懸臂行架橋。工程預算為 60 億日元，工期為五年?？鐝?為 112m 的甲板類型鋼板梁橋也在進行著地震改型。 現(xiàn)今，許多現(xiàn)有的鋼橋存在著許多的破壞形式。例如鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，由許多超重荷載造成的 RC 平板，鋼板和鋼結(jié)構(gòu)的斷裂，這些荷載遠遠超出了日本公路橋的規(guī)定荷載。結(jié)果，許多橋梁需要進行加固、強化和維修工作。改型、強化、維修、維護現(xiàn)有的鋼橋已是日本未來鋼橋市場中的主要部分，而不再是大跨徑橋梁的建設占主要。 在日本，從第二次世界大戰(zhàn)開始就修建許多橋梁來建立一個高效的高速公路網(wǎng)。然而，注意力主要集中在橋梁在相同設計荷載作用下要近可能的修建安全、標準的橋梁。近來，政府不再考慮 橋梁和他們周圍環(huán)境之間的和諧。 例如，由于高層建筑和高架公路橋，要想對大阪城堡的美麗和歷史作用有一個清楚和通暢的認識是很困難的。而這就是高架橋?qū)λ麄冎車h(huán)境產(chǎn)生不利影響的一個例子。 最近主要的工作 （ 1）新橋建筑 在新建工程區(qū)段，鋼橋產(chǎn)業(yè)和混凝土橋產(chǎn)業(yè)之間存在著嚴重的競爭。這是因為占據(jù)著鋼橋產(chǎn)業(yè)的大跨徑橋和大橋建筑的數(shù)量減少，因而，鋼橋產(chǎn)業(yè)試圖主要在中跨度橋尤其是跨徑在 4080m 橋建設中贏取市場，結(jié)果 ，許多經(jīng)濟、合理和中跨度的新結(jié)構(gòu)橋在鋼橋產(chǎn)業(yè)和混凝土橋產(chǎn)業(yè)中都得到了發(fā)展。以下新型鋼橋在尋求擴大市場中得到了發(fā)展，也包括了那些中跨度的橋： —— 為降低成本使用了少量加強筋和較少焊縫的用厚鋼板制成的板梁橋 。 —— 用 PC 板的雙板式梁橋 —— 連續(xù)、組合和雙板式梁橋 —— 用懸索來增加經(jīng)濟跨度的連續(xù)組合箱梁橋 —— H 型鋼主梁的懸索靜定橋 —— 在內(nèi)部支撐附近存在箱梁的鋼橋和在其它部位存在板梁的鋼橋 另一方面，為了面對鋼橋產(chǎn)業(yè)面臨的競爭， PC 橋隨之產(chǎn)生的新的類型也得到了發(fā)展： —— 波紋鋼網(wǎng)的 PC 箱梁橋 —— 有鋼構(gòu)件和 PC 翼緣的組合行架橋 —— 波紋鋼網(wǎng)的懸索靜定 PC 箱梁橋 （ 2）鋼橋產(chǎn)業(yè)的其他發(fā)展 ： （ i）下列橋梁構(gòu)件類型中，用于抵抗疲勞破壞和斷裂的維修和加固工作 ： —— 次要鋼橋構(gòu)件的疲勞破壞 —— RC 平板的疲勞破壞 —— 鋼板的疲勞破壞（許多斷裂沿著橋面板和彎梁的焊接處開裂） —— 鋼橋墩中在柱構(gòu)件的翼緣板和水平構(gòu)件的翼緣板之間的焊縫處有許多裂縫 現(xiàn)在這些裂縫的維修和加固工作已經(jīng)開始： （ ii）為了增加設計使用荷載的改型工作 —— 最大的設計使用荷載從 200KN 變?yōu)榱?250KN （ iii）為了修改設計類型的改型工作 —— 例如，在 大約 40 年前，在日本公路橋規(guī)范中沒有用剛性板的設計方法 ： （ iv） 地震改型工作 （ v）依靠生命周期費用和財產(chǎn)管理的橋梁管理系統(tǒng)的發(fā)展 （ vi）對橋梁受力構(gòu)件和伸縮接縫破壞處的維修和加固工作 維護 關(guān)于橋梁維護，許多問題可以在橋梁工程學領(lǐng)域解決，盡管也有許多不能單靠橋梁工程來解決的政治和經(jīng)濟問題。 下面列出的是有關(guān)橋梁維護的爭議和問題： （ 1） 生命周期和術(shù)語的定義 —— 橋梁維護的定義 —— 在橋梁維護中術(shù)語的統(tǒng)一 —— 橋梁構(gòu)件和其他部位生命周期的決定因素 檢查和檢測 ： —— 通過檢測橋梁、構(gòu)件和其他部位來節(jié)約因橋梁維護檢查而使用的勞力 —— 合理化和低成本的檢查方法 —— 對維護工程師進行的教育 —— 通過運用 IT 技術(shù)來收集和存儲維護數(shù)據(jù) 評價 /評估方法 —— 為評價現(xiàn)有的橋梁的安全性和耐久性以及將結(jié)果公布和交流而創(chuàng)建的方法 —— 決定現(xiàn)有橋梁的改型和維修工作優(yōu)先權(quán)的方法的發(fā)展 維護系統(tǒng)和維護改型技術(shù) —— 橋梁維護系統(tǒng)的發(fā)展，包括維護和改型技術(shù) —— 從維護到設計有效的反饋系統(tǒng)的發(fā)展 —— 替換損壞的橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展 —— 在維護方面新材料和技術(shù)的發(fā)展 橋梁與周圍環(huán) 境的和諧 —— 考慮美學中共存和和諧的維護 —— 為用戶、居民和自然改善和恢復橋梁周圍的環(huán)境 維護預算 —— 在預算不足的情況下的維護 —— 財產(chǎn)評估和有效預算 抗震設計和改型 各種各樣的設計方法和改型方法，為抗震設計和改型使用的技術(shù)和材料在Hyogoken Nambu 地震后發(fā)展?？拐鹪O計程序在 Hyogoken Nambu 地震后又一下突破： 抗震荷載設計 在日本公路橋設計規(guī)范中抗震設計類型有兩個等級和兩種類型 ： —— 第 1 級：最大彈性反應加速度 300 加侖 —— 第 2 級類型 I：（海洋板材滑動類型）最大彈性反應加速度 1000 加侖 —— 第 2 級類型 II：（內(nèi)陸斷層滑動類型）最大彈性反應加速度 2020 加侖 抵抗第 1 級地震用彈性設計使用的安全系數(shù)為 。 在抵抗第 2 級地震時彈塑性變形是允許的 。 —— 根據(jù)第 1 級地震確定的橋梁安全系數(shù)在第 2 級地震中得到證實 抵抗第 2 級地震的抗震設計方法的兩種類型 ： —— 設計方法 A：在這一方法中，地震荷載通過考慮主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈塑性變形而減少 —— 設計方法 B：在這一方法中，地震荷載通過引入地震減震器、保險絲裝置、關(guān)鍵彈性構(gòu)件、支撐構(gòu)件等等而減少 設計工具 （ 1） 分析方法 在日本幾乎所有用于彈性線性分析的計算機程序的發(fā)展都與橋梁設計有關(guān)。對 JSHB 不能夠使用調(diào)查結(jié)果中，對框架結(jié)構(gòu)的彈塑性分析和有限位移分析方法有時得到應用。例如，通過我們實驗室和技術(shù)科學聯(lián)合會開發(fā)的 EPASS 計算機程序。然而，對板式結(jié)構(gòu)的相關(guān)分析也已通過使用主要在其他國家發(fā)展的計算機系統(tǒng)得到了發(fā)展，像 ABAQUS, MARC, NASTRAN 等等，還有我們的 USSP。 對抵抗第 2 級地震的鋼橋墩的動態(tài)、彈塑性和有限位移分析也已經(jīng)開始進行。這一過程使用了日本根據(jù)橫截面受力（而不是應力）開發(fā)的計算機程序。 就組成構(gòu)件剛性板的扣環(huán)連接和組合結(jié)構(gòu)的箱型混凝土的彈塑性性能而論，我們的實驗室和技術(shù)科學聯(lián)合會開發(fā)了 EPASS/USSP 計算機系統(tǒng)，這是一種為解決包括薄壁鋼和組合結(jié)構(gòu)空間橋的多功能靜態(tài) /動態(tài)彈塑性和有限位移的方法。 （ 2）實驗方法 在 Hyogoken Nambu 地震后，假設動態(tài)測試在日本變得非常普遍。京都大學和大阪學院業(yè)開發(fā)了一個多元的假設動態(tài)測試系統(tǒng)，可以模仿 一個多元結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，這使得許多不同的實驗室通過互聯(lián)網(wǎng)進行合作。 新材料和技術(shù) 橋梁的新的高性能材料不斷得到了發(fā)展，例如包括高性能鋼、高性能支座、高延展和高強度螺栓，碳纖維加筋塑性板材、碳纖維加筋塑性懸索等。在他們之中，碳纖維加筋塑性板材和 RC 板可用于老化橋梁的維修和圓橫斷面鋼橋墩的地震改型。然而，確認這些高性能材料適當?shù)谋粦糜诮Y(jié)構(gòu)似乎是非常困難的。 另一方面，各種各樣用于地震設計、地震改型、降低成本、振動控制的高性能技術(shù)正在開發(fā)中。