【導(dǎo)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(zāi)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(shè)計和現(xiàn)有鋼橋的抗震改型是非常重要的，目的是運(yùn)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(hù)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(jìn)行，這是一座主跨度為 510m 的大懸臂行架橋。工程預(yù)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(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了日本公路橋的規(guī)定荷載。結(jié)果，許多橋梁需要進(jìn)行加固、強(qiáng)化和維修工作。改型、強(qiáng)化、維修、維護(hù)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(shè)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(shè)計荷載作用下要近可能的修建安全、標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)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(yán)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(shè)中贏取市場，結(jié)果 ，許多經(jīng)濟(jì)、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(kuò)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(qiáng)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(jì)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(shè)計使用荷載的改型工作 —— 最大的設(shè)計使用荷載從 200KN 變?yōu)榱?250KN （ iii）為了修改設(shè)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(shè)計方法 ： （ iv） 地震改型工作 （ v）依靠生命周期費(fèi)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(hù) 關(guān)于橋梁維護(hù)，許多問題可以在橋梁工程學(xué)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(jì)問題。 下面列出的是有關(guān)橋梁維護(hù)的爭議和問題： （ 1） 生命周期和術(shù)語的定義 —— 橋梁維護(hù)的定義 —— 在橋梁維護(hù)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(hù)檢查而使用的勞力 —— 合理化和低成本的檢查方法 —— 對維護(hù)工程師進(jìn)行的教育 —— 通過運(yùn)用 IT 技術(shù)來收集和存儲維護(hù)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(hù)系統(tǒng)和維護(hù)改型技術(shù) —— 橋梁維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，包括維護(hù)和改型技術(shù) —— 從維護(hù)到設(shè)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(hù)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(xué)中共存和和諧的維護(hù) —— 為用戶、居民和自然改善和恢復(fù)橋梁周圍的環(huán)境 維護(hù)預(yù)算 —— 在預(yù)算不足的情況下的維護(hù) —— 財產(chǎn)評估和有效預(yù)算 抗震設(shè)計和改型 各種各樣的設(shè)計方法和改型方法，為抗震設(shè)計和改型使用的技術(shù)和材料在Hyogoken Nambu 地震后發(fā)展。抗震設(shè)計程序在 Hyogoken Nambu 地震后又一下突破： 抗震荷載設(shè)計 在日本公路橋設(shè)計規(guī)范中抗震設(shè)計類型有兩個等級和兩種類型 ： —— 第 1 級：最大彈性反應(yīng)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(yīng)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(yīng)加速度 2020 加侖 抵抗第 1 級地震用彈性設(shè)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(shè)計方法的兩種類型 ： —— 設(shè)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(shè)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(shè)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(jī)程序的發(fā)展都與橋梁設(shè)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(yīng)用。例如，通過我們實驗室和技術(shù)科學(xué)聯(lián)合會開發(fā)的 EPASS 計算機(jī)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(jī)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(jìn)行。這一過程使用了日本根據(jù)橫截面受力（而不是應(yīng)力）開發(fā)的計算機(jī)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(xué)聯(lián)合會開發(fā)了 EPASS/USSP 計算機(jī)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(shè)動態(tài)測試在日本變得非常普遍。京都大學(xué)和大阪學(xué)院業(yè)開發(fā)了一個多元的假設(shè)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(jìn)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(qiáng)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(rèn)這些高性能材料適當(dāng)?shù)谋粦?yīng)用于結(jié)構(gòu)似乎是非常困難的。 另一方面，各種各樣用于地震設(shè)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。