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英文文献翻译
17桥梁工程
桥梁工程包括规划、设计、建造、运营和维护结构，这些结构的承载设施可使人类、动物或材料在自然或造成的障碍上移动。本节中使用的大多数图表来自“桥梁设计实践手册”、加利福尼亚州交通部和“公路桥梁标准规范”、美国州公路运输官员协会。作者表示感谢允许使用这些插图从这一全面和权威的出版物。
总体设计思想
17.1桥梁类型
桥梁有两种一般类型：固定式和可移动式。它们也可以根据以下特点分组：支撑设施：公路或铁路桥梁和高架桥、运河桥梁和渡槽、行人或牲畜交叉口、材料装卸桥、管道桥。桥梁设施或自然特征：跨越公路和铁路的桥梁；河流桥梁；海湾、湖泊、犁和山谷交叉口。基本几何：平面图中的直线或弯曲、方形或倾斜的桥梁；立面图中的低层桥梁，包括原因通道和栈桥，或高级桥梁。 结构体系：单跨或连续梁桥、单拱或多拱桥、悬索桥、框架式桥。
建筑材料：木材、砖石、混凝土和钢桥
17.2设计规格
混凝土或钢的公路和铁路桥梁的设计往往是基于最新版本的“公路桥梁标准规范”或“负荷和阻力因子设计规范”（Lrfd）的美国国家公路和运输官员协会（Aashto）和美国铁路工程和维修协会（Are ma）的“铁路工程手册”。同样有用的还有各种公路管理部门和铁路公司发布的标准计划。桥梁的长度、宽度、高度、线形和交角必须满足支撑设施的功能要求和桥梁设施或自然特征的几何或水力要求。图17.1显示了典型的公路净空图。结构系统和建筑材料和细节尺寸的选择受结构安全要求的控制；制造、安装、操作和维护的经济性；以及美学考虑。行人和骑自行车的人的车道。公用事业在桥梁上或桥梁下进行的活动应充分保护和装备以容纳结构的膨胀或收缩。大多数铁路都要求压舱床连续跨越桥梁，以方便垂直轨道调整。应配备长桥有服务走道。
17.3桥梁的设计负荷
桥梁必须在没有下列荷载的情况下支撑下列荷载超过允许的应力和挠度：静载荷
17.3.1公路桥梁荷载
公路桥梁的车辆活荷载表示在设计车道和车道负荷方面。设计车道的数目视乎这条路包括永久性公用设施活载L和撞击I加速或减速产生的纵向力。
在标准规范中，每个车道负荷由一辆带有拖车的标准卡车表示（图1）。或者，作为一个10英尺宽的均匀载荷，结合一个集中的载荷（图17.3）。17.2）.如图所示。有两类装载：HS20和HS15，它们代表一辆卡车和三个装载轴的拖车。这些装载指定之后是一个44，这表明装载标准是在1944年通过的。该LR FDHL-93车辆活载由HS20-44设计卡车的组合组成，如图所示。或LR FD设计串联，和LR FD活载。该LR FD设计串联被定义为一对25基普轴间距4.0ftapart。在纵向和横向上，LR FD活载由0.64K/LF均匀施加组成。
17.3.1桥梁计算
当对任何构件进行配比时，应假定所有车道荷载在其各自的车道内占据在该构件中产生最大应力的位置。表17.1给出了一个负载的最大值、剪切和反应在设计用于hs20装载的钢格栅和木材地板时，可使用一个轴载24kips或两个轴载各16kips，间隔4英尺，以产生较大应力为准，而不是图中所示的32kip轴。对于板坯设计，车轮的中心线应该假定为1英尺，从边缘的表面。风力通常被认为是可以水平作用于任何方向的移动载荷。它们对上部结构的暴露区域施加压力，如侧面立面所示；对桥梁上的交通施加压力，其重心在甲板上方6英尺处；以及下部结构的暴露区域，如横向或前立面所示。
表17.2和17.3中的风荷载取自“公路桥梁标准规范”，美国国家公路和运输官员协会。它们是基于100米/小时的风速。对于其他设计速度，它们应该乘以（v/100）其中l1/4跨度，ft；或对于悬臂上的卡车载荷，从弯矩中心到最远车轴的长度；或由于卡车载荷而剪切的长度，跨度的加载部分的长度。对于连续跨度中的负矩，使用两个相邻加载跨度的平均值。对于悬臂剪切，使用I=30%。撞击不包括桥台、挡土墙、桥墩、桩（除了刚性框架进入上部结构的钢和混凝土桩）、地基压力和地基以及人行道荷载。
17.4第17条
这些力被假定为水平作用6英尺在甲板以上，垂直于桥中心线。通过预防产生的约束力变形的旋转，必须在设计。热力，特别是来自约束，可能导致过应力、屈曲或开裂。应为扩大和温度变化引起的收缩
17.4.5 桥梁工程
在混凝土结构上，也是为了收缩。为了表17.4所列大多数地点的温度范围，包括收缩对普通梁式混凝土的影响结构。热膨胀系数8Fahrenheit混凝土和钢均为0.0000065（约半）150,000）.收缩系数对于混凝土拱和刚性框架，应假设为0.002，相当于温度下降31个8F。
17.4.6第十七节
所有的桥梁都应该有一个清晰的识别系统来抵抗地震事件施加的力和变形。实验研究和过去的性能表明，简单的桥梁特征导致更可预测的地震反应。不规则特征导致复杂和不可预测的地震反应，并应尽可能在高地震区域避免（见表17.9）。应尽一切努力平衡框架内相邻弯曲之间的有效横向刚度，相邻的柱与弯曲的柱之间的有效横向刚度，以及相邻的框架。如果不规则的特征或横向刚度的显著变化是不可避免的，它们应该进行更严格的分析和设计，以获得更高水平的地震性能。
17.6职系及设计钢铁标准橋梁
钢桥的首选钢级、允许应力和细节、材料和工作质量标准在AREMA和AASHTO规范中涵盖。钢的各种等级的性能和用于控制它们的测试方法是由ASTM规范调节的。结构钢在桥梁施工中的性能现状见附表17.13.商业上可用的轧制板和形状的尺寸和几何特性列于“钢建造手册”、允许的应力设计和美国钢结构研究所（AISC）的载荷和阻力因子设计，以及主要钢铁生产商发布的手册中。钢桥的所有构件、连接和部件都应采用荷载因子设计方法设计，然后检查在服务级载荷下的疲劳。疲劳检查应确保所有连接都在允许的应力范围内（FS R）。梁或梁的设计强度是建立在模糊的基础上的
这两种规格都限制了桥梁在设计活荷载加冲击下的弹性挠度为跨度的1/4800，测量到c轴承，但1000可用于行人使用的桥梁；悬臂长度的1/4300。挠度计算应基于梁或桁架构件的总截面。在制造钢结构时，预期的死载挠度必须通过适当的坎贝尔来补偿。必须为总体长度超过可用轧制长度的钢板和形状或可用运输设施的间隙的单元提供螺旋层。
当总重量超过可用的安装设备的容量时，还必须提供拼接。可用性n所有部件都应该是可访问的，并有足够的间隔来制造、装配和维护。封闭的箱梁和箱形截面应配备手孔或人孔。在长桥和高桥上，安装永久维护旅行者可能
17.7钢连接
钢构件与其他钢构件的连接连接中的通常是用高强度螺栓、焊缝或销钉制成的。在复合结构中，钢梁通过钢钉或焊接在梁的顶部法兰上的通道连接到混凝土甲板上。
17.7.1与高强度螺栓的连接
零件可以用淬火钢和回火钢的螺栓夹紧在一起，ASTMa325。螺母被拧紧到其指定抗拉强度的70%。细节和工作质量由“使用ASTMA325和A490螺栓的结构接头规范”所涵盖，该规范由工程基础结构连接研究理事会批准。轴承型连接的最大应力见表17.11。拉伸ASTMA325螺栓是所有钢桥连接的首选螺栓。
17.7.2处于相对旋转状态的构件之间的销连接
通常由销、加工钢圆柱体形成。它们被固定在半圆形加工的凹槽中，或者在连接的构件上平滑地安装孔。为了固定销轴的方向，10英寸直径的销有凹槽螺母的螺纹端，这些螺纹端与连接的部件相抵。直径超过10英寸的销由凹槽帽持有。这些反过来是由丝锥螺栓或一根杆，它通过销本身的一个孔轴向运行，并由螺母在其末端螺纹和固定。销的设计是为了弯曲和剪切和轴承对连接的成员。
17.7.3焊接
焊接，要连接的部件在高温下熔化，通常添加合适的金属材料。美国焊接学会AWSD1.5的“结构焊接规范”规范了不同类型和尺寸的焊缝的应用，焊缝和母材的允许应力，允许的边缘配置，电极的种类和尺寸，工作质量的细节，以及焊接程序和焊接人员的资格。（对于最大焊接应力，见17.16。许多设计师倾向于将车间焊接与高强度螺栓现场连接结合起来。
17.8座卷梁桥
最简单的钢桥是由卷成的宽-法兰梁和交通运输甲板。Rolled梁亦可用作楼面梁及弦杆板梁和桁架桥的甲板。可以减少钢的重量，但是以更高的劳动力成本，通过增加盖板最大矩面积，通过提供利用甲板在几个跨度上的连续性在复合动作中，或通过这些组合措施。设计和细节的原则与板梁基本相同。
17.9板梁桥
板梁一词适用于用板焊接的工字形截面结构构件。在许多结构体系中，板梁被用作主要支撑元件：桥台上的简单梁，或带有悬垂端的墩；连续或铰接的多跨梁；拱和悬索桥的加劲梁，以及框架式桥梁。它们还在这些其他桥梁系统上充当地梁和弦乐器。它们在公路和铁路桥梁上的普遍应用是桥面系梁和混凝土桥面组合的形式。
支撑每个跨度的两个或两个以上的梁必须相互支撑，以提供抗倾覆和法兰屈曲的稳定性，抵抗横向力（风、地震、离心），并分配集中的重物。在甲板梁上，这是通过垂直平面的横向支撑来完成的。横向支撑应安装在每个轴承和中间位置，不超过25英尺的间隔。这种支撑可以由全深度交叉框架或固体隔膜组成，其深度至少为卷梁的腹板深度的一半，最好是板梁的腹板深度的四分之三。端部交叉框架或隔膜应按比例将所有垂直和横向载荷完全转移到轴承上。在直梁跨度上，由于无法安装顶部横向和横向支撑系统，梁的顶部法兰必须与地板系统相支撑。为了达到这个目的，可以使用沉重的扣子板或膝盖支撑（图）。17.9b）。最常用的钢桥梁类型
17.10 Composite-Girder橋梁
在梁或梁的顶部法兰和混凝土甲板之间安装适当设计的剪切连接器，允许使用甲板作为顶部法兰的一部分（等效盖板）。由此产生的总截面有效深度的增加和顶部法兰钢的可能减少通常允许节省一些钢与非复合钢截面相比。整体经济取决于剪切连接器的成本和可能需要的梁或甲板的任何其他附加物，以及复合截面本身可能的限制无效。
在负弯矩的区域，只有当计算出的拉伸应力被钢筋完全占据或通过预应力补偿时，才能假定复合效应。后一种方法需要特殊的预防措施，以确保在预应力操作过程中桥面滑移，但在完成后连接的刚性。如果桥面混凝土浇筑时钢梁没有支撑起来，则静载应力的计算必须以钢截面为基础。
正交各向异性甲板本质上是一种连续的、扁平的钢板，其下侧焊接有加劲肋（肋），呈平行或矩形图案。术语正交各向异性是从正交各向异性缩短的，参考了用于此类甲板弯曲分析的数学理论。当在钢桥上使用时，正交各向异性甲板通常通过焊接或高强度螺栓连接到主梁和地梁上。然后，它们具有双重功能，如公路和结构顶部法兰。
板梁或箱梁与各向异性桥面的组合，使桥梁的设计相当细长，几乎是梁与混凝土桥面达到的两倍。在连续的，两到五跨的梁在低水平的河流交叉在大都市地区，在那里的方法必须保持短和等级低。这种结构已用于斜拉桥的主跨度高达1100英尺，高达856英尺，没有拉索停留。还有一些壮观的高水平正交异性梁桥和一些有正交异性加劲梁的拱式和悬索桥。在后者中的一些，梁和甲板已经组合在一个单一的透镜状箱段，具有很大的刚度和低的气动阻力。
17.13桁架桥梁
由三角形的直构件构成的网架。虽然桁架式结构实际上适用于每一个静态系统，但这里的术语仅限于梁式结构：简单跨度和连续铰（悬臂）结构。典型的单跨桥桁架结构，见图。有关桥桁架的应力分析，请参阅艺术。6.46~6.50.桁架桥比板梁需要更多的现场劳动力。此外，桁架是更昂贵的维护，因为更复杂的组成部分和较差的可达性暴露的钢表面。由于这些原因，并且由于审美偏好的变化，桁架的使用越来越多地被限制在大跨度的桥梁上，对这些桥梁来说，相对较低的重量和简单的处理单个构件是决定性的优势。典型的桁架桥的上部结构由两个主要桁架组成，即楼板体系、顶部横向体系、底部横向体系。
在可能的情况下，每个网络成员应该被制作成一个片段，从顶部到底部和弦。弦杆件的商店长度可以延伸到几个面板上。脊索接头应位于接头附近，并可并入接头的节点板中。在大多数桁架中，构件是通过螺栓或焊接与节点板连接的。在早期的桁架桥中经常使用的销钉连接现在是例外。作为一个规则，中心线或重心线的所有成员会聚在一个关节相交在一个点（图）。17.19）.桁架构件和连接的应力分为一次应力和二次应力。主应力是理想桁架构件中的轴向应力，其所有节点都是用无摩擦的销制造的，所有的载荷都是在销中心施加的。二次应力是由于这些假设不正确而产生的应力。当考虑二次应力时，允许有一些较高的应力。（一些特殊的。）
17.14吊桥
这些通常是首选的跨度以上1800英尺，他们与其他系统竞争跨度更短。2.基本结构体系是由柔性构成的主缆和悬挂在主缆上的加固梁或桁架（统称为“加劲梁”），承载甲板框架。车辆交通车道通常在主要支撑系统之间容纳。
当侧跨不悬挂时，加劲梁当然仅限于主跨。当侧跨被悬挂时，三跨的加劲梁在塔上可以是连续的或不连续的。跨度通常被限制在塔的末端。加劲梁的连续性是需要在自锚式悬索桥，其中电缆结束区域锚定到加劲梁。电缆系统主缆和加劲梁之间的吊杆通常是等距的和垂直的。主缆、吊杆和加劲梁（梁或桁架）通常布置在垂直平面上，与纵向桥轴对称。具有向内或向外倾斜电缆和吊杆的桥梁以及带有偏移加劲梁的桥梁不太常见。三维稳定性是由
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