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组合扁梁抗火性能研究论文

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组合扁梁抗火性能研究论文

这个论文应当包括的内容:1、首先明确概念。即什么是住宅建筑模型,它在设计构思阶段内容;2、论述:住宅建筑模型在设计构思阶段的作用;3、结论。提炼、归纳你论述的观点。建筑模型概述建筑模型线是设计院给你出图的线。红线是规划局给你的限定线。建筑模型线是可变的,得服从红线,如果建筑模型线在红线外,就必须改变建筑模型线来躲红线。红线是负有法律权力的。所有建筑不得超过公路建筑红线,公路法规定,国道不少于30米,省道不少于15米,县道不少于10米,乡道不少于5米,指从公路用地边缘开始。住宅的种类繁多,主要分为高档住宅、普通住宅、公寓式住宅、TOWNHOUSE、别墅等。(1)按楼体高度分类,主要分为低层、多层、小高层、高层、超高层等。(2)按楼体结构形式分类,主要分为砖木结构、砖混结构、钢混框架结构、钢混剪刀墙结构、钢混框架一剪刀墙结构、钢结构等。(3)按楼体建筑形式分类,主要分类低层住宅、多层住宅、中高层住宅、高层住宅、其他形式住宅等。(4)按房屋型分类,主要分为普通单元式住宅、公寓式住宅、复式住宅、跃层式住宅、花园洋房式住宅、小户型住宅(超小户型)等。(5)按房屋政策属性分类,主要分为廉租房、已购公房(房改房)、经济适用住房、住宅合作社集资建房等。商品房主要是指由各房地产开发公司投资建设,以营利为目的,按市场规律经营的房屋。它有别于各地政府为解决住房困难,实施“安居工程”而建造的“安居房”、“解困房”、“解危房”,从 1998年年底开始兴建的经济适用住房也是特殊的商品房。从销售看,商品房又分现房销售和期房预售;从销售对象看,分内销商品房、外销商品房;从用途看,分普通住宅、公寓、别墅等。内销商品房是指房地产开发经营企业建造的向境内单位和个人出售的商品房。外销商品房是指房地产开发经营企业建造的向境外人员(外国人、港澳台人士)销售的商品房。内销商品房可以销售给个人和单位,包括中央单位和个人,以及批准设立的办事处和联络处;外销商品房可以向国外的企业、其他组织和个人出售,但向国内(香港、澳门、台湾地区除外)个人售房,须经人民政府批准。商品房的结构形式主要是以其承重结构所用其所用的材料来划分。一般可分为以下三种形式:(1)砖混结构住宅;(2)砖木结构住宅;(3)钢筋混凝土结构住宅。砖混结构是指建筑模型物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,柱、梁、楼板、屋而板、桁架等采用钢筋混凝土结构。通俗的讲,砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。砖混结构住宅中的“砖”,指的是一种统一尺寸的建筑模型材料,也有其他尺寸的异型粘土砖,如空心砖等。“混”是指由钢筋、水泥、砂石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料,包括楼板、过梁、楼梯、阳台、排檐等。这些配件与砖做的承重墙相结合,可以称为砖混结构住宅;由于抗震的要求,砖混住宅一般在5层、6层以下。砖木结构住宅的指建筑物中承重结构的墙、柱采用砖砌筑或砖块砌筑,楼板结构、屋架用木结构共同构筑成的房屋。钢筋混凝土结构住宅是指房屋的主要承重结构如柱、梁、板、楼梯、屋盖用钢筋混凝土制作,墙用砖或其他材料填充。这种结构搞震性能好,整体性强,搞腐蚀,耐火能力强,经久耐用,多用于高层住宅。具体又分框架、框架剪刀墙结构等。根据《住宅设计规范》,民用建筑高度与层数的划分为:1层~3层为低层住宅;4层~6层为多层住宅;7层~10层为中高层住宅(也称小高层住宅);11层~30层为高层住宅;30层(不包括30层)以上为超高层住宅。复式住宅一般是指每户住宅在较高的楼层中增建一个夹层,两层合计的层高要大大低于跃层式住宅(复式为米,而一般跃层式为米),其下层供起居用,如炊事、进餐、洗浴等;上层供休息睡眠和贮藏用。优点是:(1)平面利用系数高,通过夹件层复合,可使住宅的使用面积提高50%~70%;(2)户内隔层为木结构,将隔断、家具、装饰融为一体,既是墙,又是楼板、床、柜,降低了综合造价;(3)上部层采用推拉窗户,通风采光好,与一般层高和面积相同住宅相比,土地利用率可提高40%。不足在于:(1)复式住宅面宽大、进深小,如采用内廊式平面组合必然导致一部分户型朝向不佳,自然通风、采光较差;(2)层高过低,如厨房只有2米高度,长期使用易产生局促憋气的不适感;贮藏间较大,但层高只有米,很难充分利用;(3)由于室内的隔断、楼板均采用轻薄的木隔断,木材的成本较高且隔音、防火功能差,房间的私密性、安全性较差。智能化住宅是指将各种家用自动化设备、电器设备、计算机及网络系统与建筑技术和艺术有机结合,以获得一种居住安全、环境健康、经济合理、生活便利、服务周到的感觉,使人感到温馨舒适,并能激发人的创造性的住宅型建筑物。一般认为具备下列四种功能的住宅为智能化住宅:(1)安全防卫自动化;(2)身体保健自动化;(3)家务劳动自动化;(4)文化、娱乐、信息自动化。具备以下四种基本功能,即可实现家庭活动自动化。家庭活动自动化是指家务、管理、文化娱乐和通信的自动化。所谓家务,是指家电设施、保安设施、能源管理等;所谓管理,是指家庭购买、经济管理、家务工作及医疗健康管理等;所谓文化娱乐,是指利用计算机进行学习、娱乐、文艺创作等;所谓通信,是指利用通信网络与外界联络及咨询服务。(1)《导则》要求一星级示范小区应具有:安全防范子系统,包括出入口管理及周界防卫报警、闭路电视监控、对讲与防盗门控、住户报警、巡更管理;信息管理子系统,包括对安全防范系统实行监控、远程抄收与管理、IC卡、车辆出入与停车管理,供电设备、公共照明、电梯、供水等重要设备监控管理,紧急广播与背景音乐系统,物业管理计算机系统;信息网络子系统,包括为实现上述功能科学合理的布线,每户不少于两条电话线和两个有线电视插座,建立有线电视网。(2)二星级示范小区除应具有一星的全部功能外,在安全防范子系统和信息管理子系统方面,其功能及技术水平应有较大提高;信息传输通道应采用高速宽带数据网作为主干网;物业管理计算机系统应配置局部网络,并供住户使用。(3)三星级示范小区应具有二星级的全部功能。其智能化系统的建设在有可能的条件下,应实现现代集成建造系统(HI-CIMS)技术,并把物业管理智能化系统建设纳入整个住宅小区中,作为HI-CIMS工程中的一个子系统。同时,HI-CIMS要考虑物业公司对其智能化系统管理的运行模式,使其实现先进性、可扩展性和方便管理。在住宅设计中,住宅的宽度是指一间房屋内一面墙皮到另一面墙皮之间的实际距离。因为是就自然间的宽度而言,故称为开间。根据有关规定,砖混结构住宅建筑的开间常采用下列参数:米、米、米、米、米、米、米。但就我国目前大量建造的砖混住宅来说,住宅开间一般不超过米。规定较小的开间尺度,可有效缩短楼板的空间跨度,增强住宅结构整体性、稳定性和抗震性。住宅的长度和进深,在建筑学中是指一间独立的房屋或一幢居住建筑从前一墙皮到后一墙皮之间的实际长度。根据有关规定,住宅的进深常采用下列参数:米、米、米、米、米、米、米、米、米 、米、米。为了保证住宅具有良好的天然采光和通风条件,从理论上讲,住宅的进深不宜过大。在住宅的高度(层高)和宽度(开间)确定的前提下,设计的住宅进深过大,就使住房成狭长型,距离门窗较远的室内空间自然光线不足;如果人为地将狭长空间分隔,则分隔出的一部分房间就成为无自然光的黑房间。黑房间当然不适于人们居住,补救的措施之一是将黑房间用于次要的生活区,如储藏室、走道等,用人工照明来弥补自然光的不足;另一措施是在住宅内部建造内天井,将光线不足的房间布置于内天井四周,通过天井来解决采光、通风不足的问题。但内天井住宅也存在厨房串味、传声、干扰大、低层采光不足的问题。根据有关规定,凡符合规划标准的新建居住区,居住小区绿地率不得低于30%,且要保证居住区内人均2平方米,居住小区人均1平方米的规模。绿化覆盖率则不然,相对而言比较宽泛,大致长草的地方都可以算作绿化,所以绿化覆盖率一般要比绿地率高一些。计算绿化覆盖率所指的绿地,简单地说,就是只要有块草皮就可以计入,所以绿化覆盖率有时能做到60%以上。建筑模型是建筑设计及都市规划方案中,不可缺少的审查项目。它以其特有的形象性表现出设计方案之空间效果。因此,在国内外建筑、规划或展览等许多部门模型制作,已成为一门独立的学科。建筑及环境艺术模型介于平面图纸与实际立体空间之间,它把两者有机的联系在一起,是一种三维的立体模式,建筑模型有助于设计创作的推敲,可以直观地体现设计意图,弥补图纸在表现上的局限性(见建筑制图)。它既是设计师设计过程的一部分,同时也属于设计的一种表现形式,被广泛应用于城市建设、房地产开发、商品房销售、设计投标与招商合作等方面。使用易于加工的材料依照建筑设计图样或设计构想,按缩小的比例制成的样品。建筑模型是在建筑设计中用以表现建筑物或建筑群的面貌和空间关系的一种手段。对于技术先进、功能复杂、艺术造型富于变化的现代建筑,尤其需要用模型进行设计创作。长春市啄木鸟模型设计制作有限公司是北京啄木鸟模型制作有限公司在长春分公司。在长春模型制作、长春建筑模型、以及吉林模型沙盘等领域起着领头羊的作用,本公司是集规划模型制作、工业模型制作、建筑模型制作、模型沙盘、房地产模型设计与制作、展馆和展厅的设计与布置施工,虚拟现实开发研究的专业模型制作和建筑制作公司。本公司以国家一级注册建筑师,工艺美术师及测绘专业人事为骨干,模型主创人员为资源专家,有着万余项大中型模型制作、模型沙盘项目的实际操作经验,同时拥有众多的具有高度敬业精神的中青年技师为公司发展奠定了完美的基础。多年来一直秉承着,一直坚持 “先做人,后做事”的理念,兢兢业业,勤勤恳恳,有幸成为国内发展迅速的专业模型制作公司。拥有现代最先进的精雕机、激光机、完美的工艺技术,提供最合理的模型制作材料。公司先后在郑州、长春、兰州、呼和浩特、乌鲁木齐、昆明、济南等地建立分公司,业务遍及全国、我们将以精湛的技术为基础,不断追求更高的艺术境界,以自己的前瞻的目光和素质引领当今模型制作发展趋势。

大跨度门式刚架结构厂房的设计要点论文

在学习和工作中,大家都不可避免地要接触到论文吧,论文是学术界进行成果交流的工具。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧,以下是我为大家收集的大跨度门式刚架结构厂房的设计要点论文,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

摘要:

随着现代社会的不断发展,厂房工程建造技术也不断提高,很多企业在建造厂房时使用大跨度门式刚架,因为这一施工结构的造价成本较低,并且具有一定的美观性,同时安装技术非常简便,因此得到很多施工企业的高度重视,甚至在许多的高层建筑、仓库、展览厅当中也十分常见。基于此,论文主要对大跨度门式刚架轻钢厂房的设计与应用进行探讨,从构造、应用等方面研究其设计要点,针对一些刚架轻钢厂房设计中需要注意的问题进行全面的研究,并提出适当的建议。

关键词:

门式刚架;厂房设计;应用;建议;

1、引言

相对于传统的厂房建筑,大跨度门式刚架厂房由于工作量较小,能够为企业节省很多的成本,并且综合效益要更高,拆卸也非常方便,适合于各种企业的施工建设,工期较短。如果企业想快速建造厂房,大跨度门式刚架轻钢厂房是一个非常好的选择。近年来,很多的企业都开始着手于大跨度门式刚架轻钢厂房的设计工作,但在现阶段的工程建设中仍然会存在一些质量问题,论文仔细阐述门式刚架设计技术要点等内容,希望能给各行企业带来一点思考与启发。

2、大跨度门式刚架结构的特点及适用范围

近年来,工业的生产水平逐年提高,制造加工的条件得到有效的改善,整体工业化进程进入新时代。建筑行业的技术含量及运用价值都得到了跨越式的进步,大跨度门式刚架轻钢厂房是彩钢板制作成型材的结构,由于重量较轻,抗震效果好,符合我国大力发展绿色建筑的要求,受到了很多建筑师的青睐,特别是这种建筑结构有着得天独厚的优势,给企业带来更高的安全性能和经济效益。目前我国各行各业都开始加大对大跨度门式刚架轻钢厂房的应用,使用成熟的钢结构技术,将信息化、智能化、人性化与其相结合,致使大跨度门式刚架轻钢厂房的发展前景更为明朗。目前适用于大跨度门式刚架轻钢厂房的规程为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》,在规程中详细规定了刚架的跨度不能超过36m,整体房屋高度在4~9m,房屋整体的刚度结构设备应进一步加强。

3、大跨度门式刚架厂房设计要点

、节省成本,合理布置结构

在正常情况下,大跨度门式刚架厂房一般会根据实际建筑的使用情况和工艺要求来确定,通常会采用9~35m,跨度在20~30m,有着最高的性价比。刚架的用钢量一般要根据其间距的大小而定,但吊车梁用钢量会随刚架间距的增大而增加,对照以往的施工经验,可以发现用无桥式吊车5~8m并与跨度相匹配,大跨度往往采用大柱距,在3~5m最为适合,如果使用10t以上的吊车或较大的悬挂荷载时柱距在6m左右。

平均的门式刚架高度在4~9m,而且桥式吊车不超过12m,屋面的坡路在1/8~21/1,屋面排水满足生产要求,尽量取坡度的最小值,可以有效减少风荷载,节省建筑材料,如果风荷载不是很大,房屋高度不高时可以适当地减少刚架的用钢量,在刚架中间柱可采用两端均为铰接的方式。

如果厂房的建筑设计跨度不是很大,可以采用单脊双坡的形式,在其他条件都满足的情况下,在房脊两侧各需一根檩条,多一根房脊就需要多一根檩条,同时也要增加室内排水沟的用料,避免出现刮风下雨的情况,导致厂房积水积雪,增加厂房的荷载,如果负载过大会渗漏到厂房当中,给企业造成影响,如果厂房的跨度大,可以通过位移控制设计,采用双坡增加刚架的用钢量。因此,从节省成本、增加经济效益的角度来讲,可以采用多脊多坡的方式。

、构件截面设计

要充分发挥材料的作用,根据大跨度门式刚架的结构设计,节省用钢材料,一般会采用变截面的梁柱,通过改变截面的高度,必要时改变腹板厚度的方式。当有桥式吊车时柱采用等截面构件,屋面荷载较轻,钢梁跨度大,工字形截面在受弯构件中以受剪为主。门式刚架则考虑,充分利用板件屈曲后的强度,当截面不满足要求时,需要优先加厚翼缘版,可取得较好的经济效果。设计中也可以简化门式刚架的柱脚结构,减轻基础要求,进一步压缩建筑造价,如果有桥式吊车,并且侧向刚度有严格要求时,柱脚则应该设计为钢接。

、支撑结构的布置与构造

大跨度门式框架的支撑体系,包括刚性系杆、柱间支撑和横向支撑。整个知识体系可以保障刚架的整体稳定性,并且可以把纵向水平荷载传递到基础。在设置柱间支撑时,可同时设置房盖的横向支撑,形成几何不变体系,在刚架转折处设置刚性系杆。如果厂房的柱较高,而且没有吊车可根据支撑的夹角设置双层柱间支撑,保持支撑与水面夹角在30°~60°,以吊车做纵向系杆设置,上下两层柱间支撑,不设置下层支撑,以减少吊车梁的温度应力。一旦上述高度采用十字形柱间支撑的角度少于30°时,上柱支撑可采用人字形或W形支撑。柱间支撑在无吊车厂房内,可采用张紧装置的十字交叉圆钢支撑,有5t以上吊车时,柱间支撑应采用型钢支撑,设置屋盖纵向支撑提高吊车梁的侧向刚度。

、隅撑的设置

在建造时,要考虑到刚架横梁有可能受压,必须在受压两侧布置轴承作为横梁的侧向支撑。在实际的建设过程当中,往往会以隅撑作为钢梁平面外的支点来减小钢梁的压力,提高整体建筑结构的稳定性,适当减少支撑长度,增加内力。在施工中通过设置隅撑,确保安装精密度一般每隔1根檩条设置1道隅撑,中间的间隔为2~4m,进行隅撑设计时也要注意以下几点问题:

第一,如果钢梁截面较大时,应按固定规程精确算出隅撑的强度。

第二,与隅撑相接的檩条厚度不易太薄,如果低于2mm将无法起到对钢梁的支撑效果,所以,也需要提前算出檩条局部的承压能力。

第三,关于设置隅撑的钢柱外计算长度是否可以按间距来测量,目前尚存在争议,在没有经验的情况下,建议取隅撑间距的倍[1]。

、大跨度门式刚架端板连接设计

为了提高施工的便利性,所常使用的刚架跨度为15~36m,采用运输加工分段进行的方式到现场进行拼接安装,在安装过程当中涉及端板结构连接特点设计的内容,其中端板连接是整个节点连接设计中性价比最高的方式,广泛应用在大跨度轻型门式刚架中,与翼缘拼接和常用的腹板拼接方式相比,端板连接更能够降低材料的成本,而且能增加整体构造的稳固性,现场拼接的方式也较为方便。端板拼接有3种形式,分别为竖放、斜放和横放。端板连接也考验其承受的弯矩和剪力,按最大应力设计,采用高强度螺栓,端板连接螺栓应呈对称布置,不宜少于2排。端板的厚度也不能小于1cm,采用全熔透对接焊缝的技术,将翼缘与端板之间进行焊缝,确保焊接的质量。

、屋面活荷载取值

目前,市面上所使用的大跨度门式刚架设计结构,主要是根据相关的设计规范内容进行制作,经过调查发现钢结构设计规范当中对活荷载的规定为,但是如果构件的荷载面积更大,可乘折减系数。大跨度门式刚架符合这种条件,取活荷载数为。

国内外对此数据有了较大的差异,国外的该房屋设计中需要考虑到~的`附加荷载,但在我国的设计内容当中并没有此类的描述。所以有些厂房框架的柱梁太细,克扣负载,如果遇到大风等恶劣天气有可能会超出负载额度,很容易使厂房出现安全问题,因此,在建造大跨度门式刚架时一定要注重房屋的活荷载取值,不能一味地克扣荷载,保障厂房的稳定性。

、需计算好合理的跨度

跨度问题在很大程度上影响着厂房结构的稳定性,由于不同生产流程的工艺在使用的时候可能有很大的差距,因此有些企业甚至希望能够根据自己的使用要求来合理配置厂房形式与大小。这种情况下需要提前计算哪一种跨度能够帮助企业节省成本,尽可能地满足生产工艺要求,根据房屋的高度确定合理的跨度,首先需要计算梁高和荷载。确定2项数值后,适当加大跨度刚架的用钢量,但整体的造价会较低,能进一步节省空间,所以带来的综合效果非常好,通过计算,发现如果房檐过高跨度过大,采用中间设置摇摆柱的方式,钢量较单跨刚架能节省20%左右,因此,在设计的时候应该选用较为经济的跨度[2]。

、刚架间距的确定

房价的间距与房屋荷载跨度等因素相关,选用较大的间距会发现檩条的用钢量不经济。为符合规范要求,刚架柱的间距在6~9m最为适合。

、柱脚的抗风措施

在实际的工程当中,偶尔会听说在大风时会把刚架柱子连根拔起,其实最主要的原因并不是由于荷载计算错误,而是在支撑柱间时忘记考虑支撑传给柱脚的力。尤其是房屋的纵向尺度较小,只涉及少量的柱间来抵抗风荷载,支撑会给柱脚带来很大的拉力,如果柱脚没有可靠的固定措施,很有可能会连根拔起,因此在容易刮大风的地区,要额外注意柱脚的抗风措施,如在柱脚设置描栓端部设描版等[3]。

、防火设计方面

众所周知,大跨度门式刚架虽然有很多的优点,但是对火灾的防护性能较差,尤其是厂房的温度变化较大时,内部的屈曲强度和弹性模量都会随着温度的升高而降低。如突发火灾,温度的急速上升会使厂房的钢结构失去自身的承受能力,从而导致厂房的坍塌,为了能够提高钢结构在高温下的稳定性,有必要对钢结构采取保护措施。需要对火灾的危险类别进行划分,全体的设计人员确定门式刚架,轻钢厂房的防火等级,同时根据我国的规范和防护要求,确保钢构件的质量,在最大限度上避免高温给钢结构带来的负面影响。同时也可以采用在钢结构表面涂防火材料的措施,提高钢结构厂房的防火性能。除此之外,钢结构的设计更要从大局出发,多角度地考虑好设计工作,如按国家规范要求,设置疏散电梯安全出口,以便突遇火灾时,厂房内的工作人员可以在最短的时间内紧急撤离,避免企业的经济损失,保证工作人员的人身安全。

、防水设计方面

大跨度门式刚架厂房所需要的材料是金属彩钢板,虽然很美观但是防水问题也一直存在,做好防水设计是建筑大跨度门式刚架厂房的必要工作。由于金属彩钢板自身的热系数较大,当接触到的外界环境发生较大的温度变化时,会产生一定的温差变化,温度变化会收缩彩钢板,从而使接口处产生位移误差,因此极容易出现漏水问题,在彩钢板的接口处是漏水问题的高发区域。钢结构体系中,钢结构本身容易受到温度变化,风荷载等外力的作用容易产生形变,支点连接处也容易产生漏水隐患。特殊部位由于材料的衔接不同,受到温度变化产生的应力不同步,需要及时修补漏水隐患。对于金属彩钢板的防水设计,要采用以导为主、以堵为辅的方式,重视整个设计的施工过程,将防水工程作为一个系统工程来做。在设计阶段要考虑到大跨度门式刚架厂房的坡度、坡长、构件等诸多因素,科学地采用彩钢板的规格。设计合理的截面和充足的落水点,出具详细的防水构造措施,从理论上减少漏水的可能性。施工过程当中,施工人员也应该对设计进行改良,并且在施工中监督施工环节,一旦发现问题要及时地整改,做好验收工作,记录房屋淋水试验,严格把控施工质量。即使在验收之后也应该定期进行检修,确定没有任何的漏水隐患后才可投入使用[4]。

、计算刚架的侧移内力

现阶段,计算内力的过程中可用的方法是有很多的,在门式变截面刚架结构的内力计算过程中通常运用弹性分析法,虽然通过其他的计算方法也可以得到所需的参数,但是计算的基础精准度没有弹性分析法的精准度要高。另外,塑性分析法也是一种常用的方法,但是这种方法仅仅用在刚架拥有全部等截面的钢柱内力计算过程中。在具体的计算过程中,通常是运用单元杆系有限元的方式,计算所需要的参数相对来说是比较复杂的,在地震过程中所产生的效应作用可以利用该方法进行确定。同时,根据不同的荷载情况确定内力结果。在具体分析过程中,要确定不同荷载的具体组合情况,组合不同所造成的内力结果也是有很大差距的。在计算过程中,尽量找出截面受控的内力组合,将截面的位置控制在筑底连接柱顶以及跨梁的截面上。最后,侧移内力的影响因素相对来说是比较多的,因此,在计算过程中必须要确定哪些因素是主要的影响因素,哪些是次要的影响因素,由于在计算的过程中通常是运用弹性分析法来确定,所以在具体的计算过程中仅需要获取标准荷载的数值,虽然其他的一些数据也会对最终的结果造成一定的影响,如分项荷载的系数,但是由于该系数的复杂程度比较高,所以在计算过程中,一般不考虑它的影响。刚架侧移内力的计算分析结果对于刚架结构的建设是非常重要的,在后期的搭建过程中,还需要根据测移的具体数值来选择相应的建设位置,因此,必须要重视该过程。

4、结语

总而言之,由于我国的钢结构企业发展较晚,在实际设计当中对很多的施工细节可能要经过多次的运算才能确定,再加上很多的工作人员施工经验不丰富,导致施工效果不理想,整体的结构稳定性不高,所以需要设计人员进一步学习钢结构的知识,改变设计观念,对现在所存在的问题进行完善,确保提高工程的设计质量,推动我国门式刚架新型钢结构的进一步发展。

参考文献

[1]梁汇溪大跨度[J式刚架斜梁塑性承载力应用研究[D]沈阳:沈阳大学,2017.

[2]张博.大跨度门式刚架结构设计与分析[D]邯郸河北工程大学,2014.

[3]董超超大跨度[J式刚架抗风优化设计研究[D].广州:广州大学,2012.

[4]潘哲霖大跨度轻钢厂房结构设计[J].浙江建筑,2011,28(03):19-21.

浅谈--轻型钢结构组合房屋的应用及问题 一、轻型钢结构组合房屋的发展和应用 1、国外轻型钢结构组合房屋应用点滴 在美国、欧洲、日本等地轻型钢结构组合房屋得到广泛应用,轻型钢结构组合房屋的专业生产厂家也很多,有的规模还很大。法国ALGECO公司是法国乃至欧洲最大的轻型钢结构组合房屋销售租赁公司。 在柱子断面设计中考虑了设置水落管和电线。该公司根据客户的要求研究开发了多种产品系列,轻型钢结构组合房屋广泛用于各种临时办公、住宿、医院、教室、健身房及贮物仓库等;用于小卖部、报亭和售票处等商业建筑;洗手间、保安等特殊用房;用于各种紧急状态、救灾等用房。也可以按照客户要求进行内外装修建成高档的组合房屋。 该公司的轻型钢结构组合房屋是以盒子单元组成的1~3层房屋。房间内部可以由几个盒子组成使用灵活的大空间,也可以用轻质板材隔断成小房间。组合房屋可以设有外廊、外楼梯或室内楼梯。单个盒子单元,是由轻型H型钢,槽钢,方钢管组成的底座;柱子,纵梁横梁采用特殊形状的冷弯薄壁型钢做成;屋面采用彩色压型钢板,保温材料和彩钢吊顶板;墙板采用彩钢夹芯板。 日本有很多轻型钢结构组合房屋的专业厂家,其中NAGAWA公司是盒子单元体系轻型钢结构组合房屋生产,销售,租赁的专业厂家,属业界第一。日本东海租赁株式会社是盒子单元和框架支撑体系轻型钢结构组合房屋生产,销售,租赁的专业厂家,1988年进入中国,先后在福建、上海、北京、西安、东莞等地投资建厂成立公司。NAGAWA公司的组合房屋主要有三种类型: a 单个盒子单元:有6种尺寸规格不同的盒子单元,可拼成各种不同型式的单层、两层组合房屋; b 连排盒子结构集成房屋:标准盒子单元的尺寸为:长度三种;宽度;高度;8种标准盒子单元可组成各种功能的单层.两层组合房屋。 c 按照客户要求设计加工的高档组合房屋:组合房屋的结构仍是盒子单元,仅内外装修.橱房.卫生间等采用高档产品,可提供单层.两层的组合房屋。 日本NAGAWA公司组合房屋具有以下优点:现场安装快捷,简单的三十分钟,复杂的一天之内可以安装完毕;可拆除可搬迁;丰富新颖的外观造型可满足不同客户的要求;抗震、抗风性能好,强度高耐久性好. 组合房屋广泛用于建筑工地的临时办公室,事务所,简易仓库及储物间;用于举办大型活动的各种简易店铺;用于台风地震等救灾临时住房.高档的组合房屋广泛用于旅游度假住房,事务所.店铺等. 日本东海工业株式会社的预制装配式轻型钢结构组合房屋可以做成1~3层房屋。其结构型式为盒子结构或框架支撑结构. 盒子单元结构可以组成单层单栋、横向纵向联排组合房屋;两层横向纵向联排组合房屋,并配置各种内外楼梯。框架支撑结构体系:组合房屋标准定型,长度方向和宽度(跨度)方向均以K为模数,1K=1820mm;高度方向以P为模数,1P=895mm(墙板的宽度)。也可以按照客户的要求提供非标准规格的组合房屋。 1、国内轻型钢结构组合房屋的应用 改革开放以来我国经济高速发展、大规模的城市化建设正在进行,各个领域各种行业都处在高发展阶段,在大量的永久性建筑、构筑物及道路桥梁交通设施等建设中需要大量的临时性建筑与其配套;另外长期需要野外工作、露天工作的行业;在紧急需要、抗震救灾时;在旅游、节日人流高峰时都需要有满足不同要求的临时房屋。所以各种临时性建筑应运而生,随着时代的进步,劳动条件的改善,构建和谐社会的需要,国家对临时性建筑的安全、适用和居住条件的改善有了高的要求。其中轻型钢结构组合房屋用的越来越多,因为轻型钢结构组合房屋作为临建房屋具有很多优点。轻型钢结构组合房屋一般是指采用轻型H型钢,冷弯薄壁型钢,圆钢,小角钢及压型钢板,夹芯板组成的1~3层临时性建筑。这种轻型钢结构组合房屋是最简单也是工业化程度最高的轻型钢结构房屋。 轻型钢结构组合房屋按照结构型式不同分为板式结构,框架支撑结构,框架结构和盒子单元结构等.轻型钢结构组合房屋有以下特点: 1、重量轻:组合房屋重量约为15~30kg/m2. 2、组装简便快速:房屋所有的构件,板材都在工厂预制好,运到现场采用螺栓,自攻螺丝,拉铆钉等连接件组装.房屋建造速度很快,根据房屋型号不同,一般1个工人1天可以安装20~50m2.一栋两层200平方米的组合房屋6个工人一天半就可以安装完毕,马上即可投入使用,是工业化程度最高的钢结构建筑。 3、组合房屋属环保型建筑,施工中无建筑垃圾。 4、可以销售也可以租赁的灵活经营模式,为用户提供多种选择和服务。 5、设计标准定型,组合灵活多样;构件制作工厂化生产,加工精度高,质量好。 6、房屋可拆装,可搬迁,运输组装简便.一台汽车可以装运组合房屋500平方米左右。 7、轻型钢结构组合房屋重量轻,基础简单工作量少,抗震性能好。 由于以上优点轻型钢结构组合房屋在建筑工程,铁路公路建设,石油化工,水利建设及军事工程及抗震救灾等领域的临时建筑中得到广泛应用.另外在临时办公用房,临时宿舍和临时小厂房仓库等;在商店,报厅,餐馆,电话厅等商业建筑;度假房屋等旅游建筑;交通岗厅,收费站等交通设施以及环卫建筑等方面也得到了广泛的应用. 去年汶川大地震后,建设部根据党中央和国务院抗震救灾工作的部署和要求,组织十几个省市为灾区建设过渡安置房,选择的结构型式就是轻型钢结构组合房屋(简称彩钢活动板房)。短短3个月,50万套活动房屋拔地而起,用作宿舍、医疗、商店、学校、办公等,在救灾中发挥了巨大作用,也充分展示了轻钢组合房屋的优点。经过二十多年轻型钢结构组合房屋得到了迅猛的发展,生产厂家大小上千家,规模大质量好的专业厂家有几十家,以雅致公司及榕东、诚栋为代表的轻型钢结构拼装式活动板房、以三河莲山为代表的移动箱型房屋、以中天房车为代表的房车型房屋、以宝钢彩钢发展公司为代表的旅游别墅房,较大的厂家有雅致、榕东、诚栋、恒鑫等。雅致集成房屋股份有限公司致力于新型集成房屋的开发与经营,在深圳及全国各地设有大型生产及配送基地,年生产能力达500万平方米,销售及服务网络覆盖全国几十个重点城市,已形成全国性经营格局。该公司己成为我国轻型钢结构组合房屋生产规摸和产量、销售和租赁最大的厂家,该公司轻型钢结构组合房屋在北京奥运场馆、广州地铁、成都新建工程的临建房屋中得到大量应用。去年汶川大地震首先捐助2万平方米活动房屋到灾区,而后在过渡安置房的建设中承建了171万平方米活动房,作出了巨大贡献,胡锦涛总书记曾视察该公司廊坊工厂,对他们的救灾工作给予很高评价。榕东活动房股份有限公司是合资公司,全套引进日本组合房屋的先进技术和设备,在漳州、北京、上海及西安均设有分公司及工厂,是目前技术水平高、实力较强的活动房屋公司。其房屋在福建沿海、北京、上海及西北地区得到大量应用。北京诚栋房屋制造有限公司是国内最早生产活动房屋的专业厂家。该公司研究开发能力强、技术水平先进,其产品销往海外十多个国家,是国内活动房屋行业外贸出口经营业绩最好的企业之一。在北京建国五十周年阅兵训练用房、小汤山应急医院及青藏铁路建设的临建房屋中得到大量应用,其质量得到一致好评。在汶川大地震后捐赠了灾区第一所轻钢房屋学校,而后又建造了22万平方米活动房屋,在抗震救灾中作出很大贡献。 二、轻型钢结构组合房屋的问题及建议 1、规范市场、加强质量管理,保证房屋安全使用 如上所述临时性建筑的需要量很大而且逐年增加,是一个相当大的市场。但是,目前国内临建市场比较混乱,房屋良莠不一,安全质量事故时有发生。有的临建在使用中突然倒塌,有的被风吹倒了,有的发生火灾烧毁了,有的在安装或拆卸时倒坍了等等,造成人员伤亡和财产损失,所以保证临建房屋的安全使用迫在眉睫。国内外的实践经验证明轻型钢结构组合房屋是一项很有发展前途的新技术新产品,但是由于在我国应用时间不长,在设计标准和加工质量上管理欠缺,反映在使用中的主要问题有:屋面漏水、柱子、梁和屋架等钢构件加工安装质量不高,钢构件锈蚀问题,防火问题等等。这些问题和轻型钢结构组合房屋的设计和加工不规范有很大关系。 2、尽快解决设计依据和产品标准问题 轻型钢结构组合房屋属于临时性建筑,按照国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001的规定,组合房屋设计使用年限为5年,结构在规定的设计使用年限内应满足安全、适用、耐久等使用功能要求,为保证建筑结构具有规定的可靠度,除应进行必要的设计计算外,还应对材料性能、施工质量、使用和维护进行相应的控制。对控制的具体要求,应符合有关设计施工标准的专门规定。目前我国对于临建用的轻型钢结构组合房屋还没有专门的标准、规定和参考图集。目前这种房屋处于设计随意或缺失,市场混乱产品质量难以保证。只有北京市建委编制了《建设工程施工现场临建房屋技术规程(轻型钢结构部分)》DBJ01-98-2005,中国标准化协会《拆装式活动房屋》CAS154-2007,这两本标准还有待完善,国内大部分地区的组合房屋还处于临时建筑不被重视或无人管理状态,所以使用中倒坍、火灾、风灾损毁的情况时有发生,有的还非常严重造成人员伤亡财产损失。所以为了满足国内使用和出口的要求,尽快组织编制建设部轻型钢结构组合房屋产品标准和标准图集十分必要。 3、积极开展轻型钢结构组合房屋的研究开发 为了使轻型钢结构组合房屋这个产品健康发展,目前要组织厂家进行以下方面研究: a 尽快组织编制轻型钢结构组合房屋标淮,使该产品设计、制作、安装、使用有章可循。尽快组织编制轻型钢结构组合房屋通用或标准图集,以规范市场保证质量。这种房屋产品虽小虽简单不被重视,但任其恶性竞争也会造成损失并最终被淘汰。 b 在学习国外先进技术的基础上,结合我国具体情况研究开发适合于不同地区、不同行业的系列产品,提高轻型钢结构组合房屋的标准化、定型化和工厂化水平,保证房屋质量。另外,可租可售的灵活经营符合节能减排文明施工的方针也值得推广。 c 进行活动房屋防火性能研究,例如夹芯板内侧不用彩钢板改为防火性能好的板材,内隔墙不用彩钢夹芯板改用其它防火性能好的板材,柱和屋架采用防火板包覆等,保温材料可否改用防火性能好的岩棉等等。对改进部分进行必要的防火性能试验。 4、对轻型钢结构组合房屋防火问题的探讨:最近一段时间不断发生二三层活动房屋宿舍火灾事故,造成人员伤亡财产损失,为此有的地区消防部门提出彩钢板活动房不适合用于宿舍,更有甚者说区内凡发现彩钢板建筑该拆就拆,该改就改。这说明彩钢活动房屋的防火研究及规范设计施工、规范市场己到了刻不容缓的地步。在目前还没有活动房屋专业标准的情况下,轻型钢结构组合房屋的防火仍应遵守国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)的有关规定。 轻型钢结构组合房屋属于临时性建筑,可以按照规范第条规定,耐火等级为四级,最多允许层数2层,防火分区间最大允许长度60米,每层最大允许建筑面积600平方米。备注要求对于学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、医院等不应超过一层。 另外,按照规范第条表的规定,对于耐火等级为四级的建筑物其构件的燃烧性能和耐火极限为:多层柱子为难燃烧体,耐火极限小时,单层柱子可为燃烧体;梁为难燃体,小时;楼板为难燃烧体,小时;屋顶承重构件、疏散楼梯及吊顶均为燃烧体;墙体:非承重外墙、疏散走道两侧的隔墙及房间隔墙为难燃烧体,小时。 按此规定目前轻型钢结构组合房屋在层数上3层是不符合防火要求的;作为学校、食堂超过一层的也不符合规定;2层3层组合房屋钢柱和无吊顶的钢梁耐火极限达不到小时要求;不少活动房屋的防火区间和每层建筑面积都超过规范规定的防火区间最大允许长度60米和每层最大允许建筑面积600平方米的规定,而且对于疏散楼梯的间距数量也为省钱随意减少。 另外在保温材料的性能质量、电线设置安全及使用规定等方面都存在不少问题。这些防火隐患必须尽快组织研究解决,否则会影响轻钢组合房屋的生存和健康发展。总之,当今社会活动房现象越来越多了,集装箱改装房也越来越多了。

框架结构办公楼的建筑设计和结构设计论文

无论是身处学校还是步入社会,大家总少不了接触论文吧,论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。为了让您在写论文时更加简单方便,下面是我整理的框架结构办公楼的建筑设计和结构设计论文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

摘要:

本设计的工程是钢筋混凝土框架综合办公楼,分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计:根据设计任务书的要求和工程技术的条件,在满足总体规划的条件下,综合考虑建筑物场地环境、使用功能、结构、施工、材料、设备、经济及建筑艺术美观等方面因素,在此基础上提出建筑设计方案。按照相关设计规范,确定建筑物的结构形式,完成平立剖面设计。结构设计:首先确定结构方案,选择建筑材料,再进行结构布置并确定结构构件尺寸,最后进行结构计算。在确定框架布局和完成荷载统计后,计算出水平荷载作用(风荷载、地震作用)下的结构内力。接着计算竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力,找出最不利的一组或几组内力组合,按最不利的结果计算配筋,并绘制相关结构施工图。

关键词:

框架结构; 地震; 内力计算; 内力组合; 结构配筋设计;

一、工程概况

工程概况

工程建筑名称:钢筋混凝土框架综合办公楼

工程总建筑面积:8553㎡

建筑层数、高度:六层,每层层高,房屋设备层,女儿墙高,室内外高差,建筑总高度;

建筑结构形式:框架结构;

设计使用年限:50年;

办公楼高度为,满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第条的规定,即房屋高度<50m(8度,)。办公楼宽度为18m,房屋高宽比为<3,满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第条规定。

设计资料

1)气候条件:

最冷月平均气温:‐13℃,最热月平均气温℃。

主导风向:基本风压:㎡。主导风向:夏季东南风、冬季西北风。

基本雪压值均为:

2)地震烈度:8度,设计基本加速度.

3)地下水位较深,设计中可不考虑。

4)场地地质资料:II类场地,地势平坦。

二、建筑设计

建筑平面设计

建筑的平面设计包括单个房间平面设计及平面组合设计,单个房间的设计是在整体建筑合理而适用的基础上,确定房间的面积、形状、尺寸、及门窗的大小和位置。平面组合设计实际上是建筑空间在平面上的组合。影响平面组合设计包括以下几个方面:

(1)使用功能:一是要合理分区;二是要有明确的流线组织。

(2)结构类型:目前民用建筑常用的结构类型有三种,即框架结构、框架‐剪力墙结构和剪力墙结构。综合考虑框架结构对于本工程的诸多优点,本设计采用框架结构。

(3)设备管线:设备管线占有一定空间,在设计时应考虑一定的设备位置,恰当的布置相应的房间。

(4)建筑造型:一般来讲,简洁,完整的建筑造型无论对于缩短内部交通流线,还是对于结构的简化,节约用地,降低造价以及抗震性能都是极为有利的。

建筑立面设计

由于不同功能要求的建筑类型具有不同的内部空间组合特点,一幢建筑物的外部形象在很大程度上是其内部空间功能的的表露,因此,采用那些与其功能要求相适应的外部形式,并在此基础上采用适当的建筑艺术处理方法来强调该建筑的性格特征,使其更为鲜明、更为突出。建筑立面设计则偏重于对建筑物的各个立面以及其外表面上所有的构件,例如门窗、雨篷、遮阳、暴露的梁、柱等等的形式、比例关系和表面的装饰效果等进行仔细的推敲。在设计时,通常是根据初步确定的建筑内部空间组合的平、剖面关系,例如房间的大小和层髙、构部件的构成关系和断面尺寸、适合开门窗的位置等等,先绘制出建筑物各个立面的基本轮廓,作为下一步调整的基础。然后再在进一步推敲各个立面的总体尺度比例的同时,综合考虑立面之间的相互协调,特别是相邻立面之间的连续关系,并且对立面上的各个细部,特别是门窗的大小、比例、位置,以及各种突出物的形状等进行必要的调整。最后还应该对特殊部位,例如出人口等作重点的处理。

建筑剖面设计

剖面设计的主要目的是根据建筑空间的使用特点、造型要求及经济等因素,分析并确定建筑物在垂直方向的剖面形状、建筑层数、高度、建筑竖向方向的空间及利用,以及建筑剖面中的结构、构造关系。建筑物的剖面形状与功能要求有关,在民用建筑中绝大多数的建筑是属于一般功能要求的,住宅、宿舍楼、旅馆、办公楼等建筑房间的剖面形状多采用规整的矩形。一般进深不大的房间多采用侧光窗,当进深较大时刻提高窗户高度。普通窗台的高度一般为900mm,但有时功能需求不同时可相应变换。

为了防止室外雨水侵入室内,并防止墙身受潮,首层室内地坪(地面标高为±),一般应高于室外底面至少150mm,室内外高差通常在150~600mm之间,本设计采用室内外高差为750mm.通常对于一些经常使用水的房间,如卫生间、盥洗室、阳台等,为避免溢水,常将地坪设置的比本层地坪低20~50mm,本设计中,卫生间的标高比本层楼面标高低50mm.剖面设计与平面设计时分别从两个不同的方面来反映建筑物内部空间关系。平面设计着重解决空间内部在水平方向上的逻辑关系,而剖面设计则主要针对于内部空间在垂直方向上的组合,主要解决层数、层高和空间组合等问题,它直接表达了不同的建筑空间尺度关系。一般习惯于先进行平面设计,继而进行剖面设计,剖面关系反过来又会影响建筑平面的布局。因而在建筑设计中,必须将剖面与平面设计综合考虑,不断调整,修缮,才能使设计更加完善、合理。综合各方面因素考虑,本设计采用:首层层高层层高 m,屋面为上人屋面,总高为,室内外高差取,女儿墙高度取1200mm.

装饰

外墙颜色应与周围环境保持协调,且装饰上注重质量、和谐。外墙采用浅黄色外墙涂料配上红、白色立面线条,窗户采用本色铝全金窗框料。室内采陶瓷地砖地面,在卫生间内采用防滑地砖地面。

抗震设计

本设计模拟抗震设防烈度8度()。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011‐2010)第规定:抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。

钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。本工程的抗震设防类别为丙类。地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。本设计属于框架结构,8度设防,高度小于24m,抗震等级为二级。

楼梯设计

楼梯作为建筑物垂直交通的主要设施,设计时应满足以下几个方面的要求:

(1)疏散要求:楼梯的.位置,数量,间距及宽度都应满足防火规范的疏散要求,做到人流通行流畅,上下楼层联系便捷。

(2)使用要求:楼梯作为垂直交通主要设施,应位于建筑明显突出的位置,起到引导人流的作用,因使用频率高应充分考虑其造型美观,并有良好的采光条件,给人以舒适的感觉。

(3)安全要求:作为主要的疏散通道,应坚固安全,经久耐磨,受力合理。

(4)构造要求:合理的选择楼的形式、坡度、材料、构造做法,精心的处理好其细部构造。楼梯的形式是多种多样的,对象不同,场合不同,环境部同,角度不同,性质不同,对楼梯的称谓也不同。本设计采用平行双跑楼梯。楼梯属于建筑物中重要的疏散通道和消防通道,因此国家各种现行规范对楼梯的尺度有着明确的构造要求。《民用建筑设计通则》规定每个梯段的踏步不应超过18级,且不应少于3级。《建筑楼梯模数协调标准》规定楼梯踏步不宜高于210mm,并不宜小于140mm,各级踏步高度均应相同。一般楼梯的坡度范围在23°~45°,适宜的坡度为30°。《建筑楼梯模数协调标准》规定楼梯段的最大坡度不宜超过38°。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定,一般按每股人流宽度为(0‐)m计算,并不应少于两股人流。(0‐为人流在行进中人体的摆幅,公共建筑人流众多应取上限值)。楼梯梯井指四周为梯段和平台的内侧面围绕的空间,实际设计时梯井宽度一般取60~200mm.楼梯栏杆应采取不宜攀登的构造,当采用垂直杆件做栏杆时,其杆件净距不应大于.中间平台的深度不应小于楼梯梯段的宽度,并不得小于,当有搬运大型物件需要时应适量加宽,住宅建筑中的楼梯平台的结构下缘至人行过道的垂直高度不应低于2m.梯段最低、最高踏步的前缘线与顶部凸出物的内边缘线的水平距离不应小于300m.

在本工程中,共有两部楼梯,均采用双跑楼梯,楼梯的开间为,进深.层高为,设计为等跑楼梯,每跑均12级踏步,11个踏面,踏步尺寸为300mm×150mm,中间休息平台尺寸为1950mm×3600mm.

防火设计

为减少火灾和降低火灾损失,在建筑内部采用防火墙、耐火楼板。本工程耐火等级为二级。民用建筑必须满足耐火等级和耐火极限的要求,为防止着火建筑的辐射热在一定时间内引燃相邻建筑,且便于消防扑救的间隔距离成为防火间距。防火建筑必须满足规范要求。

三、结构设计

进行结构方案的比较,结构布置和构件选型,选取一榀主框架进行设计计算,进行楼梯雨蓬的设计,先进行标准层结构平面布置,然后进行梁柱结构布置,包括梁柱尺寸粗估与验算,然后就是进行现浇楼板的设计与计算,楼梯的设计与计算,接下来就是进行横向框架在竖向荷载作用下的计算简图和计算,为了便于设计计算,在计算模型和受力分析进行不同程度的简化,在手算横向框架时进行的基本假定包括:结构分析的弹性静力假定,一般情况下不考虑结构进入弹塑性状态引起的内力重分布;平面结构假定,在柱网正交布置情况下,可以认为每一方向的水平力只有该方向的抗侧力结构承担,垂直于该方向的抗侧力结构不受力。楼板在自身平面内的刚性假定,由刚性楼板的假定,同一标高处,所有抗侧力结构的水平位移相等。

横向框架在恒荷载作用下的计算,首层单独计算,第二层至第五层所受的荷载一致,由于屋顶的作用另外计算求解。

计算框架在活荷载作用下的计算简图,通过详细的受力分析及荷载折算,求解方法与恒荷载一致。

横向框架在重力荷载代表值作用下的计算简图,在有地震作用的荷载效应组合时要用到重力荷载代表值,对于楼层,重力荷载代表值取全部的荷载和50%的楼面活荷载,对于屋面,重力荷载代表值取全部的恒荷载和50%的雪荷载。

内力的计算与内力组合,通过手算恒荷载产生的弯矩,轴力和剪力,其余内力的计算取用结构力学求解器进行计算加快进度,节省时间。内力组合,选择最不利内力进行配筋计算。

[1] 中华人民共和国国家标准.高层民用建筑防火规范GB5 0045-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[2] 中华人民共和国国家标准.建筑制图标准GB 50104-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[3] 中华人民共和国国家标准.房屋建筑制图统一标准GB 50001-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2011

[4] 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设防分类标准GB 50223-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[5] 中华人民共和国国家建筑标准设计图集.建筑物抗震构造详图GB 50068-2012[M].北京:中国建筑工业出版社,2013

[6] 中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范GB 50009-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[7] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范GB 50010-2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2013

[8] 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范GB 50011-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[9] 中华人民共和国国家标准.建筑结构制图标准GB 50079-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2013

[10] 中华人民共和国国家标准.GB50068,建筑结构可靠度设计统一标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2018

组合墙体抗弯性能研究论文

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浅谈砌体结构裂缝产生的原因与防治摘 要:砌体结构的房屋在中小城市建筑物中占的比例较大,分布较广,而砌体结构中的一般细小裂缝由于不危及使用,往往被人忽略。但这些裂缝在较长时间内还不稳定, 降低了建筑物的抗震能力,在地震时容易引发墙体破坏,甚至墙体倒塌,必须重视解决。本文根据本人几年的施工经验,提出自己对砌体结构裂缝产生的原因及其防治的浅显建议。关键词:砌体结构 裂缝 地基沉降 整体刚度 伸缩缝 温度裂缝1 前言虽然现在砼结构和钢结构发展十分迅速,但是由于其成本高,施工工艺复杂,大型设备较多,在现阶段的城市发展中,不可能在中小城市及县城中大规模发展,而砌体结构的材料来源广泛,施工设备和施工工艺较简单,可以不用大型机械,能较好地连续施工,还可以大量地节约木材、水泥和钢材,相对造价低廉,因而得到广泛应用。但是由于砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能较差,并且由于设计、施工以及建筑材料等多方面原因引发的砌体结构的质量事故也较多,其中砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体中出现的裂缝不仅影响建筑物的美观,而且还造成房屋渗漏,甚至会影响到建筑物的结构强度、刚度、稳定性和耐久性,也会给房屋使用者造成较大的心理压力和负担。在很多情况下,裂缝的发生与发展还是大事故的先兆,对此必须认真分析,妥善处理。2 砌体结构裂缝产生的原因及防治措施引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,大体上有设计上对房屋的构造处理不当,地基的不均匀沉降,收缩和温度的变化,施工质量不合格、使用的建筑材料不合格等。 设计上对房屋的设计和构造处理不当而引起的裂缝有一些砌体结构的房屋的设计是套用图纸,应用时未经校核;有时参考了别的图纸,但荷载增加了或截面减少了而未作计算;有的虽然作了计算,但因少算或漏算荷载,使实际设计的砌体承载力不足;有的虽然进行了墙体总的承载力计算,但忽视了墙体高厚比和局部承压的计算。如果砌体的承载力不足,则在荷载作用下将出现各种裂缝,以致出现压碎、断裂、倒塌等现象,这类裂缝的出现,很可能导致结构的失效。预防措施:(1)细心认真地设计。对拟建砌体结构的房屋,要做到力学模型准确,传力清楚;荷载统计无误;大梁下砌体要设梁垫并进行验算;加强对圈梁的布置和构造柱的设置,以提高砌体结构的整体安全性。(2)裂缝一旦出现,要注意观测裂缝的宽度及长度的发展情况,并及时采取相应的有效措施,如灌缝,封闭等,必要时要进行结构加固,如粘钢、碳纤维等。 地基不均匀沉降引起的裂缝当地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力或剪力,当这种附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生相对裂缝。这中裂缝一般都是斜向的,且多发生在门窗洞口上下。这种裂缝的特点是:(1)裂缝一般呈倾斜状,说明系因砌体内主拉应力过大而使墙体开裂;(2)裂缝较多出现在纵墙上,较少出现在横墙上,说明纵墙的抗弯刚度相对较小;(3)在房屋空间刚度被削弱的部位,裂缝比较集中。为防止地基不均匀沉降在墙体上产生的各种裂缝而采取的措施有:(1)合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元,或将沉降不同的部分隔开一定距离,其间可设置能自由沉降的悬挑结构。(2)合理地布置承重墙体,应尽量将纵墙拉通,尽量做到不转折或少转折。避免在中间或某些部位断开,使它能起到调整不均匀沉降的作用,同时每隔一定距离设置一道横墙,与内外纵墙连接,以加强房屋的空间刚度,进一步调整沿纵向的不均匀沉降。(3)加强主体结构的刚度和整体性,提高墙体的稳定性和刚度,减少建筑物端部的门、窗洞口,设置钢筋混凝土圈梁,尤其是要加强地圈梁的刚度。(4)加强对地基的检测,发现有不良地基应及时妥善处理,然后才能进行基础施工。 收缩和温度变化引起的裂缝热胀冷缩是绝大多数物体的基本物理性能,砌体也不例外。由于屋盖系统温度变化出会使砖墙产生裂缝,由于温度变化不均匀使砌体因不均匀收缩产生裂缝,或由于钢筋混凝土圈梁与砖墙伸缩量不同也会产生裂缝。(1)屋盖系统温度变化时使墙体产生的裂缝:这类裂缝较典型和普遍的是建筑物(特别是纵向较长的)顶层两端内外纵墙上的斜裂缝,其形态呈 “八”字或 “X”型,且显对称性,但有时仅一端有轻微者仅在两端1~2个开间内出现,严重者会发展到房屋两端1/3纵长范围内,并由顶层向下几层发展。此类裂缝对那种刚性屋面的平屋顶,未设变形缝、隔热层的房屋就更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形牵引其下砖砌体超过其材料抗拉强度的结果。一般来说,在阳光照射下,屋面板温度可高达60~70℃,而其下的砌体仅为30~35℃,温差引起的砌体主拉应力大于砌体本身的抵抗力的50%~300%不等。又加上房屋两端为自由端,水平约束力小,上部砌体垂直压力较小,如无相应措施,则上述裂缝在所难免。当屋面向两端热胀时,会使下部砌体出现正 “八”字裂缝,当冷缩时,就会出现倒 “八”字缝,一胀一缩则易出现“X”型缝。(2)由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩产生的裂缝:由于房屋过长,室内外温差过大,因钢筋混凝土楼盖和墙体温度变形的差异,有可能使外纵墙在门窗洞口附近或楼梯间等薄弱部位发生向竖向贯通墙体全高的裂缝,这种裂缝有时会使楼盖的相应部位发生断裂,形成内外贯通的周圈裂缝。另外,当房屋空间高大时,墙体因受弯在截面薄弱处(如窗间墙)会出现水平裂缝。(3)由于钢筋混凝土圈梁与砖墙伸缩量不同产生的裂缝:当材料随时间发生收缩变形和自然界温度发生变化时,由于钢筋混凝土和墙砌体材料收缩系数和线膨胀系数的不同,会在房屋的墙体及楼盖结构中引起因约束变形而产生的附加应力,当这种附加应力过大时会在墙体上产生局部竖向裂缝。防止收缩和温度变化引起裂缝的主要措施有:(1)在过长房屋墙体中设置伸缩缝。将伸缩缝设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。(2)屋面设保温隔热层。屋面的保温隔热层或刚性面层及砂浆找平层应设分隔缝,分隔缝的间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30㎜。屋面施工宜避开高温季节。(3)楼(屋)面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体宜适当设置水平钢筋。 施工质量不合格、使用材料不合格而引起的裂缝砌块本身的质量不合格,砂浆强度不够,这些都会造成整个砌体的强度不够,而造成砂浆强度偏低的原因是使用了不合格的水泥,施工配合比不准确,施工过程中不安设计留槎及放置拉结筋等,这些都可能在砌体结构中产生裂缝。预防措施:(1) 做好建筑材料使用前的各种检测,不合格及资料不全的建筑材料严禁使用。(2) 加强对操做工人上岗证的管理,持证上岗。(3) 加大施工检查力度,严格执行“三检制度”。3结束语砌体结构裂缝应针对成因,贯彻预防为主的原则,加强设计、施工及使用方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失。参考书目:(1) 黄立山.《砌体结构裂缝的成因及控制措施》[J] 安徽建筑,2003.(2) 许淑芳.《砌体结构》.北京:科学出版社,2004.(3) 刘立新.《砌体结构》. 武汉:武汉工业大学出版社,2003.

化合物的抗炎活性研究论文

海洋生物来源药物先导化合物的研究进展【摘要】 海洋生物中活性物质丰富,本篇文章对国内外近3年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了归纳,并对其研究趋势进行了展望。这些新发现的萜类化合物广泛分布于海藻、珊瑚、海绵以及一些海洋真菌等海洋生物中,主要以单萜、倍半萜、二萜、三萜结构型式存在;而糖苷类化合物在海藻、海绵、海参、海星等海洋生物中发现大部分以糖苷脂、甾体糖苷、萜类糖苷型式存在。【关键词】 海洋生物 萜类化合物 糖苷类 生物活性【Abstract】 Marine organism show some important biological activities. This paper reviews terpenoids and glycosides from marine organism at home and abroad since 2005, and provides scientific evidence for reasonable exploitation and application. Terpenoids are mainly occurred on marine algae, coral, sponge and some fungi by monoterpene, sesquiterpene, diterpene and triterpene. And glycosides with structures of lipid, steroid and terpenoid are distributed to marine algae, sponge, sea cucumber and starfish.【Key words】 Marine organism; terpenoid; glycoside; bioactivity海洋是生命之源,由于海洋环境的特殊性,具有高压、低营养、低温(特别是深海)、无光照以及局部高温、高盐等生命极限环境,海洋生物适应了海洋独特的生活环境,必然造就了海洋生物具有独特的代谢途径和遗传背景,必定也会有新的、在许多陆地生物中未曾发现过的新结构类型和特殊生物活性的化合物。萜类物质是一类天然的烃类物质,其分子中具有异戊二烯(C5H8)的基本单位。故凡由异戊二烯衍生的化合物,其分子式符合(C5H8)n通式的均称萜类化合物(terpenoids)或异戊二烯类化合物(isopenoids)。但有些情况下,在分子合成过程中由于正碳离子引起的甲基迁移或碳架重排以及烷基化、降解等原因,分子的某一片断会不完全遵照异戊二烯规律产生出一些变形碳架,它们仍属于萜类化合物。海洋生物中萜类化合物主要以单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜为主,三萜和四萜种类和数量都较少,且大部分以糖苷形式存在。萜类化合物是海洋生物活性物质的重要组成部分,广泛分布于海藻、珊瑚、海绵、软体动物等海洋生物中,具有细胞毒性、抗肿瘤活性、杀菌止痛等活性作用。糖苷的分类有多种方法,按照在生物体内是原生的还是次生的可将其分为原生糖苷和次生糖苷(从原生糖苷中脱掉一个以上的苷称为次生苷或次级苷);按照糖苷中含有的单糖基的个数可将糖苷分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等;按照糖苷的某些特殊化学性质或生理活性可将糖苷分为皂苷、强心苷等;按照苷元化学结构类型可分为黄酮糖苷、蒽醌糖苷、生物碱糖苷、三萜糖苷等,海洋类的糖苷大部分是按照此特点分类的,主要包括鞘脂类糖苷、甾体糖苷、萜类糖苷和大环内酯糖苷等,在很多海洋生物如海藻、珊瑚、海参、海绵等中均发现有糖苷类化合物存在。已有的研究表明海洋糖苷类成分大都具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、增强免疫力等生物活性。抗白血病和艾氏癌药物阿糖胞苷Ara-C(D-arabinosyl cytosine) 1、抗病毒药物的Ara - A 2以及Ara-C的N4-C16-19饱和脂肪酰基化衍生物3是海洋糖苷类药物成功开发的典范〔1〕。本篇文章对国内外自2005年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了总结。1 萜类化合物 单萜 2005年M. G. Knott等人〔2〕对从红藻Plocamium corallorhiza中分离得到的三种多卤代单萜化合物plocoralides A-C(1~3)〔3,4〕进行了活性研究,发现化合物Plocaralides B(2), C(3)对食管癌细胞WHCOI具有中等强度的细胞毒作用,这些化合物具有卤素取代基。 倍半萜 从海泥来源的真菌Emericella variecolor GF10的发酵液中分离得到两个新型的倍半萜化合物6-epi-ophiobolin G(4)和6-epi-ophiobolin N(5),化合物在1~3μM浓度时能使神经癌细胞Neuro 2A凋亡,同时伴随细胞萎缩和染色体聚集〔5〕。这一类ophiobolins是天然的三环或四环的倍半萜化合物,对线虫、真菌、细菌以及肿瘤细胞有着普遍的抑制活性。Willam Fenical等人从海洋沉积物分离得到一株放线菌CNH-099,在该菌的代谢产物中分离到具有细胞毒作用的新颖的 marinonc 衍生物 neomarinone(6)、isomarinone(7)、hydroxydebromomarinone(8)和methoxydeuromomarinonc(9),它们均是倍半萜萘醌类抗生素。Neomarinone(6)和marinones(7~9)对HCrll6结肠癌细胞显示中等程度的体外细胞毒作用(IC50=8μg/ml),而且,neomarinone(6)对NCI-s60癌细胞也具有中等程度细胞毒作用(IC50=10μg/ml)〔6〕。化合物花侧柏烯倍半萜(10~12)从希腊北爱情海希俄斯岛采集的红藻 L. microcladia中分离得到〔7〕。红藻 L. microcladia 经有机溶剂CH2Cl2/MeOH (3:1)提取,以Cyclohexane/EtOAc(9:1)为洗脱液进行硅胶柱层析,最后经HPLC纯化得到化合物(10-12)。该试验并对化合物活性进行了研究,发现三种化合物均对肺癌细胞NSCLC-N6 和 A-549有抑制作用,化合物(10):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549),化合物(11):IC50 = μM (NSCLC-N6) 和 μM (A-549) ,化合物(12):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549)。后两个化合物对肺癌细胞毒活性作用明显高于第一个化合物,推测可能由于后两个化合物结构中酚羟基以及五环内双键的存在提高了化合物活性,而化合物中溴原子的存在并没有对其活性构成影响。从中国南京采集的红藻L. okamurai也分离出四种衍生的花侧柏烯倍半萜化合物,分别是Laureperoxide (13), 10-bromoisoaplysin (14), isodebromolaurinterol (15)和10-hydroxyisolaurene (16)〔8〕。5种snyderane倍半萜(17~21)化合物从红藻L. luzonensis中分离得到〔9〕。从一个软海绵种属Halichondria sp中分离得到四种具有抗微生物活性的含氮桉烷倍半萜化合物halichonadins A-D(22~25)〔10〕。该海绵采集于日本冲绳运天港, kg样品溶于4L MeOH,所得的115g MeOH提取物分别用1200ml EtOAc和400MlH2O萃取, EtOAc萃取物经硅胶柱层析后,洗脱液为MeOH/CHCl3(95:5)和石油醚/乙醚(9:1),得到化合物halichonadins A-D(22~25)和已知化合物acanthenes B、C。活性检测实验显示:化合物halichonadins A-D均具有抗细菌活性,同时halichonadins B和C也具有抗真菌活性,化合物halichonadins C对新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的半致死浓度(IC50)达到μg/ml。三个部分环化的倍半萜(26~28)化合物具有抑制磷酸酶Cdc25B活性,从海绵Thorectandra sp.中分离得到〔11〕。冷冻的海绵样品经4℃去离子水浸泡冷冻干燥后得到的干涸物, 随后用MeOH/CH2Cl2(1:1)和MeOH/H2O(9:1)的有机溶剂提取获得粗提物。采用活性追踪的方式,对粗提物(IC50=8μg/ml)进一步分离,将其溶于100mlMeOH/H2O(9:1)有机溶剂中,得到的粗提物加入300ml正己烷,获得水相部分溶于MeOH/H2O(7:3)的溶剂中,再用300ml CH2Cl2提取得到的部分经活性测定显示对磷酸酯酶抑制活性最强(IC50=6μg/ml),之后采用反相C-18柱HPLC分离,得到部分环化的倍半萜化合物(26)16-oxo-luffariellolide(12mg, tR=18min),化合物(27) 16-hydroxy-luffariellolide ( mg, tR=19min)以及化合物(28) luffariellolide (, tR=38min)。五种属于倍半萜类的化合物hyrtiosins A-E (29~33),从中国海南两个不同地方的海绵Hyrtios erecta种属中分离得到〔12〕。氧化的倍半萜化合物gibberodione(34), peroxygibberol(35) 和 sinugibberodiol(36)从台湾软珊瑚Sinularia gibberosa分离得到〔13〕,化合物(35)具有较温和的细胞毒性〔14〕。从珊瑚Eunicea sp.中提取的七种倍半萜代谢产物(37~43)〔15〕,含有榄烷,桉烷和吉玛烷骨架结构,研究显示对Eunicea 种属的疟原虫具有轻度的抑制作用。 二萜 以前很少有从绿藻中分离得到萜类化合物的报道,但是与2004年相比,提取的代谢产物数量有所增加〔16〕。从澳大利亚塔斯马尼亚采集的绿藻Caulerpa brownii中分离出许多新型二萜类化合物,其中化合物(44~48)在没有分支的绿藻中提取得到〔17〕,而类酯萜化合物(49)是从分支的绿藻中获得,该研究同时显示提取的类酯萜化合物对细胞、鱼类、微生物均有不同程度的毒性作用〔18〕。日本Koyama K等人从褐藻Ishige okamurae来源的未知海洋真菌(MPUC 046)中分离到一种新型的二萜类化合物phomactin H(50)〔19〕。真菌(MPUC 046)经含150g小麦的400ml海水25℃发酵培养31天后,采用CHCl3溶剂提取、硅胶层析及HPLC纯化得到phomactin H。该化合物同已发现的phomactin A-G化合物一样,均属于血小板活化因子(PAF)拮抗剂,能抑制PAF诱导的血小板凝聚,同时推测此活性与化合物的某个特定骨架结构有关。从法国南部大西洋海滨采集的褐藻Bifurcaria bifurcata中分离得到(51~55)五种新型的极性非环状二萜类化合物〔20〕。该褐藻经CHCl3/MeOH(1:1)提取,硅胶层析(洗脱液为不同比例的Hexane,EtOAc,MeOH),经反相C-18柱HPLC纯化获得十二种化合物,其中五种为新型二萜类化合物。化合物(51~53)在Hexane: EtOAc(2:3)洗脱液中发现,而化合物(54)和(55)则从Hexane: EtOAc(1:4)洗脱液中获得。6种新型的Dactylomelane二萜类化合物 (56~61)从西班牙特纳里夫南部家那利群岛采集的红藻Laurencia中分离得到〔21〕,其结构具有C-6到C-11环化的单环碳新型结构。采集的红藻经CH2Cl2/MeOH(1:1)有机溶剂提取后,用洗脱液Hexane/CHCl3/MeOH(2:1:1)进行Sephadex LH-20反相色谱分离,结合TLC点样筛选的部分用洗脱液EtOAc/hexane(1:4)进行硅胶柱层析,最后采用硅胶柱进行HPLC纯化得到六种新型的单环碳二萜类化合物Dactylomelans。从红藻L. luzonensis中也分离得到二萜类化合物luzodiol (62)〔9〕。一个溴代二萜类化合物 (63)从日本其他红藻Laurencia物种中分离得到 〔22〕。Xenicane二萜类化合物(64~71)从台湾珊瑚Xenia blumi分离出来,而化合物xeniolactones A-C (72~74)则是从台湾Xenia florida中分离出来的〔23〕。化合物 (64~67), (69), (70) 和 (72)具有轻微的细胞毒性作用。非Xenicane代谢产物xenibellal (75)对Xenia umbellata也具有轻微的细胞毒性作用〔24〕。化合物Confertdiate (76)是一个四环的二萜类物质,从中国珊瑚Sinularia conferta中分离得到〔25〕。从史密森尼博物院癌症研究所收集的海葵中分离得到的二萜类化合物actiniarins A-C (77~79)能适度抑制人cdc25B磷酸酶重组〔26〕。 Periconicins A,B (80~81)〔27〕是从内生红树林真菌Periconia sp.分离得到的二萜类的新化合物,能抑制不同微生物的生长活性,诸如bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6358p, Staphylococcus epidermis ATCC 12228等等。南海真菌2492#是从采自香港红树林植物Phiagmites austrah样品中分离得到的,从2492#菌株的发酵液中分离得到的两种二萜类化合物 (82~83)有很好的生理活性〔28〕,如抗肿瘤、降压、调整心率失常,同时降压调整心率失常的作用在相同的条件下优于临床现用的阳性对照物。从中国红树林植物Bruguiera gymnorrhiza分离出二萜类化合物 (84~86),化合物(86)对小鼠成纤维细胞具有适当的细胞毒活性〔29〕。也从中国红树林另一物种Bruguiera sexangula var. rhynchopetala分离出三种二萜类化合物 (87~89) 〔30〕。与之结构相似的二萜类化合物 (90~93)从中国Bruguiera gymnorrhiza中分离得到,其中化合物 (92)和 (93)有轻微的细胞毒活性〔31〕。 二倍半萜 Willam Fenical研究小组从曲霉属Aspergillus海洋真菌(菌株编号CNM-713)分离到一个新的二倍半萜化合物aspergilloxide (94),该化合物为含有25个碳原子的新骨架,对人的结肠癌细胞HCT-116有微弱的细胞毒活性〔32〕。在此之前,Willam Fenical等人从巴哈马的红树林中的漂浮木中也分离到一株真菌Fusarium heterosporum CNC-477, 并从中分离得到一系列多羟基二倍半萜类化合物neomangicols A-C(95~97)〔33〕和mangicols A-G (98~104)〔6〕,它们的结构如下图所示。Neomangicols的骨架为25个碳的二倍半萜,是首次从天然物中分离得到。药理实验显示化合物 (96)具有和庆大霉素大致相当的对革兰阳性细菌的抑制能力,化合物 (98)和 (99)对MPA(phorbol myristate acetate)诱导的鼠类耳朵水肿有抗炎症活性。 三萜 从海洋生物中提取得到的三萜类化合物主要以三萜皂苷、三萜烯类、三萜糖苷等形式存在。四环三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105) 和 (106)是从中国黑乳海参Holothuria nobilis分离得到的〔34〕。采集于福建东山的黑乳海参洗净切碎后用85%的EtOH冷浸提取,得到的流浸膏均匀分散于水中,依次用石油醚、二氯甲烷、n-BuOH萃取,研究发现n-BuOH提取物经大孔吸附树脂、正相硅胶层析、反相C-18硅胶柱层析以及反相C-18 柱HPLC分离得到三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105)和(106)。易杨华等同时从海参中提取到了其它的三萜糖苷类化合物以及三萜皂苷脱硫衍生物〔35,36〕。三萜烯类化合物intercedensides D-I(107-112)从中国海参Mensamaria intercedens中分离得到,具有细胞毒功能〔37〕。新西兰海参Australostichopus mollis是单硫酸酯三萜糖甙化合物mollisosides A(113), B1(114) 和 B2(115)的来源〔38〕。具有细胞溶解作用的三萜类化合物sodwanone S (116)是从印度洋多毛岛采集的海绵Axinella weltneri中分离得到的〔39〕。三萜苷类化合物sarasinosides J-M (117-120)分离自印尼苏拉威西岛采集的海绵Melophlus sarassinorum,对B. subtilis和S. cerevisae的细菌具有抗微生物活性作用〔40〕。2 糖苷类化合物从中国海南采集的甲藻A. carterae中分离得到一种不饱和的糖基甘油酯化合物(121)〔41〕。甲藻采集于中国海南三亚,经分离筛选得到的A. carterae大规模培养后用甲苯/MeOH(1:3)的有机溶剂提取,所得干涸物分别用甲苯、1N NaCl 水溶液提取。研究发现有机相提取物经硅胶柱(洗脱液为不同比例的MeOH/CHCl3)、反相C-18硅胶柱层析(洗脱液为MeOH/H2O=9:1),最后经反相C-18柱制备型HPLC(流动相为MeOH/H2O =95:5)分离纯化得到25mg不饱和的糖基甘油酯化合物(121)。从多米尼克普次矛斯采集的绿藻Avrainvillea nigricans中可以分离出一个甘油酯avrainvilloside(122),该化合物含有6-脱氧-6-氨基糖苷部分〔42〕。两个甘油一酯化合物homaxinolin(123)和(124),磷脂酰胆碱homaxinolin(125)以及能抑制细胞生长的脂肪酸(126)是从韩国海绵Homaxinella sp.中分离得到的〔43〕。从红海采集的海绵Erylus lendenfeldi分离得到的两个甾体糖苷类化合物erylosides K(127)和L(128)能选择性的抑制酵母菌株的rad50芽体,rad50能修复协调受损的双链DNA〔44〕。海参Stichopus japonicus是五种糖苷化合物SJC-1(129),SJC-2(130), SJC-3(131), SJC-4(132) 和 SJC-5(133)的主要来源〔45〕。五种化合物均从弱极性CHCl3/MeOH部分分离出来,其中SJC-1(129), SJC-2(130), SJC-3(131)是典型的鞘甘醇或植物型鞘甘醇葡萄糖脑苷脂类化合物,含有羟基化或非羟基化的脂肪酰基结构。SJC-4(132) 和 SJC-5(133)也含有羟基化的脂肪酰基结构,但是含有独特的鞘甘醇基团,是两种新型的葡萄糖脑苷脂类化合物。Linckiacerebroside A(134)是从日本海星Linckia laevigata分离出的一种新型糖苷脂化合物〔46〕。甾体糖苷孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-α-L-吡喃岩藻糖苷(135) 和 孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-β-D-吡喃木糖苷(136)从中国短足软珊瑚Cladiella sp.中分离得到〔47〕。将新鲜的软珊瑚干质量 kg用乙醇在室温下浸泡 3 次, 合并提取液, 减压浓缩后得到深褐色浸膏 用30%的甲醇溶解后, 依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取, 石油醚提取液经减压浓缩后得棕黑色胶状物 ,将此提取物硅胶柱减压层析, 用石油醚乙酸乙酯溶剂体系梯度洗脱, 从石油醚/乙酸乙酯(20:80)洗脱液中所得的洗脱部分在反相C-18柱上进行HPLC分离, 用MeOH洗脱得到化合物60mg(135)和3mg(136),该类化合物具有抗早孕和抑制肿瘤细胞生长活性。四种甾体糖苷化合物(137-140)是从中国珊瑚Junceella juncea EtOH/CH2Cl2提取液中分离得到〔48〕。3 结语目前,从海洋生物中发现的萜类和糖苷类天然化合物的数量近几年呈现逐渐增加的趋势,有些化合物的活性确切而且活性作用强烈是很有希望的一些药物先导化合物,但是用于临床研究的化合物还相对较少,因此开发更多新的天然化合物是有必要的。其次,从海洋生物中发现的活性化合物也存在着活性较低或毒性较大等问题,可以通过对其结构进行修饰,使其活性达到最佳效果。此外,从海洋生物中提取的活性化合物含量通常较低,而且化合物在提取过程中受到提取试剂、方法等外界因素的影响,所以采用化学合成的方法进行化合物的半合成或者全合成解决化合物在提取过程中结构易变、试剂耗量大等缺点。例如从海洋真菌中发现的结构新颖,有抗菌、抗癌和神经心血管活性的物质头孢菌素C,就是从海洋真菌中分离得到的,这是一大类半合成的广为人知的抗生素,它已广泛用于临床〔49〕。所以采用合成或半合成的方法解决活性化合物作为药源的大量生产方式是通行的。我们期待着这些药物先导化合物在药物开发方面发挥重要作用。

当归是最常用的中药之一,来源于伞形科植物当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels的干燥根。其性温,味甘、辛。归肝、心、脾经;具有补血活血、调经止痛、润肠通便的功能;用于血虚萎黄、眩晕心悸、月经不调、经闭痛经、虚寒腹痛、风湿痹痛、跌仆损伤、痈疽疮疡、肠燥便秘等症。除中医处方配方用药外,含当归的中成药达80余种。同时,当归也是中国卫生部规定的可用于保健食品的原料,在日常生活中常被作为滋补品食用。为此,国内外许多学者对当归的栽培、加工、化学成分、药理作用、临床应用等方面进行着广泛研究,尤其是当归的化学成分和药用价值更是研究的热点,近年来从中发现了很多新成分和生物活性,阐明其作用机理。本文对当归的化学成分和药理作用进行了综述,以期为当归的临床应用、新产品研究与开发提供依据。

1化学成分

当归中分离、鉴定到的化合物主要包括挥发油、有机酸、多糖和黄酮等成分。

挥发油当归中挥发油的含量约为1%,为当归的主要有效成分之一。挥发油中藁本内酯的含量最高,其次为丁烯基酞内酯。刘国生等⑴曾将当归的挥发油分为中性、酚性和酸性3个部分。从化学结构上看,挥发油中的主要成分为苯酞类及其二聚体类化合物。

苯酞类:苯酞类化合物是当归挥发油中的主要成分,也是从当归中最早分离鉴定的一类化合物,包括Z藁本内酯、E藁本内酯、洋川芎内酯A、E-丁烯基苯酞、Z-丁烯基苯酞等成分。苯酞类二聚体:苯酞类二聚体是近年来从当归中分离鉴定的化合物,主要有Z-383'a,7'a-四氢"6,3',7,7'a-二聚藁本内酯劣'项同、V-,',7,3'a-二聚藁本内酉旨、levistolideA、(3Z,3Z')','-双藁本内酯、当归双藁苯内酯A等。

其他成分:当归挥发油中还含有以ai蒎烯、P雪松烯、氧化石竹烯等为代表的萜类化合物;以丁烯基苯酣、丁香油酣、对-乙烯基愈创木酣等为代表的酣类化合物;以十四烷、壬烷、正十一烷等为代表的烷烃类化合物。

有机酸类当归中含有多种有机酸类化合物,其代表为阿魏酸。阿魏酸是从当归中较早分离出来的有效成分。自1979年林茂等首次从当归中提取分离出阿魏酸后,许多学者对阿魏酸的提取工艺和含量测定进行了研究?。目前,阿魏酸是2010年版中国药典当归质量控制的指标成分。同时,阿魏酸也是川芎、藁本药材质量控制的指标成分。然而,阿魏酸存在于多种植物中,不是当归的特征性成分。此外,当归中还含有丁二酸、烟酸、十六烷竣酸、香荚兰酸、邻二苯酸、茴香酸、壬二酸、棕榈酸、亚油酸、硬脂酸等酸性成分。

多糖类当归多糖(Angelicapolysaccharide,APS)是当归中的水溶性有效成分,其含量可达到15%。目前,提取分离当归粗多糖较成熟的方法为水提醇沉法。当归粗多糖再经过离子交换层析、凝胶层析、DEAE纤维素层析等分离后可得到高纯度的多糖亚组分。商澎等先后从当归中提取分离得到当归总多糖及其亚组分,并分析了多糖中单糖的组成,主要为葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖等;酸性多糖为糖醛酸。但是单糖的组成及其比例不同。

黄酮类王芙蓉等_以75%乙醇为溶剂,采用回流提取法从当归中提取、分离得到黄色黏稠状物质,经金属盐类试剂络合反应鉴定为黄酮类化合物。之后,李谷才等四通过正交试验确定了用乙醇提取当归中总黄酮的最佳条件为:乙醇浓度为70%,固液比为1:50,提取温度85°C,提取时间2h;并用分光光度法测出当归中黄酮的含量为

。但是,迄今为止,未见到从当归中分离鉴定黄酮类单体化合物的研究报道。

其他成分当归中含有苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等多种氨基酸,以及铜、铁、锰、锌等多种微量元素。此外,当归中还含有尿嘧啶、腺嘌昤、维生素E、青霉菌属的代谢产物,以及香豆素类等成分U7)。

2药理作用

大量的药理研究报道表明,当归及其主要化学成分具有广泛的生物活性,对造血系统、循环系统、神经系统等均有药理作用。

对造血系统的影响当归被称为“补血要药”,其补血作用得到历代医家的公认。对当归补血作用的研究主要集中于两方面:一是体内实验,研究当归对血虚动物模型的补血效果;二是通过体外实验,研究当归的补血作用及其机理。而后者是目前研究工作的热点。

APS是当归造血的主要活性成分之一,其造血机理主要是通过剌激与造血相关的细胞、分子等来修复造血功能。近年研究表明,APS能动员外周血和骨髓中的单个核细胞促进造血。胡晶等?将APS动员的雄性BALB/c小鼠的外周血单个核细胞静脉输注给受到射线照射的雌性同系受体小鼠,采用聚合酶链式反应方法鉴定造血重建的来源;发现APS组受体小鼠WBC、PLT、HGB、30d存活数均明显高于对照组和生理盐水组(P<);说明APS动员的小鼠外周血造血干/祖细胞移植后能够有效地重建小鼠的造血功能。张雁等〔19’%发现APS可通过降低造血干细胞表面的黏附分子的表达,促使骨髓单个核细胞(BMNC)更早进入外周血循环,促进造血功能的修复。进一步研究发现,APS能通过降低放射损伤小鼠BMNC凋亡相关基因P53mRNA的表达来抑制细胞凋亡;以及提高BMNC黏附分子抗体CD44和CD49d的表达;上调BMNC对细胞外基质中纤维连接蛋白的黏附率来加速BMNC增殖分化,从而促进造血。

肌卫星细胞(MSCs)是造血功能重建最有希望的种子细胞来源。王晓玲等_采用MTT法检测经不同浓度APS干预的无培养基和用骨髓基质细胞培养的小鼠MSCs,发现经过不同浓度APS干预后的骨髓基质细胞条件培养的各MSCs增殖显著,并且经过APS干预的骨髓基质细胞条件培养基可有效地改变MSCs的生长特性,明显促进MSCs增殖及干细胞因子受体蛋白的表达。

对循环系统的作用

对心血管系统的作用:当归及其挥发油具有调节血管生成、抑制心肌细胞肥大和抗心律失常的作用。Yeh等_发现当归挥发油和正丁烯基苯酞内酯能抗血管生成;而当归水煎液能促进血管生成。这为研发新的血管生成调节剂治疗心血管疾病提供了依据。喻华等_将当归注射液作用于血管紧张素n诱导的肥大心肌细胞,发现心肌细胞蛋白含量减少,说明当归注射液能有效抑制血管紧张素n诱导的心肌细胞肥大。肖军花等_发现当归挥发油的中性非酣性部位(A3)具有明显的抗心律失常作用,能抑制心肌自搏频率,延长功能性不应期,降低心肌收缩力和动作电位振幅,缩短复极20%时程和复极90%时程,其作用机理可能与A阻滞Ca2+、Na+内流和促进K+外流有关,且对K+通道具有选择性。

抗血小板凝聚作用:当归中的阿魏酸能对抗血栓素A:(TXA2)的生物活性,增加前列环素(PGI2)的生物活性,使PGI2/TXA2的值升高,从而抑制血小板凝聚。当归注射液能使弥散性血管内凝血大鼠的血小板聚集和黏附降低,红细胞变形能力增强,从而达到抑制血小板凝聚的作用_。

抗动脉粥样硬化:当归及其有机酸成分阿魏酸均具有抗动脉粥样硬化的作用。当归能够改善高脂血清对血管内皮细胞形态结构的损伤,逆转高脂血清导致的内皮细胞中TGB^表达降低和bFGF表达增加,达到抗动脉粥样硬化的作用。阿魏酸治疗塞性动脉粥样硬化症也具有显著疗效。

对神经系统的作用当归可减轻缺氧时神经元的变性,并在激活血管内皮生长因子(VEGF,具有类似血管源性的神经保护和神经营养作用)mR-NA中有一定的调控作用,提示当归在保护损伤神经及促进神经再生方面具有重要作用咖。

当归注射液可通过降低神经干细胞的增殖来保护宫内缺氧新生大鼠的神经干细胞。钟星明等_的研究表明:当归注射液能够减少宫内缺氧后幼年大鼠神经胶质细胞GFAP的表达,抑制新生大鼠大脑内N甲基D-天冬氨酸受体亚单位NR1的表达,达到对宫内缺氧新生大鼠脑组织的保护作用。此外,当归注射液对神经系统疾病慢性脑低灌注和帕金森病均有一定的治疗作用,其作用机制可能分别为上调海马区Nrf2的RNA与蛋白水平的表达和通过特定信号通路激活SIRT1、抑制羟基多巴胺诱导PC12细胞的凋亡_。

对平滑肌的作用

对子宫平滑肌的作用:当归的挥发油和水提物对子宫平滑肌具有不同的作用。前者是抑制子宫收缩的主要活性成分。刘琳娜等-的研究表明,当归挥发油可抑制小鼠离体正常子宫平滑肌的收缩幅度、频率和活动力,对催产素所致离体子宫平滑肌的剧烈收缩亦可抑制,并能使其恢复至正常水平;说明当归挥发油对正常和病理性子宫平滑肌均有抑制作用,并有较强的抗子宫平滑肌痉挛作用。肖军花等_进一步发现当归挥发油中A;为抑制子宫收缩的最佳活性部位,其作用机理与其抑制PGF2下游P42/44MAPKCx43信号转导途径有关。

相反,当归的水提物则为兴奋子宫的主要活性成分。当归水煎液在浓度时,对离体小鼠子宫肌有兴奋作用,这与当归兴奋子宫肌上H受体有关,但与子宫肌上M受体、a受体和前列腺素合成酶无关。实际上,当归挥发油中的酸性部位(A1)、酣性部位(A2)也能兴奋子宫,但呈剂量相关的双向作用。例如,肖军花等_研究结果显示,在正常离体大鼠子宫中,A1在0~160mg/L呈兴奋作用,仅在320mg/L才出现明显的抑制作用;小剂量A2(忘10mg/L)略有兴奋作用,而大剂量(为20mg/L)则表现出抑制作用。

对支气管平滑肌的作用:当归挥发油具有松弛支气管平滑肌的作用。王锋等?发现当归挥发油对静息状态下的豚鼠离体气管平滑肌有明显松弛作用。其中,^是发挥该作用的主要组分;A1和^对豚鼠离体气管平滑肌的作用不明显,但A1与^之间存在交互影响,两者合用时可使^对豚鼠离体气管平滑肌的松弛作用减弱;提示A1可能会拮抗A松弛豚鼠离体气管平滑肌的作用。

对胃肠道平滑肌的作用:当归挥发油能舒张胃肠平滑肌,降低肌张力。王瑞琼等_采用兔离体胃肠平滑肌条,通过二道生理记录仪描记胃肠平滑肌等长收缩或舒张的肌张力变化曲线,计算肌张力变化率。发现当归挥发油对兔离体胃底、胃体、十二指肠、空肠和回肠平滑肌均具有舒张作用,且呈现浓度依赖关系。

对主动脉平滑肌的作用:当归挥发油能抑制主动脉平滑肌的收缩。吴国泰等_采用离体平滑肌灌流实验系统,观察当归挥发油对正常兔离体胸主动脉平滑肌和去甲肾上腺素(NE)、氯化钾(KCl)预收缩的胸主动脉平滑肌张力的影响,发现当归挥发油可明显抑制NE、KCl引起的兔离体胸主动脉平滑肌的收缩。

免疫作用APS是当归发挥免疫作用的主要活性成分,对特异性免疫和非特异性免疫均有较强的促进作用。郭振军等_用ELISA方法检测APS剌激M9分泌TNF^a及IL~4的情况。发现APS可以阻断MR介导的M9吞噬作用,且呈现剂量依赖关系。另外,APS能上调乙型肝炎病毒转基因小鼠的树突状细胞功能。说明APS对非特异性免疫有促进作用。APS及其亚组分能显著促进脾细胞、混合淋巴细胞和T细胞的增殖;增加培养的脾细胞中CIM细胞亚群的比率以及剌激小鼠产生特异性IgG类抗体_。说明APS对细胞免疫和体液免疫均有作用。

抗肿瘤作用APS是当归抗肿瘤的主要活性成分,其体内、外实验研究均显示抗肿瘤活性。

在体内,APS的抗肿瘤作用主要是通过增强机体的.免疫功能来间接抑制或杀死肿瘤细胞。吴素珍等m用SM小鼠模型研究硫酸酯化当归多糖(SPAS)在体内的抗肿瘤作用,发现SPAS对SM小鼠的肿瘤生长有抑制作用,40、80、160mg/(kg?d)剂量组的抑瘤率分别为、、,说明SPAS在体内具有显著抗肿瘤活性。

在体外,当归能直接抑制或杀死肿瘤细胞。Gao等?发现当归通过降低MMP名、MMP4、TGF-p1、TIMP4和增加TIMP4来抑制肺癌细胞的增殖和转移。研究还发现,APS不仅在体内对大鼠SM肉瘤细胞、白血病细胞、Ehrlich腹水癌细胞具有抑制作用,而且在体外可抑制肝癌细胞的入侵和转移_。其亚组分ASP4d能抑制宫颈癌细胞增殖,并能诱导这些细胞凋亡,其机制主要是激活了细胞凋亡的线粒体途径_。

对脏器的保护作用当归提取物对肺损伤具有治疗作用。当归多糖是防治肺纤维化的有效成分,能改善肺纤维化大鼠模型的各项肺功能M1〕。当归补血总苷可抑制TGB^诱导的人胚肺成纤维细胞的异常增殖转化和胶原表达,其抑制胶原表达的作用可能是通过增加金属蛋白酶4的表达来实现的M2)。

当归具有防治肾缺血再灌注损伤的作用,其机制可能与当归对TNF^、IL-6和bFGF等细胞因子的调控有关。

APS对不同化学性肝损伤有干预作用,可降低酒精性及四氯化碳性肝损伤的sALT和sAST,减轻肝脏损伤。聂蓉_的研究结果提示,APS可能通过提高肝细胞的抗氧化能力和增强肝能量的储备两种途径缓解四氯化碳对肝脏的毒性,起到对肝脏的保护作用。

抗炎镇痛作用当归提取物具有镇痛、抗炎作用,能明显提高小鼠对热剌激致痛的痛阈,抑制小鼠对化学剌激致痛的扭体反应。沈建芬等_从细胞及基因水平研究当归^部位的抗炎作用机制,发现A;能抑制PGE:产量、环氧化酶4(COX-2)活性以及COX名mRNA和蛋白的表达,提示、抑制PGEi产量可能与抑制C0X4基因的表达有关。其他作用当归具有抗辐射、抗氧化、抗衰老、抗银屑病作用,还能明显降低糖尿病大鼠的血糖,其作用机制可能与促进胰岛素B细胞修复和再生有关。

3结语

当归含有挥发油、有机酸、多糖、黄酮等多种类型的化学成分。其药理作用广泛,涉及机体多个系统。当归的“补血”作用主要作用于造血系统,通过剌激与造血相关的细胞、分子等来发挥对造血系统的作用,从而达到“补血”的效果。当归的“活血”作用主要作用于循环系统,通过抑制血小板凝聚等作用来达到“活血”的效果。另外,当归对神经系统、免疫系统也有作用,并具有抗肿瘤、抗辐射、抗炎镇痛、抗氧化、抗衰老等作用。这些药理学研究结果为当归的临床应用和新产品的开发奠定了基础。近年来,当归治疗糖尿病、银屑病等的研究正在深入展开,虽然机理尚未明确,但是相信随着科学技术的进步,这些难题终将解决,为糖尿病、银屑病等目前无疗效确切药物的病症找到新的治疗药物。同时,也将扩大当归临床应用的范围,提高当归的药用价值。

2001年国内在药物设计和分子模拟领域取得的主要进展和成就。总的说来,三维定量构效关系方面的工作较多,并且与实验紧密结合;分子模拟领域的工作相对水平较高,既有方法方面的研究,也有在具体体系中的应用;而由于知识产权方面的原因,目前基于结构的药物设计与虚拟筛选等方面的工作发表较少。 关键词:三维定量构效关系,分子动力学,基于结构的药物设计,分子对接 计算机模拟已经成为继实验、理论之后的第三种研究手段,在科学的各个领域都得到了广泛的应用,并且发展迅速。药物设计与分子模拟也是如此,其总体趋势是计算精度越来越高,与实验结合日趋紧密。近年来,国内药物设计与分子模拟研究工作取得了长足的进展,其中,定量构效关系在药物研究中的应用广泛,已成为药物结构改造的一个有力工具;分子模拟研究发展较快,计算的方法多样化,模拟的时间、空间尺度也越来越接近真实体系,取得了一些水平较高的成果。 一、定量构效关系 定量构效关系是最早发展起来的一种分子设计方法,一旦确定已知的化合物的生物活性与其结构之间的定量关系,研究者就可以依据这一关系对化合物结构进行改造,以获得更高的活性。3D-QSAR(尤其是比较分子力场分析方法)由于其预测能力强,模型形象、直观,已成为最常用的药物设计方法之一。 噻唑烷二酮和芳酮酸类等PPAR激动剂,能够增强胰岛素与其受体结合的信号传导,促进脂肪代谢。利用比较分子力场分析方法对这两类化合物进行了三维定量构效关系研究,揭示了芳酮酸类化合物比噻唑烷二酮类化合物活性更高的原因,并推测PPAR与这一类化合物结合时,活性位点的形状可能和与罗咯列酮结合时不一样[1]。 双叔丁基苯基杂环化合物是COX-2的抑制剂,具有抗炎作用。对三类含双叔丁基苯基杂环化合物进行三维定量构效关系研究,在三种可能的叠合模型中,选择了交叉验证结果最好的一种。研究结果表明:静电作用对化合物的活性贡献稍大于范德华作用;增加杂环的正电荷,可以提高化合物的活性[2]。 采用比较分子力场分析方法对1-咪唑基苯并二氮杂卓(草头卓)类法尼基蛋白转移酶抑制剂进行研究,发现在苯并二氮杂卓(草头卓)中的苯环上增加取代基的体积会使化合物活性降低,在咪唑环上增大取代基的体积能够提高化合物的活性[3]。 吡里酮类化合物是一类很有药用前途的抗炎镇痛剂,利用计算机辅助药物设计专家系统(Apex-3D)研究了5,6-二芳基取代吡里酮类化合物的抗炎活性与其分子结构之间的定量关系。研究表明:化合物的活性与吡里酮环的1位取代基的电荷密度正相关,而与分子的疏水性负相关[4]。 采用比较分子力场分析方法分析了一组-羟基丁烯羟酸内酯类内皮激素拮抗剂的结构活性关系。在计算中,除考察静电场和立体场之外,还引入了氢键场。结果表明,引入氢键场可以明显地改善计算结果。另外,还分别考察了格点距离以及探针原子类型对计算结果的影响[5]。 采用一系列几何结构参数以及由ClogP软件计算得到的logP值作为结构参数,对21个钾离子通道开放剂进行了定量构效关系研究。研究结果表明,氢键受体原子与疏水部分中心距离HA-Hy,以及芳环中心垂线和芳环中心与疏水部分中心连线的夹角对动脉舒张活性影响较显著[6]。 利用CATALYST软件得到了酪氨酸激酶抑制剂的三维药效基团模型,所研究的两类化合物具有完全不同的骨架,但其药效基团相似,说明两者的结合模式相似。这两类化合物的药效基团包括一个氢键受体,一个氢键给体,一个脂肪类疏水团和一个芳香类疏水团。在此基础上,进行了三维构效关系研究[7]。 以黄酮为模板,对一系列黄酮类化合物进行了定量构效关系研究及从头算研究。根据CoMFA, CoMSIA和HQSAR分析以及静电势计算结果,提出了合理的药效基团模型,并提出了一种黄酮类化合物与GABAA受体结合的模型[8]。 二、基于结构的药物设计 基于结构的药物设计是寻找新结构的药物先导化合物的方法之一,国内运用基于结构的药物设计方法发现活性化合物的例子也越来越多,不过,因为知识产权等方面的原因,这方面的论文发表较少,因此本文仅能介绍方法的发展。 在对已知抑制剂与磷脂酶A2的复合物晶体结构的分析的基础上,设计了新的抑制剂,并利用SCORE程序对其生物活性进行了预测。随后进行了化学合成及药理测试,结果表明设计的两种化合物都有一定的活性,并且实验值与SCORE的预测值具有对应关系[9]。 利用同源模建方法、序列进化踪迹分析,研究了蛋白质前提加工酶furin/kexin与水蛭抑制剂(eglin C)突变体的相互作用模式,阐明了furin/kexin各个亚类的底物/抑制剂的共性和差异性。在此基础上,利用界面再设计策略进行了furin/kexin抑制剂的理性再设计[10]。 对DycoBlock(Dynamically Assembling Molecular Building Block)方法进行了改进,主要包括利用结合能和溶剂可及性表面积(SASA)对DycoBlock产生的分子进行筛选,并发展了一个基于分子相似性的分类方法。利用COX-2及其选择性抑制剂SC-558对其方法进行了测试,重现晶体结构的比率由以前的上升到[11]。在DycoBlock的基础上发展了F-DycoBlock,在进行多拷贝随机分子动力学的过程中,一方面考虑小分子配体柔性,同时考虑小分子配体的平均场对大分子的影响,因而还可以考虑蛋白质的柔性。利用COX-2以及HIV-1蛋白水解酶两个体系对其进行了测试[12]。 三、分子模拟 分子模拟通过对生物大分子的结构和动力学行为的模拟,为阐明其结构、生物功能提供了丰富的信息。一般来说,这些信息用实验方法获取是比较困难的,因此,分子模拟已成为研究生物大分子结构和功能的一种重要手段。 Threading方法对于根据同源性比较低的模板蛋白预测目标蛋白三维结构已经取得一定的成功,但仍难以处理那些模板蛋白以及目标蛋白三维结构相似,而二级结构在序列中的顺序不一致的情况。研究发现预先对目标序列中的交错的二级结构片段作适当的调整,可以显著地提高Threading方法的预测能力[13]。 利用蒙特卡罗方法对蛇毒神经毒素的八种不同Loop III序列在自由态以及与短链神经毒素埃拉布毒素b(Erabutoxin b)结合状态的构象性质进行研究,发现远程作用确实对蛋白质表面的Loop区的构象及稳定性有影响,而近程作用只是提供候选的构象,还须经过远程作用的过滤[14]。 BLIP是目前效果最好的TEM-1-内酰氨酶的蛋白类抑制剂,它的结构域1中的一个转角结构B1可以与TEM-1-内酰氨酶的活性部位结合,从而抑制其活性。利用圆二色谱、傅立叶红外光谱和核磁共振谱研究了B1在磷酸盐缓冲溶液中的构象,结果表明,B1在溶液中形成了转角结构 [15]。 采用分子动力学方法对猪胰岛素二聚体进行模拟,并利用连续介质模型有限差分方法计算二聚体的静电势,利用溶剂可及性表面分析二聚体的疏水性,还考察了不同的PH值对二聚体的静电作用和疏水作用的影响。分析表明,在弱酸弱碱条件下,二聚体的静电作用和疏水作用比较有利;在PH值为时,二聚体的疏水作用最佳[16]。 利用分子动力学方法对喜树碱进行构象搜寻,并利用AM1,PM3以及ab initio方法对与晶体结构比较接近的构象进行优化。ab initio方法优化得到的结构与晶体结构更接近,喜树碱E环内酯部分形成了分子内氢键,使其内酯键反应活性提高,使其易受水的影响开环而失去活性。研究还表明,喜树碱在与TopoI-DNA复合物作用时,要破坏分子内氢键,能量补偿较大[17, 18]。 采用快速退火进化算法对氨基酸与-环糊精的结合进行了模拟。对14种包合物的结合常数与作用能的线性回归分析表明,两者之间存在非常好的相关性。通过对作用能进行分析,发现范德华作用起主要作用。对不同手性的氨基酸与-环糊精的作用能进行了比较,解释了-环糊精的手性选择性[19]。 利用自由能微扰方法计算了两种hydroxamate类的抑制剂和MMP-3的相对结合自由能。自由能计算采用了慢增长和固定窗口增长两种方法,并且都采用了双向采样策略。计算得到的结合自由能与实验值吻合得很好,同时从动力学模拟的轨迹分析了抑制剂与MMP-3之间的重要相互作用[20]。 通过同源模建方法得到了枯草杆菌(Bacillus subtilis)色氨酸tRNA合成酶的三维结构,分析结果表明合成酶的二级结构含有16个螺旋和5个折叠,唯一的色氨酸Trp92位于两个亚基的界面上。另外,还对配基结合位点、活性位点以及与tRNATrp可能的结合方式进行了预测[21]。 蛋白质的折叠是一个自由能驱动的过程,天然的蛋白质构象处于一个热力学的低能量态。基于蛋白质结构域是折叠单位的设想,蛋白质结构域作为一个独立的折叠单元,应该不仅在结构上相对致密,而且在能量上也应该相对稳定。因此,用折叠自由能来划分结构域更为合理。利用去折叠自由能的方法对50种不同的双结构域蛋白质进行了结构域分析,大多数划分结果与文献一致;少数结果虽然与文献不一致,但去折叠自由能方法的划分结果可能更合理[22]。 采用布朗动力学对蝎毒Lq2与钾离子通道的结合进行模拟,蝎毒的三维结构取自NMR实验测定的22个结构,结果表明只有4个结构能够以高概率和较好的静电作用与钾离子通道结合。对上述4种结构进行三联体接触分析,构建了复合物的三维结构模型,并确定了Lq2与钾离子通道之间的主要相互作用[23]。 采用同源模建和分子动力学方法,模建了memapsin 2蛋白水解酶的三维结构。memapsin 2蛋白水解酶的活性部位为一个富含-折叠的结构域所支撑,活性部位通过一段螺旋与该结构域连接。-发夹结构中的Tyr132是天冬氨酸蛋白水解酶的共同特征。分析表明,虽然M2蛋白水解酶的结构比较独特,但仍属于天冬氨酸蛋白水解酶超家族[24]。 四、数据库与虚拟筛选 如果已经掌握了足够的有关靶标以及与靶标结合的化合物的信息,针对大的化合物数据库的虚拟筛选非常具有吸引力,并可作为一种与高通量筛选互为补充的寻找先导化合物的方法。最近,在超级计算机上对Kuntz发展的DOCK程序进行了并行化,大大加快了数据库筛选的速度。采用这种方法,从商用的化合物数据库以及中国天然产物数据库中找到了一系列对钾离子通道,-分泌酶以及PPAR等靶标具有生物活性的化合物。但由于要申请专利,结果还没有发表 一个包含范德华作用、金属配位作用、氢键作用、去溶剂化作用以及小分子构象变化等项的打分函数SCORE,被用于评价DOCK4找到的小分子与蛋白质的结合构象。用两者结合得到的程序SCOREDOCK对200个蛋白-配体复合物进行测试,发现SCORE能够明显地提高DOCK计算精度[25]。 通过Fortran PowerStation和Visual C++混合编程,将在DOS下运行的、用于研究分子结构和生物活性关系的计算机辅助筛选生物活性化合物软件(Computer-Aided Screening bioActive Compounds, CASAC)移植到Windows系统[26]。 基于XML(eXtensible Markup Language),构建了海洋天然产物数据库,目前数据库中包含了大约11000种海洋天然化合物的分子结构及其生物来源、生物活性、药效、物理化学参数和参考文献等信息。与XML的集成有利于该数据库的管理、查询、Web发布、数据交换以及未来的扩展,目前已具备Web检索的功能[27, 28]。 提出了一种将遗传算法与随机搜寻相结合的分子对接算法,并采取分步考虑形状互补和能量最优的策略。对随机选取的8个复合物结构测试结果表明:计算所得构象及取向与晶体结构接近,大部分情况下,最小的均方根偏差小于[29]。 5,6-二芳基取代吡里酮类化合物是一类新型的抗炎镇痛剂,利用分子对接方法研究了这一类化合物的作用机理。从分子对接结果来看,ZZ-122与COX-2结合的比较好,静电作用和范德华作用都是负值,范德华作用是主要作用;而与COX-1结合构象严重扭曲,两者之间存在强烈的范德华斥力。这一结果表明,该类化合物可能是比较好的COX-2选择性抑制剂[30]。

桥梁抗震研究进展论文

就是讲数字化带来的利弊关系,你只管吹它先进,吹它好、实用就行了

公路桥梁抗震加固技术的应用是非常重要的,了解技术以及应用才能在实际施工中发挥作用,每个细节的处理都很关键。中达咨询就公路桥梁抗震加固技术的应用和大家说明一下。我国的地理位置使得我国部分地区处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间,个别地区地震发生几率高,作为经济命脉的交通干线也同样是地震发生时救灾的生命线。桥梁作为交通的重要组成部分,是地震灾害发生时容易损坏的一个环节,成为制约公路交通发挥作用的关键部位。近年来我国多次大地震的发生中,均造成了桥梁的严重损坏,间接导致了更大的生命和财产损失,因而加强我国公路桥梁的抗震加固工作具有着十分重要的意义。一、我国公路桥梁抗震加固技术的现状近年来世界各国都加大了对公路桥梁抗震加固技术的研究,我国的抗震加固技术是在借鉴其他国家先进技术的基础上建立起来的。我国的抗震评估主要包括优先研究和结构分析两个阶段。第一个阶段主要确定需要进行抗震加固的结构,第二阶段对该结构进行相应的抗震加固结构分析。在抗震评估的第一阶段主要需要分析该结构的作用、特点、易损性和结构基础、场地的土质等各项特征等等;第二阶段要对该结构进行抗震性能的评估,尽可能明确其性能和地震作用下的状态以便于选择合适的抗震加固技术和措施。二、公路桥梁地震情况下损坏的原因1.地震发生时地面地质产生巨大的变化导致桥梁的损坏,如地裂、断层导致的北川县龙尾大桥的损坏。2.地震使得砂土液化,使得桥梁的地基受损而引起的损坏。3.地震时由于地震产生的作用力使得桥梁结构受力超限形成不同程度的损坏。4.曲线桥梁自身结构形式的特点使得其在地震时容易由于自身上部中心偏离造成损坏甚至倒塌。5.地震时产生的塌方和滑坡等灾害对公路桥梁的冲击造成公路桥梁的损坏桥梁。6.公路桥梁自身施工质量不过关,使得地震时造成桥梁损坏。三、公路桥梁抗震的建议1.桥梁选址时就需要明确知道地区的地震烈度、地形地貌等地质条件,避开可能产生严重崩塌、滑坡、砂石液化的区域以及可能在地震时坍塌、沉陷的溶洞、暗河等地区,充分考虑其可能对于桥梁的影响。2.在地震多发区域建设公路桥梁时需要尽量选择结构简单、稳定性好的桥梁形式,并且主要对桥梁连接部位进行加强加固。四、公路桥梁抗震加固技术的应用对公路桥梁进行抗震加固首先是防止桥梁倒塌,然后是尽量控制损坏程度。桥梁弹性设计的上部结构是抗震加固的重要环节,提供稳定支持的下部结构是抗震加固的基础。桥梁上部结构的抗震加固地震时上部结构的损坏主要是由于下部结构不稳和桥段间撞击引起的,对其进行加固是为了避免上部结构造成落梁破坏。1.伸缩缝加固技术(1)地震发生时桥梁间框架容易因为不同相位移动造成框架在铰处发生碰撞或是铰连接分离,前者造成的损伤一般影响较小,后者则有可能导致落梁情况的产生。常用方法是通过缆索约束装置来加固简支钢梁,缆索在设计时要考虑减少占用下部路面和梁间的竖向净空。需要纵向位移比有效支座的宽度还大时,可以结合使用加宽墩帽支座和缆索加固简支钢梁两种措施。由于地震中相邻跨的相对位移不会有简支桥梁大,用缆索加固的方式就不适用于多跨连续桥梁,而适用于多跨简支桥梁。还有种加固钢梁的办法是把腹板用拼接板相连使钢梁保持连续。另外,国际上多使用限位器来安装在相邻跨各个方位以连接支座来限制相对位移,比较先进的是使用记忆性合金限位器,该限位器具有极强的弹力,能够承受更大的变形,可能有效限制相对位移。(2)当钢梁的跨中有铰时需要加设铰的约束装置,铰支座加宽或将框架连接可以很好的避免地震时支座发生损伤。2.侧向支撑加固技术横隔梁或某种其他横向的支撑体来提供梁间侧向的刚度,由于侧向支撑要抵抗各种荷载引起的离心力,难以承受剪切键和支座承载能力那般的力。一般加固措施是额外增加接近支座的支撑或横隔梁等等。3.混凝土边梁加固技术边梁可以连接相邻排架来提高混凝土桥梁的纵向抗震能力。单层桥梁结构可以加强外伸墩帽并保持弯曲固定连接和柱顶的扭转,或是将柱顶进行铰接来避免外伸梁扭曲;双层桥梁结构要加强边梁的强度和刚度来避免损伤。桥梁下部结构的抗震加固桥梁下部结构损坏一般指的是桥墩等桥梁基础的失效,桥台、桥墩等在地震时承受不住地震力和自身惯性力就会造成开裂、折断的情况。桥墩抗震加大的技术主要是加大截面和加设纤维、钢板,还可以进行桥墩的延性设计来避免桥墩过大的损坏。混凝土结构的桥梁可用多种纤维、复合材料加固法等多种方法进行加固,砖石结构的桥梁可用钢板和混凝土衬套方法进行抗震加固。1.柱罩技术柱罩技术可有效提高桥墩的抗震性。首先是钢罩,用钢板焊接成柱子的套管可以提高柱子的抗弯、抗剪能力,对于圆形或方形的桥墩柱可以用圆形钢罩,对矩形的桥墩柱可使用椭圆形的罩,另外为了避免钢罩承受支座反力,在桥墩柱顶部留有不小于50mm的间隙;其次是混凝土罩,在需要不改变桥墩柱形状时可以用混凝土罩来加固桥墩柱,先在桥墩柱表面用钢筋包住环箍钻入柱子里,然后用混凝土浇筑;第三种是高级复合材料罩,这种罩子的科技水平较高,不仅大大提高桥墩柱的抗震能力,还可以保持桥墩柱的原有形状,通常用CFRP、FRP等对桥墩柱进行加固,可以加强桥墩柱抗侧向变形和延性,CFRP对已有裂缝的柱子加固效果特别好,FRP可以显著改善柔性桥墩的性能。2.填充墙技术填充墙可以提高多柱桥梁桥墩柱的横向能力,不仅费用比较小,还可以对桥墩柱横向位移进行限制。3.支座的加固技术尽量不使用刚滚轴式支座,使用铅芯橡胶垫支座或隔震支座可以保障支座的抗震性,支座比较不易损坏。4.帽梁加固技术添加垫板并且施加预应力可以有效加固帽梁,避免其弯曲、剪切等。5.桥台加固技术填塞横隔梁与背墙间的夹缝,加设支座延长装置可以有效加固桥台。6.基础加固技术均匀加宽基础或是增加基础覆盖层,还可以连接基础、承台、桩,或是固定基础锚等可以有效加固基础。由于基础较不容易损坏且加固的费用较高,一般采取的抗震加固措施比较少。总结:国际上对于桥梁抗震加固技术的应有已取得了相当的进展,近年来我国频发的地震灾情才使得公路桥梁建设者们对桥梁结构抗震加固技术的应用产生足够的重视,我国的公路桥梁抗震加固工作需要充分借鉴国外的先进经验和技术,并大力开展自身对相关技术的研究和应用,以确保我国的公路交通成为经济发展和抗震救灾安全、可靠的生命线。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:

桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 从桥梁的原始雏形——堤梁(及在浅滩溪涧中筑起一个个石堤,堤间流水,人从石堤上跨越)、独木桥、浮桥(架设在船只上的桥)和石拱到现在超千米跨度的悬索桥,桥梁工程在几千年的时间里发展可谓翻天覆地。然而桥梁工程能拥有这翻天覆地的发展取决于工程材料和工程技术迅猛发展的有力推动。在原始社会里,懵然无知的古人类还只是追求有一个起身的洞穴和能填饱肚子的食物,还不会想到桥。然而随着社会的发展,人类文明的进步,交通的不断发展,人们开始创造了桥。然而那时工程材料的使用仅限于天然的木和石块,且工程技术非常落后,所以人们只能建造简单的桥——堤梁、独木桥和简单的石拱。世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛,是一座用石块干垒的单孔石拱桥,距今3500年左右建成。我国古代桥梁工程技术的发展在当时处于世界领先地位。公元590——608年建造在河北省赵县(叫)河上留存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。该桥全长,桥面宽约10m,采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高。拱上设有4个小拱,既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧洲同类桥约1000年。近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间。这个时期内土木工程的主要特征有:——有力学和结构理论作为指导;——砖、瓦、木、石等结构建筑材料得到日益广泛的使用;混凝土、钢材、钢筋混凝土及早期的预应力混凝土得到发展;——施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快。在这个时期内,以下几件大事对桥梁工程的影响巨大: (1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论。 (2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律它们是土木工程设计理论的基础。 (3)瑞士数学家欧拉1744年出版《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 (4)1824年英国人阿斯普.丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产。这是形成混凝土的主要材料,使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 (5)1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法,似的钢材得以大量生产,并愈来愈多地应用于土木工程。 (6)1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法应用到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端。1875年他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥。 (8)1779年英国用铸铁建成跨度为的拱桥;1826年英国用锻铁建成跨度为177m的悬索桥;1883年美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥——布鲁克林桥;1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式刚架桥,这样,现代桥梁3种基本形式(梁桥、拱桥、悬索桥)相继出现。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 由于更多新技术新材料的出现,现代桥梁工程的发展尤其迅速,世界各国相继建造出超千米的桥梁。世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥——西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双面辐射形密索布置. 世界第一的悬索桥——日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连.这座大桥全长3190M,中央跨度1990m于1998年竣工.它可以承受里氏级地震.目前中国在建的一批公路桥梁,无论是桥梁的数量还是工程规模、技术难度、科技含量,都代表着当今世界的先进水平,创造了中国建桥史之最。据悉,这些桥梁主要有:阳逻长江大桥,主跨1280米的悬索桥;南京长江三桥,主跨648米的斜拉桥;润扬长江公路大桥,跨江连岛的主跨1490米悬索桥和406米斜拉桥组合;深圳湾跨海大桥,主跨180米独塔单索面斜拉桥;苏通长江公路大桥,主跨1088米的斜拉桥,居世界第一;杭州湾跨海大桥,按双向六车道高速公路标准建设,全长36公里,是世上在建最长的公路跨海大桥。一个国家同时在建这么多世界级桥梁,在世界上不多见。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等),将继续作充分的研究,使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中,使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面,对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位;引用自升式水上平台克服深水基础的困难;利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面,要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然,以便延长桥梁的使用寿命。 桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下,遵循适用、安全、经济与美观的原则,不断的向前发展。人们除了要求桥的功能完善,还讲求桥的外形美观、有艺术性 ,桥梁地建造将更加复杂化,更加艺术化,桥梁的未来将更加多元化,是现代桥梁更现代,还是旧式桥梁的复兴,值得期待! 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。 在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。 我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。 1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。 广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。 1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。 在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。而九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。 改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。

1绪论强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。而桥梁作为交通运输系统的枢纽工程,是生命线工程的重要组成部分,在现代化社会生活和经济运行中起着越来越重要的作用。地震中桥梁的破坏将导致交通中断,这不但会影响人们的正常生活和经济运行,造成严重的经济损失,而且将严重地影响震后的救灾工作,使人员不能安全顺利疏散,并阻碍向灾区紧急输送救援人员和救灾物资,从而加剧地震灾害。同时,遭受破坏的大型桥梁修复起来困难,严重影响交通运输的尽早恢复。因此在桥梁抗震研究领域,寻求更有效的抗震手段来抵抗地震对结构的破坏是一个重要的课题,这对于保证桥梁在地震中的安全和正常使用,对于城市和地区的抗震减灾工作和地震灾区的震后恢复重建工作都具有重要意义。目前桥梁抗震设计方法正从传统的强度理论向延性抗震理论过渡。对于中小跨径的梁式桥,利用桥墩的延性性能是当前世界各主要地震多发国家桥梁抗震设计中常采用的方法。桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性,以便在强震作用下使这些部位形成稳定的塑性铰产生弹塑性变形来延长结构振动周期,耗散地震能量[1]。我国目前的桥梁抗震设计仍属于一阶段设计方法,与美国、日本、新西兰抗震规范和新的欧洲抗震规范EU8-2对桥梁在极限状态、延性设计、时程分析方面的设计思想和设计方法等方面有一定差距[2]。自60年代以来,减、隔震方法引起了世界各国的广泛关注并且开始大量应用到实际建筑和桥梁结构中。桥梁结构使用减、隔震支座或其它装置,实际上是一种不同于传统的减震设计方法的减震消能设计方法。这种新方法有很多突出的优点,目前己进入实用阶段,并为欧洲和美国最新规范所采用。对于桥梁结构研究得较多的减、隔震支座[3]主要有:叠层橡胶支座、聚四氟乙烯支座、铅芯橡胶支座(lead rubberbearing,LRB)和新型减震支座等。考虑减、隔震支座的梁式桥延性地震响应要求在强震作用下,为了达到减震的目的,减、隔震支座必然要进入塑性阶段以变形来耗能。我国当前规范采用的桥梁支座隔震设计方法是计算支座的有效周期和有效阻尼比,然后利用弹性反应谱进行设计,支座的非线性特性没有体现出来,因此需要对其合理性及可行性进行讨论。非线性时程分析要求能较好地反映结构构件和支座的非线性特性,研究表明支座在强震作用下的工作性状对桥墩延性地震响应有直接影响[4],对不同的桥梁形式、支座类型应采用不同的单元模拟,但目前相关理论还不成熟。因此,研究减、隔震器的设置对桥梁结构的线性、非线性弹塑性动力反应的影响机理,是现代桥梁抗震体系发展所需要解决的问题之一。由于支座的滞回规律是非常复杂的问题,需要进行大量试验及理论研究。以往桥梁的减、隔震研究多侧重于支座及其它连接部位的减震性能,而没有考虑支座的动力特性和非线性性能对桥墩延性地震响应的影响。在强震作用时,支座对桥墩的延性地震响应有很大的影响,如最大墩底弯矩、最大墩顶位移,转角延性比等。在相同的结构条件下,支座水平约束刚度的不同可以导致墩顶位移和内力的响应幅值的几倍甚至十几倍的差异。由于支座的水平约束刚度和纵向约束刚度的取值对桥梁延性抗震的安全性有突出的影响,应引起足够的重视。目前人们对于如何结合考虑减、隔震后梁式桥的延性地震响应规律对支座进行合理设计和支座参数优化等研究上有必要加强。鉴于结构采用减隔震设计的优点己经在最近几次大地震中体现出来[5],而我国虽然在一些桥梁中采用了减、隔震支座,但其在大地震中的实际减震效果还没有得到检验,应通过实验研究和理论分析对此进行探讨。课题背景和意义与建筑结构相比,桥梁在结构形式上较为简单,通常是静定或低次超静定结构。体系的简单性固然使我们可以更有把握地预测其地震反应,但桥梁结构的简单性并不是一件单纯的幸事。由于缺乏冗余约束,结构的薄弱点及设计上的错误在地震时更容易暴露出来,由于单个结构单元或结构单元间联接的破坏造成桥梁倒塌的危险性要比建筑结构大的多。桥梁结构的另一个显著特点是其“头重脚轻”的结构形式,其庞大的上部结构

桥梁的研究研究性论文

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一、桥梁建筑美学 自古以来,建筑(包括桥梁建筑)与绘画、雕塑被称为三大造型艺术(又称为空间艺术或视觉艺术)。它和其他门类艺术有共同的特征,如:鲜明的形象、强烈的艺术感染力、 、反映时代特征等。但是桥梁建筑艺术作为实用艺术,又有它自己独特的艺术特征。 功能价值与审美价值的统一。桥梁建筑不仅要表现出结构上的稳定连续、强劲力感和跨越能力,而且要有美的形态与内涵,只有内容和形式的高度统一,才能显示出不朽的生命力。 艺术和技术紧密相关。技术本身也是美的因素之一,计算力学、钢筋混凝土的发展,才使各式轻巧、大跨的桥梁得以出现。 桥梁建筑美的基本因素: 一.统一和谐 二.均衡稳定 三.比例协调 四.韵律优美 统一和谐 多样统一是形式美的一种高级形态,也是创造形式美的最高要求。从本质上讲,多样统一的和谐规律与人类社会和自然界一切事物的发展规律相一致。 一、 多样统一 多样统一产生和谐是自古希腊以来美学家们一向极为看重和追求的。毕达哥拉斯学派的美学思想就是建立在自然科学基础上的和谐,他们认为"美就是和谐","和谐是杂多的统一",和谐的事物可以引起人们生理和心理上的共鸣,因此就产生了美感。并从数的和谐又联系到音乐的节奏乃至建筑上的柱、门窗等构造要素的排列,形成了衡量美的客观理论性尺度。 多样统一,一般表现为两种形态,即有差异的统一和对立的统一。前者属于各种不同量的因素之间的变化,如各种形式要素的多少、高低、长短、大小等,呈现出一渐变的调和美。后者是指各种不同因素之间的对立统一,如刚柔。明暗、冷暖。浓淡等有规律的组合,这种形态往往造成强烈的感观效果,在对比中见统一。 在桥梁建筑设计中应该注意在变化中呈对比,于对比中求和谐。这里变化多样是基础,差异对比是手段,统一和谐是目的。 二、桥梁建筑中多样统一手法 桥梁及周围环境的复杂多样是必然的,桥梁的组成有上部结构、下部结构、附属结构,又有主桥、引桥之分,不同部位的组成部分各有不同的功能,不同的功能又表现为不同的形式,而所构成的桥梁整体,要完成一个具体的总的目的或功能。因此,一切都要围绕着这个目的,使整个桥梁建筑自身及与周边环境成为有机的整体,而不是杂乱无章、支离破碎。 1.多样中求统一 从复杂的结构中提出各种可以互相统一的因素,起到衔接。联系和协调的作用,使整体看起来"天在无缝"。如桥梁中栏杆。灯柱、行杆。桥墩、跨度一般采用整齐划一,相同形态、相同间距或有规律的变化,从而起到整体统一协调、简洁明快的效果。 2.统一中求多样 单纯的同一是统一的最简单形式,过多的"同"不可避免地会产生单调。呆板。所以,同中求异,统一中求多样。求变化,才能营造情趣与韵味。 如纵观卢沟桥柱头上的狮子,它们的间距、大小、轮廓都是统一的,内容上也以表达狮子的情态为主旨而统一,但细看这485个石狮却是千姿百态,趣味无穷,堪称一绝。 3.结构体系统一 桥梁各局部设计要体现整体划一的概念,避免产生孤立、离散、自成体系的不和谐现象,这在设计中是非常重要的。 4.结构形态的统一 恰当地处理次要部位对主体部分的从属关系,使所有细部形态从属于总体的几何形态,用相似的几何形态将各个部分协调在一起,如同音乐中主旋律反复出现一样,产生和谐统一美感。 均衡稳定 中国美学家朱光潜先生曾说"美的形体无论如何复杂,大概含有一个基本原则,就是平衡和匀称。" 桥梁建筑是一种空间实体结构,通过它的外在形象所展示的体量就有一种均衡稳定感。 左右的对比存在着是否均衡的问题,上下的对比就产生了是否稳定的问题,二者相互关联。一般来说,均衡的建筑外观常常能满足稳定的要求。 一、 均衡 均衡是大自然赋于人类生理上的一种本能要求。一方面人们从实践中已逐渐形成了一整套与重力有联系的审美体验;另一方面由于视觉的特点,能给予审美感受上的满足。桥梁建筑作为视觉艺术,应该注意强调均衡中心,或者说只有容易觉察的均衡,才会令人满意。 均衡分静态均衡与动态均衡,前者主要指在静力状态下的体量。形态的均衡,后者指依靠运动来求得瞬间平衡的形态,如乌的飞翔、动物的跑跳等。桥梁建筑其固定不变的形态自然属静态均衡,但由于在结构上的对称与非对称,又可分对称均衡与非对称均衡,前者对称的形态引起稳定、平和、安全、满足的美感,后者不对称的形态使在静态中具有运动的趋势,产生类似动态均衡的心理诱惑力,令人兴奋、激动,有一种生机勃勃的勉力。 二、对称均衡 对称形式大然是均衡的。生物体态是对称的,如人及动物都是凭借左右两侧对称的器官才能保持机体的平衡。因而对称形式符合人的生理要求与心理习惯,必然产生美感。 在传统美学中认为对称就是美,也是自古以来重要的构图手法。如古希腊的雅典神庙、巴黎圣母院,罗马教堂以及我国的故宫、大坛。大安门广场……等等都是对称形式,表现出肃穆、端庄。大部分古今中外桥梁所采取的布局也都是对称形式。我国古代桥梁更是具有良好的对称均衡性,多孔桥大多为三、五、七、九等奇数跨。一般中孔大边孔渐小,这不仅可以在水深急流的河中心不设桥墩,利于通航,而且在主从关系分明、均衡稳定上也是得当的,如 11孔的卢沟桥、北京颐和园十七孔桥等均是如此。 三、 非对称均衡 对称处理得当,具有对称美。然而它只是多元美中的一元,并非仅只有对称桥等均是如此。 三、 非对称均衡 对称处理得当,具有对称美。然而它只是多元美中的一元,并非仅只有对称才美,若不分场合、不分功能一味追求对称,则会流于平庸呆板。况且由于环境。地理条 条件诸多因素难以处理,许多桥梁并不适合采用对称形式。 在建筑上,现代派认为对称是古典主义原则,是一种世代相传的潜在习惯。而在经济上、美学上如不因势利导,对称布置极易造成浪费和呆滞。特别是随着现代建筑中新技术、新工艺。新结构的不断发展,人们的建筑观点已自发地倾向于不对称结构,几乎作为一种"革命"冲破对称模式的约束,不拘一格自由多变,追求新、奇。巧、变,充分发挥非对称的自由、灵活、生动、经济、轻快、活泼的优点以及动态的美感,突出个性,适应多层次审美心理要求,以显示人类现代文明生活中的丰富多采。 这种建筑思潮自然也影响到桥梁建筑,近年来,国内外桥梁建筑也有不少这方面的大胆尝试,出现了别具一格、造型新颖、令人赞叹的杰作。 比例协调 和谐的比例与尺度是建筑形态美的必要条件。 圣·奥古斯丁说:"美是各部分的适当比例,再加一种悦目的颜色";关于建筑的美,维特鲁威斯所著粮筑十书冲认为建筑之美在于比例,建筑的理论是:"证明和说明建筑物的比例与规则的能力";17世纪法国建筑家法兰梭亚·布龙台称:"建筑上整体的美来自绝对的、简单的可以认为的数学上的比例";几乎所有的美学家、建筑学家都一致认为比例在建筑艺术上的重要性。 合乎比例或优美的比例是建筑美的根本法则,适宜的数比关系是建筑形式美的理性表达,是建筑外观合乎逻辑的显现。 工程建筑和谐美,体现在量上就是寻求比例与尺度的协调,对桥梁建筑这种单维突出的结构,协调比例尤为重要。 一、比例与尺度的概念 比例是艺术领域中诸相对面间的度量关系(数比关系为其一)。一般是指建筑物各部分相对尺寸,狭意的说指整体或局部的长、宽、高尺寸间关系,广义的看还包含实体与空间之间,虚与实之间,封闭与开敞之间,凹凸之间,高低之间,明暗之间,刚柔之间。 尺度是指建筑整体或局部给人感觉上的印象与其真实大小之间的关系,或者说是可变要素与不变要素的对比。 简言之:比例是物与物的相比;尺度是物与人(或其他易识别的不变要素)间相比,前者只表明各种相对面间的相对度量关系,不需涉及具体尺寸。但尺度是感觉上的印象。是建筑与人的关系方面的一种性质。当建筑物和人体以及内在感情之间建立起紧密而简洁的关系时,建筑物的实用、美观、舒适等更为明显。 二、桥梁建筑的比例 桥梁各个局部及整体的比例是以其固有的功能关系和结构关系为艺术构思前提的,必须在深刻了解桥梁结构内在规律的基础上去寻求桥梁体态匀称和比例和谐,决不能违背结构关系和力学原理。 比例的概念和一定历史时期的技术条件、功能要求以及一定的思想内容是分不开的。比如古代石梁、石拱相对厚重,预应力混凝土技术使桥梁的跨越能力大大提高,与旧的结构相比就显得十分纤细。 一座桥梁,其各部分的比例只有达到匀称和谐时,才能构成优美的形象。但实际上比例处理不当也是"常见病",比如,挪威特罗姆斯港桥,其悬臂孔跨径较边孔跨径还小,显得布置缺少章法。另外,净高和跨径之比为左右,显得桥墩过细过高而比例失调,缺乏稳定感。 三、桥梁建筑的尺度 建筑的一切取决于人的要求,所以,人是衡量建筑尺度的最直接、最明显的标志。对桥来说,与人体功能紧密相关的踏步、栏杆扶手、行驶的车辆等都是辅助标志。良好的建筑尺度应当从建筑物及其局部的大小同它本身用途相适应的程度,及其大小与周围环境相适应的程度来理解,由这种综合的判断获得的尺度感可以分为三类: 1. 自然尺度 一般情况下,人的视觉印象尺寸和真实尺寸之间是一致的,这就是正常尺度,也称自然尺度。桥梁的自然尺度就是要求桥梁的整体与局部和人体等尺度标志之间形成合乎功能要求、合乎常情的空间外观,给人一种真实、自然、亲切的感觉。例如,城市桥梁相距较近、关系密切,应当具备令人舒适、便利的尺度。 2. 雄伟尺度 有时,为了满足精神功能要求或赋予建筑以特殊的性格(如纪念性),往往有意识地采用夸大的尺度,使建筑的视觉尺寸印象超过真实尺寸,显得更大、更有力、更雄伟壮观。大型桥梁建筑环境空间宽广无垠,桥梁凌空架设,因而大多选用长、大、高的尺度以构成壮观、磅礴的气势。 3. 亲切尺度 使建筑空间比它实际尺寸看上去小一些,产生一种自由的、非正规的亲切感,建筑必须具有与功能、环境协调的良好尺度,就像人有好的风度一样。不适宜德、夸大虚假的尺度会使人产生装腔作势的不愉快感。我们乐于领受桥梁的雄伟壮观,也喜欢园林小桥典雅、秀丽的风姿。 韵律优美 一、节奏与韵律 节奏一词源于生活,富于音乐,是表现乐音的高下缓急即重音与音程的重复和交替,又称节奏的强弱快慢。诗歌中的韵律为音韵、节律,韵古称作均;律即规律,韵律即和谐优美的旋律。 事实上节奏与韵律是密不可分的统一体,是一种生理和心理上的需要,是美感的共同语言,是创作和感受的关键。 按我国古代"阴阳生万物"的哲学,桥梁建筑中直线的、刚劲的、明亮的、坚实的构件如塔;梁、柱、墩等被赋予"阳性",而建筑中曲线的、柔和的、幽暗的、虚空的如曲线的拱。主缆、拉索、桥上桥下空间……等属于阴性,阳性为实,阴性为虚,虚实相生,对立统一。其交替组合及变化,能产生变化无穷的节奏与韵律。 人称"建筑是凝固的音乐"就是因为它们都是通过节奏与韵律的体现而造成美的感染力。成功的建筑总是以明确动人的节奏和韵律显扬于世,将无声的建筑变为生动的语言和音乐。 二、韵律的表现手法 工程建筑上的节奏与韵律是通过体量大小的区分,空间虚实的交替,构件排列的疏密、长短的变化,曲柔刚直的穿插……等变化来实现的,具体手法有以下几种: < 1.连续韵律 以一种或几种建筑要素连续地重复排列而形成,可以获得整齐划一、简洁统一、连续流畅的美感。如桥梁上的栏杆、灯柱的连续排列。 2.渐变韵律 建筑上的连续结构要素按一定的规律或秩序进行微差变化可以增加建筑物的生动性、情趣性,有助于取得真体和谐美。如多孔桥的孔径变化,吊桥的吊索长短变化。 3.起伏韵律 节奏进行强弱、大小、高低、虚实、曲直等有规则变化,或按一定规律时而增加时而减少,可形成激情的起伏韵律。如颐和园的玉带桥,中部突出隆起,似玉带飘扬。 4.交错韵律 运用各种形式要素作有规律的纵横交错、相互穿插等手法,构成虚实进退、明暗相间、色彩变化的韵律感。 二、桥的分类 梁式桥 在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯短,支座只承受竖直方向的力。多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁;在桥墩上连续的称为连续梁;在桥墩上连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。支承在悬臂上的简支架称为挂梁;伸出有悬臂的梁称为锚梁。架式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的(称为桁梁)。 拱式桥 在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力。拱桥的支座则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力。因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。下图分别表示上承式拱桥(桥面在拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方,一部分在拱助下方)与下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。仅供人、言行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。而通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度,不能直接铺在曲线形的拱肋上,因此要通过立柱或吊杆将桥面间接支承在拱肋上。 斜拉桥 斜拉桥日文称"斜张桥",德文称"斜索桥",英文称"拉索桥(Cable Stayed Bridge)"。将梁用若干根斜拉索拉在塔在上,便形成斜拉桥。与多孔梁桥对照起来看,一根斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点,从而增大了桥梁的跨度。 斜拉桥这种结构型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很难计算和很难控制,所以一直没有得到发展和广泛应用。直到本世纪中,由于电子计算机的出现,解决了索力计算难的问题,以及调整装置的完善,解决了索力的控制问题,使得斜拉桥成为近50年内发展最快,应用日广的一种桥型。 悬索桥 桥面支承在悬索(通常称大揽)上的桥称为悬索桥。英文为Suspension Bridge,是"悬挂的桥梁"之意,故也有译作"吊桥"的。"吊桥"的悬挂系统大部分情况下用"索"做成,故译作"悬索桥",但个别情况下,"索"也有用刚性杆或键杆做成的,故译作"悬索桥"不能涵盖这一类用桥。和拱肋相反,悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行,为了保持桥面具有一定的平直度,是将桥面用吊索挂在悬索上。和拱桥不同的是,作为承重结构的拱肋是刚性的,而作为承重结构的悬索则是柔性的。为了避免在车辆驶过时,桥面随着悬索一起变形,现代悬索桥一般均设有刚性梁(又称加劲梁)。桥面铺在刚性梁上,刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中,个别也有固定在刚性梁的端部者,称为自锚式悬索桥。

写作思路:可以根据现如今中国桥梁建设的发展水平进行阐述,可以从技术创新体制建设方面这个角度出发进行描述,中心要明确等等。

正文:

现如今,我国的桥梁建设事业飞速发展,如何利用现有的设备来满足人民对交通便利的需求,成为桥梁建设所要面对的主要问题。相信随着施工施工技术的发展、经验的积累及计算软件的普及,会出现更多更好的公路桥梁施工方法。

由于我国仍处于社会主义初级阶段,我国桥梁施工单位与其他一些企业一样,工作任务仍要靠上级直接下达命令,所要做的科研项目和技术改进还要靠有关部门立项拨款才可进行后续工作,而当桥梁施工完成后又往往束之高阁,只有一小部分能产生应有的可观效益。自从中国加入世贸组织以来,由于受国际关系的影响,我国桥梁建设行业与真正的国际标准要求还是存在很大的距离。这使得企业在桥梁施工的技术创新方面的紧迫感和积极性都大打折扣。

首先,在技术创新体制建设方面出现了缓慢进展的局势。虽然国家有关部门已经明令要求大型桥梁施工单位要建立以技术为中心的一种系统的创新体系,但仅仅有一小部分的企业响应了国家的号召,大部分桥梁施工单位仍选择维持旧有的施工技术体制,甚至有些企业仅仅在表面上建立了技术中心,而实际上却没有按新的体系运行。

其次,桥梁施工单位对技术创新工作的重视程度还是不够。由于施工建设市场的不完善和一些不良的施工风气的影响,许多人认为只要能拿下桥梁施工工程就可以把一系列的任务都能完成,这也就造成了他们重经营轻技术问题的产生。

除了以上两个方面,施工技术创新的投入还是不够。这也就导致了技术创新的积极性不够,多数桥梁施工单位对于科技的投入量不够,技术进步速度受到不同程度的影响,造成了产业升级相应滞缓。

施工人员可以利用强制式来对混凝土的拌制,需要注意的是拌制时间一定要达到施工要求,拌制时间既不能太长,也不能太短。因为搅拌时间如果过短,那么混凝土的混合将不会均匀,而搅拌时间如果过长,那么将会破坏混凝土原材料的结构。

同时,在混凝土搅拌的过程中,一定要严格的控制加水量和外加剂的用量。只有科学的控制水灰比例,减少混凝土的干缩量。只有把混凝土拌制均匀,才能达到混凝土的设计强度,从而满足桥梁施工的需要。

良好的混凝土施工技术不仅能降低混凝土内部的温度,还能减少混凝土的内外温差,这样会使由温度造成的裂缝产生几率得到降低。施工人员可以利用插入式振动器的振实来进行混凝土浇筑的过程,在这个环节,是不允许过振现象所导的混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中问题的出现,也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、裂缝等质量问题。

在每次地振捣部位振动直到混凝土停止下沉不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆,才可以徐徐提起振动器。总之,混凝土的振捣应引起施工人员足够重视,只有混凝土振捣的结果符合要求,才能使桥梁的施工质量得到保证。

裂缝是桥梁施工的主要病害,那么对于防止裂缝产生的关键在于混凝土的养护。混凝土浇筑收浆完成后应及早进行洒水养护,保持混凝土表面处于湿润的状态。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土空心板在浇筑完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝。

在桥梁工程的施工期间,预应力的检查结果一切正常。但在后期的相邻标段的现浇梁施工时,却发现梁顶面的高程出现异常,这很可能是由于边墩顶内侧支座脱空造成的。在对桥梁预应力问题的处理中,桥梁施工单位面临着巨大的压力, 桥梁的基础、桥墩、现浇梁施工的各个工序都会造成预应力问题的发生。

在桥梁可以通车后,气温回升会造成桥梁弯处梁不同程度发生了支座脱空现象, 使桥面伸缩缝受到严重的损害而使路面无法正常行车。支座脱空的处理方法是十分困难和复杂的,需要将箱梁整体起顶后进行支座位移,同时要对墩帽及桥墩进行加宽处理,基础要增加钻孔桩。匝道被迫封闭,处理时间长达半年。

局部蜂窝问题的产生主要是因为混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎达到了最低点。在桥梁的使用过程中,如果发生局部蜂窝问题,会导致它所承受能力极大地减少,并且遭受腐蚀而造成重大的损伤的几率更大,大大地降低了桥梁施工工程的承载力和耐久性。

现如今,我国的桥梁施工建设如火如荼,如何利用现有的施工技术来满足人民对交通便利的需求成为桥梁建设所要解决的主要问题。相信随着施工技术的发展、经验的积累,会出现更多更好的桥梁施工方法,为国家和人民的财产安全提供更有效的保障。

研究性学习报告

课题:桥梁的研究

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研究时间:

一、中国桥梁五十年回眸

二、桥梁名人

李 春

茅以升

林同炎

邓文中

李国豪

林元培

冯泉钧

三、桥梁知识点滴

1、桥梁的分类

按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。

按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。

桥梁分类多孔跨径总长L(米)单孔跨径L0(米

特大桥L≥500L0≥100

大桥L≥100L0≥40

中桥30

小桥8≤L≤3005< L0<20

涵洞L<8L0<5

按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。

按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥(斜拉桥、悬索桥)。

按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。

按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。

2、桥梁结构知识

一.桥梁的组成部分与各部分的作用

根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。

其所承受的重力(竖直的)或外力(竖直的或水平的),叫做荷载。

树干作为梁,起承受重力的作用,在桥梁上的学名就叫做承重结构。

二.上部结构

近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大,结构就比上面说的要复杂一点。

拿上部结构来说,如果承重结构是梁,就叫做主梁,可以用钢(钢板栗、钢箱梁、铜街梁)、钢筋混凝土(跨度不大时)或预应力混凝土做成。

承重结构如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱时拱肋);如果是悬索,就叫做主索或大缆。

桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥;桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥(在两片(或数片)主梁之间用纵向的及横向的杆件,将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空间结构,以抵抗横向的及纵向的力(风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等)。

这些联结杆件形成一个联结系统,叫做联结系。

于是上部结构便扩充为四个部分,即:1.桥面;2.桥道结构;3.承重结构及4.联结系。

三.下部结构

荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。

为了使上部结构与下部结构的受力明确(在支点处力的作用位置明确),以便进行精确的力学计算,同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠,必须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造,这个支点构造就叫做支座。

对于梁式桥来说,由于荷载和温度的作用,梁都会发生变形。

这种变形在支座处有两种:一种是梁弯曲时的转动变形;一种是梁伸缩时的移动变形。

既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座;只允许梁作转动变形而不能作伸缩变形的支座叫固定支座。

每根梁只能有一个固定支座,其余的均为活动支座

桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有时可用钢做成。

承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。

如果地基具有设计需要的足够的承载力,那么就可将墩台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大,直接支承在距地面深度不大的地基上。

这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。

如果地基浅层的承载力不足以承受墩台身传下的压力,则要将基础下降到一定的深度,直到满足承载力的需要为止。

下降的方法一类叫沉井,一类叫沉桩。

沉井与沉桩统称深基础。

深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于:浅基础只靠基础底部面积传递压力;深基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外,还依靠井壁和极壁与土层间的摩阻力,将一部分荷载传至地基。

所以深基础的承载能力要比浅基础为大。

这样一来,桥梁的下部结构通常就由三个部分组成:1.支座;2. 墩台;3.基础。

桥梁结构:拱桥式

在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力。

拱桥的支座则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力。

因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。

下图分别表示上承式拱桥(桥面在拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方,一部分在拱助下方)与下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。

仅供人、言行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。

而通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度,不能直接铺在曲线形的拱肋上,因此要通过立柱或吊杆将桥面间接支承在拱肋上。

下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。

此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。

这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

桥梁结构:斜拉桥

斜拉桥日文称"斜张桥",德文称"斜索桥",英文称"拉索桥(Cable Stayed Bridge)"。

将梁用若干根斜拉索拉在塔在上,便形成斜拉桥。

与多孔梁桥对照起来看,一根斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点,从而增大了桥梁的跨度。

斜拉桥这种结构型式古已有之。

但是由于斜拉索中所受的力很难计算和很难控制,所以一直没有得到发展和广泛应用。

直到本世纪中,由于电子计算机的出现,解决了索力计算难的问题,以及调整装置的完善,解决了索力的控制问题,使得斜拉桥成为近50年内发展最快,应用日广的一种桥型。

下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。

此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。

这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

桥梁结构: 梁桥式

在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯短,支座只承受竖直方向的力。

多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁;在桥墩上连续的称为连续梁;在桥墩上连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。

支承在悬臂上的简支架称为挂梁;伸出有悬臂的梁称为锚梁。

架式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的(称为桁梁)。

3、跨线桥桥型设计

随着我国公路交通事业的发展,近年来互通式立交桥和跨线桥越来越多。

这些立交桥和跨线桥不仅是公路交通的重要组成部分,而且已经成为现代的标志性建筑。

一个好的桥型设计,能使立交桥在发挥其自身通行能力的同时,体现出对周围环境的美化作用,有的甚至被看作现代建筑中的艺术品。

因而在选择桥型时,既要考虑实施的可行性,符合经济适用的原则;同时,又要考虑建筑造型艺术,满足美观要求。

这一点已经被当今越来越多的设计者所重视,并且成为现代工程设计的一个重要特征。

本文结合笔者对“桥南村”跨线桥的设计,提出应该在适用的基础上,对结构进行美化设计,并针对跨线桥桥型设计中一些认识问题进行探讨。

1实例桥简介

“桥南村”桥(以下称为“实例桥”)是南京机场高速公路K17+006处的一座上跨主线的分离式跨线桥,与高速公路呈10°斜交角。

桥面宽度为:7+2×,行车道净宽7m。

设计荷载:汽车—20级,挂车—100。

此桥处在R=2500m的凸曲线中,左右纵坡对称,均为3%。

桥下净空高度按略超过5m设计。

本实例桥上部采用5×20m普通钢筋混凝土等高度连续箱梁结构,下部采用无盖梁独柱式桥墩及肋板式桥台,基础为钻孔灌注桩。

该桥已于1997年6月28日与南京机场高速公路同步建成通车。

2桥型选择

通常,选择桥型应根据适用、美观、经济合理以及设计施工的难易程度等因素进行综合分析,以最终确定工程实施方案。

对于跨线桥而言,经过国内工程技术人员多年的实践,目前所采用的型式已基本集中为预制空心板梁和等高度连续箱梁。

这中间尤其以空心板梁居多。

但是笔者认为,在设计方案时应该以首先考虑等高度连续箱梁方案为佳。

其原因是:

⑴在当今社会,人们对于美的要求越来越高,对周围的建筑物,也同样要求美观。

如今的设计师应该顺应这种要求,在对结构本身强度进行设计的同时,也应该对结构进行美化设计。

作为跨线桥,因为下边要通车,就更为引人注目。

因而要尽量减少横向墩的数量,加强下部空间的透视度,增加墩的纤细感,这对整个跨线高架桥是否美观并具有现代的气势,起着很重要的作用。

而就这一点来说,只有当采用箱形连续梁方案时才能做到,因为箱形截面抗扭刚度很大,对于需要在其梁底下设置独柱单支点的支承形式特别有利。

这时,下部结构可以根据美观要求,做成无盖梁的独柱式结构。

但如果上部结构采用预制拼装式板梁的话,下部就只能做成传统形式的有盖梁式墩台结构,难以达到美观要求。

⑵等高度连续箱梁桥整体性好,耐久性强,行车舒适。

箱梁顶板和底板都具有较大的面积,能有效地抵抗弯矩,受力合理。

桥墩处也不需要设置伸缩缝,梁长伸展,加上梁高一致,整个桥梁外型简洁优美,线条流畅。

⑶对现代跨线桥来说,弯、坡、斜桥已越来越多。

如采用预制板桥,那对弯、坡、斜的平面布置处理就比较复杂,设计和施工随之也带来一些问题。

譬如,如何使桥梁各部位、各板块之间准确地组合,斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造以及墩台长度、墩台轴线交角、墩台横坡和各点高差计算等等都比较繁琐,施工中对于诸特征点的座标及高程控制要求非常严格。

再者,如果是预应力空心板,那么实际施工中每片预应力板梁在钢筋张拉后的上拱值,由于混凝土龄期的不同往往会有较大差别,以至于造成板梁间连接不顺畅,或是桥面铺装层厚度不能统一、甚至摊铺困难等较为严重的后果,施工质量难以保证。

与斜交空心板梁相比,如采用等高度连续箱梁配以独柱墩,则结构轻巧,由于其上部为整体化结构,下部又无盖梁,细部构造比弯斜板桥好处理得多,上述一些不利之处几乎都可以避免,有其独到优点。

并且,等高度连续箱梁桥斜交跨越主线时,采用独柱单点支承则可将斜桥改为直桥,实际增大了主线两侧的有效净空,相应地加大了桥梁的跨径。

因此,这种独柱式结构非常适合于弯、斜桥。

⑷采用等高度连续梁体系,由于在桥墩支点处负弯矩的存在,使得其跨中正弯矩同简支空心板体系的跨中正弯矩相比显著减小,这就意味着可以节省上部结构的材料数量,减轻梁体自重,也使得下部结构桥墩部分的工程数量相应减少。

这些都可以从实例桥中得到验证。

实例桥曾对预应力空心板梁方案作了较为详细的技术经济比较,同样是5孔20m的上部构造,采用预应力空心板梁的上部所需主要材料用量为:混凝土C50数量,钢绞线,普通钢筋;而最后采用的实施方案—等高度连续箱梁的上部主要材料用量为:混凝土C30数量,普通钢筋。

相比之下,如果考虑钢绞线及其工艺特点,两种方案的综合用钢指标相差不多,但是在混凝土用量上,即使不考虑强度等级差异(板梁混凝土强度等级相对更高一些),普通钢筋混凝土等高度连续箱梁比简支空心板梁竟少用混凝土将近1/3。

这样,上部构造的重量大大减轻了,随之当然也节省了墩台和基础的材料用量,体现出技术经济上的优越性。

还要指出的是,跨线桥目前一般常用的跨径在16~25m之间,上述20m跨径两种桥型间的对比应该说具有较强的代表性。

因此可以讲,同等桥长时,在跨线桥的通常跨径范围内,等高度连续箱梁型式比预应力空心板梁主要材料节省、重量轻,上下部构造均十分轻巧,具有很好的技术经济指标。

3结构造型

结构造型与各部位尺寸比例应相互协调。

例如跨径与梁高及桥下净空比例,墩柱直径与高度及桥梁跨径的比例,主桥箱梁翼缘板悬挑长度与梁高的比例等。

在这些方面,实例桥做得非常成功,墩柱和梁体结构简洁流畅,纤细轻巧,连续和谐。

4横截面设计

常用的箱形梁截面有单箱单室、单箱双室、双箱单室和双箱双室截面等几种,实际采用何种横截面形式,一般应根据桥的宽度和施工方便性来决定。

对实例桥来说,采用单箱单室截面,可以方便施工,同时也节省了材料,其箱顶宽为,箱底宽,两侧翼板各挑出,并采用直腹板。

用支架法现场浇筑施工时,这种单箱单室的截面设计有利于全断面一次浇筑成型,设计成直腹板则对施工更加有利。

实例桥采用较大的翼板挑出长度,主要是为了美观,同时也考虑到要充分利用箱梁受力特性的变化情况,减小箱底宽度以适当提高正弯区截面重心,充分发挥底板受力筋的作用,减轻箱梁自重。

需要指出的是,虽然大挑臂的翼板设计有利于美观效果,但对于类似本桥这样的普通钢筋混凝土连续箱梁桥,如果想用施加横向预应力来增大翼板的挑出长度,则并不可取,那样既不经济,又使施工工艺变得复杂,而且箱室太窄,箱梁在局部荷载作用下,横向弯曲应力往往很大,这样箱梁的横向配筋就要大大增加。

5。

下部构造

下部构造应能满足上部结构对支撑受力的要求,同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。

实例桥采用无盖梁独柱式桥墩,与连续箱梁的大挑臂结构相配合,能够充分利用桥下空间,简洁明快,外形美观,通透性好,施工方便。

对于墩柱的截面形式,一般来说取作圆形看起来更美观一些,墩柱的直径要根据其同上部结构的协调关系及所需盆式橡胶支座的平面尺寸来定。

对于一般的跨线高架桥,墩柱直径可在~之间,本实例桥实际采用柱直径。

实例桥还将其中间的3号墩作为制动墩,墩顶设固定支座,并加强了3号墩的墩柱及桩基配筋,来抵抗汽车制动力作用。

实例桥的独柱墩基础设置为单排双钻孔桩,桩径,承台按斜桥向布置,这种布置形式能使承台在主线中央分隔带位置顺应主线走向,较合理。

另外,桥台的形式采用肋板式,这种型式的桥台适用性较强。

6。

结构施工

跨线高架式混凝土连续箱梁桥所采用的支架立模、现场浇筑方法,能广泛采用现代施工技术和设备,尤其能适应弯桥和有竖曲线的连续箱梁,施工中上部结构的几何位置易于调整。

此方法在梁体施工时,支架工程是主要的一项工作,目前多采用组合式钢管支架。

其质量稳定可靠,搭设速度快,可以多次周转使用。

除此以外,如能使用混凝土泵车等较先进的设备,则更能体现“省”和“快”。

这种非预应力的等高度连续箱梁结构,施工并不复杂,其整体现浇式梁更为经济,而且非常美观,工期也较短,经济及社会效益明显。

也因为此法是在桥位上现浇施工,可免去大型的运输设备,省去了预制吊装用的架桥机、贝雷桁架或龙门等一些大型安装设备,其优势还在于一次可以进行多孔桥的连续浇筑施工,一气呵成,桥梁整体性好,结构的耐久性强。

7结束语

⑴在进行跨线桥设计时,应该把对结构的美化设计放在突出位置;在考虑结构自身强度的同时,应注重桥梁造型艺术。

⑵结构造型与各部位尺寸比例应相互协调,梁体结构要舒展流畅,讲究其线型,下部构造要简洁轻巧,通透性好。

⑶多跨等高度连续箱梁配以无盖梁独柱式桥墩,具有现代建筑风格和特色。

此桥型整体性好、耐久性强、行车舒适,所用材料省,工期较短,并且非常适合于弯、坡、斜桥形式,富有强大的生命力。

在支架法就地浇筑可以实现的情况下,应将其作为跨线高架桥优先考虑的桥型。

4.桥梁建设的成就与发展趋势

一、斜拉桥

我国在400米以上大跨径斜拉桥建设中,创造了自己独特的风格:

索塔采用混凝土塔、不用钢塔。

最高的混凝土塔为徐浦大桥,塔高210米;

索塔型式多种多样,有A型、倒Y型、H型、独柱;

主梁结构类型多种,有钢箱梁4座、混合式5座、结合梁4座、混凝土梁7座;

斜拉索采用平行钢丝的有15座、钢绞线的有3座。

2001年建成的名列世界第三位的南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)和名列世界第五位的福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)均处于世界斜拉桥领先地位。

整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。

目前,我国正在筹划建设的香港昂船洲大桥、江苏苏通大桥,其主跨均达到1000米以上,斜拉桥建设技术将要有新的突破。

二、悬索桥

悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,悬索桥优美的造型和宏伟的规模,人们常将它称为“桥梁皇后”。

当跨径大于800米,悬索桥方案具有很大的竞争力。

我国在90年代以前,虽也修建了60多座悬索桥,但跨径小,桥面窄,荷载标准低。

悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。

大缆以AS法(空中送丝法)或PPWS法(预制束股法)制造,美国、英国、法国、丹麦等国均采用AS法,中国、日本采用PPWS法。

塔架型式一般采用门式框架,材料用钢和混凝土,美国、日本、英国采用钢塔较多,中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。

加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁,美国、日本等国用钢桁架梁较多,中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。

锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇,采用重力式锚碇居多。

三、PC连续刚构桥

PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。

近年来,各国修建PC连续刚构桥很多,随着世界经济发展,PC连续刚构桥将得到更快发展。

1998年挪威建成了世界第一stolma桥(主跨301米)和世界第二拉夫特桥(主跨298米),将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。

我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180米),开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例,十多年来,PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。

世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座,中国占7座,其中西部地区占5座(表五)。

1997年建成的虎门大桥副航道桥(主跨270米)为当时PC连续刚构世界第一。

近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252米)、重庆黄花园大桥(主跨250米)、黄石长江大桥(主跨245米)、重庆高家花园桥(主跨240米)、贵州六广河大桥(主跨240米),近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。

我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术,已居世界领先水平。

四、拱 桥

1.石拱桥

石拱桥是我国历史悠久的源远流长的一种技术。

最近又有新的突破,2001年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥,跨径146米,是世界最大跨度的石拱桥。

2.混凝土拱桥

混凝土拱桥分箱形拱、肋拱、桁架拱。

我国采用缆索吊装架设法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥(主跨150米),采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市宝鼎大桥(主跨170米),采用支架法施工的最大跨度是河南许沟大桥(主跨220米),采用转体法施工的最大跨度是1990年建成的重庆涪陵乌江大桥(主跨200米)。

在这个时期,国外混凝土拱桥最大跨度已达390米(前南斯拉夫克尔克桥,1980年建成)。

此时,我国与国外差距最少10年。

1990年宜宾南门金沙江大桥在国内首先采用劲性骨架,建成了主跨240米中承式钢骨混凝土拱桥,接着广西邕宁邕江大桥改进了工艺(钢骨采用钢管混凝土)使这种施工方法又跨上了一个新台阶,于1996年建成了主跨312米中承式钢骨混凝土拱桥、1997年建成的重庆万州长江大桥(主跨420米),为世界最大跨度的混凝土拱桥。

与此同时,贵州江界河大桥建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱桥(主跨330米)。

据统计,世界上已建成跨径超过240米混凝土拱桥15座,中国占4座,而跨径大于300米的混凝土拱桥,世界上仅有5座,中国占3座,其中西部地区占2座(表六)。

我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。

(1)钢管混凝土拱桥

钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料,具有高强、支架、模板三大作用,自架设能力强,较好地解决了大跨径拱桥经济、省料、安装方便,后期承载能力高的问题。

该桥型我国近年来发展很快,自90年代以来,我国建成跨径大于120米钢管混凝土拱桥40多座,建成跨径大于200米的13座,(表七),最大跨径为2000年建成的广州ㄚ髻沙珠江大桥(主跨360米)中承式钢管混凝土拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。

相继建成的还有武汉江汉三桥(主跨280米)、广西三岸邕江大桥(主跨270米)等多座钢管混凝土拱桥。

表七:中国大跨径钢管混凝土拱桥

目前正在建设的巫山长江大桥(主跨460米),这将又是一座创世界纪录特大跨径钢管混凝土拱桥。

(2)钢拱桥

世界最大跨径钢拱桥是1997年建成的美国新河桥(主跨米)上承式钢桁架拱桥;名列第二是1931年建成的美国贝尔桥(主跨504米)中承式钢桁架拱桥;名列第三是1932年建成的澳大利亚悉尼港桥(主跨503米,公铁两用)中承式钢桁架拱桥。

我国大跨径钢拱桥修建较少,最大跨径的钢拱桥是四川攀枝花3002桥(主跨180米)(表八)。

上海最近动工建设的芦浦大桥(主跨550米)中承式钢箱拱桥,建成后比世界第一的美国新河桥还长米,将夺冠世界第一钢拱桥。

五、21世纪世界桥梁的发展趋向

综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设 *** 。

就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程,渤海湾跨海工程、长江口跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。

其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。

此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。

在世界上,正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米);希腊里海安蒂雷翁桥(多跨斜拉桥,主跨286+3×560+286米),已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,主塔高376米,桥面宽60米,主缆直径米,估计造价45亿美元;在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡桥也提出了一个修建大跨度悬索桥,其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨,基础深度约300米。

另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥,基础深约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。

这个方案需要高级复合材料才能修建,而不是当今桥梁用的钢和混凝土。

六、桥梁技术的发展方向

1.大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展

研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下,结构的安全和稳定性,将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,增大特大跨度桥梁的刚度;

采用以斜缆为主的空间网状承重体系;

采用悬索加斜拉的混合体系;

采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。

2.新材料的开发和应用

新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

3.在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。

4.大型深水基础工程

目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程,下一步需进行100~300米深海基础的实践。

5.桥梁建成交付使用后,将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行,一旦发生故障或损伤,将自动报告损伤部位和养护对策。

6.重视桥梁美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。

宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。

因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

在20世纪桥梁工程大发展的基础上,描绘21世纪的宏伟蓝图,桥梁建设技术将有更大、更新的发展。

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