土木工程专业英语(武汉理工大学出版社)l.ppt

8BridgeDesignandConstruction桥的设计与建造 1 Newwordsanalysisaccessory access increased oryDerrick fromDerrick thesurnameofaLondonhangmanDebris orignearly18thcent fromFrenchd bris fromobsoleted briser breakdown Planning Thefirststepleadingtotheconstructionofamodernmajorbridgeisacomprehensivestudytodeterminewhetherabridgeisneeded 规划设计现代重要的桥梁建造的第一步是广泛地研究以确定桥梁的必要性 Ifitistobeahighwaybridge intheUnitedStatesforexample aplanningstudyisinitiatedbyastatebridgeauthority possiblyincooperationwithlocalgovernmentorthefederalgovernment 比如 如果是美国的高速公路桥 是由州桥管理局研究规划并确定 同时当地的政府或联邦政府一起参与 Studiesaremadetoestimatetheamountofbridgetraffic thereliefofjammedtrafficinnearbyhighwaynetwork theeffectsontheregionaleconomy andthecostofthebridge 桥梁的交通流量 对附近高速公路网交通堵塞的调剂 对当地经济的影响和桥的造价等因素进行评估研究 Themeansforfinancingtheproject suchaspublictaxesorsaleofrevenuebondsrepaidbytollcharges areconsidered Bondn 结合 物 粘结 剂 联结 公债 债券 合同revenuebond收益债券这就决定了工程的投资方式 如公众收费 依靠过通行费来支付的发行债券的规模都要被考虑进来 Ifthestudiesleadtoadecisiontogoaheadwiththeproject thelandneededforthebridgeanditsapproachesisacquiredattheselectedsite 如果研究认为其可行信 那么桥选址和占地问题将着手处理 Atthispoint fieldengineeringworkisstarted Accuratelandsurveysaremade landsurvey土地测量在确定场地时 现场测绘工作开始进行 做好精确的实地测量 Tides floodconditions currents andothercharacteristicsofthewaterwayarecarefullystudied 潮汐 洪水因素 水流和排水的其它的特征都要仔细研究 Boringsamplesofsoilandrockaretakenatpossiblefoundationlocations bothonlandandunderthewater 在陆地和水下的泥土和岩石的钻孔取样在基础可能的位置都要尽可能地进行 Selectionofbridgedesign 桥梁设计类型的选择Thechieffactorsindecidingwhetherabridgewillbebuiltasagirder cantilever truss arch suspension orsomeothertypeare 1 location forexample crossariver 2 purposes forexample abridgeforcarryingmotorvehicles 3 spanlength 4 strengthofavailablematerials 5 cost 6 beautyandharmonywiththelocation 决定把桥建成梁 悬臂 桁架 拱 悬索或其他类型结构的主要因素是 1 地点 如跨越河流 2 目的 如建桥为了方便交通 3 跨度 4 可用材料强度 5 花费 6 美观和和谐性 Eachtypeofbridgeismosteffectiveandeconomicalonlywithinacertainrangeofspanlengths asshowninthefollowingtable 每种结构类型的桥 只有在一定跨度范围内 才能是最经济和最有效 如下表所示 Asindicatedinthetable thereisaconsiderableoverlapintherangeofapplicabilityofthevarioustypes Insomecases alternativepreliminarydesignsarepreparedforseveraltypesofbridgeinordertohaveabetterbasisformakingthefinal上表表明了不同结构类型的适用性有很多交叉的地方 在一些实例中 在不同的初步设计中 用来比较不同类型的桥是为了在最后有最好的选择 Selectionofmaterials 材料的选择Thebridgedesignercanselectfromanumberofmodernhigh strengthmaterials includingconcrete steel andawidevarietyofcorrosion resistantalloysteels 桥梁设计者能选用大量的现代高强材料 包括混泥土 钢筋和多种耐腐蚀的合金钢 FortheVerrazano NarrowsBridge forexample thedesignerusedatleastsevendifferentkindsofalloysteel oneofwhichhasayieldstrengthof5000poundspersquareinch psi 3 515kg sqcm anddoesnotneedtobepaintedbecauseanoxidecoatingformsonitssurfaceandinhibitscorrosion inhibit抑制 约束 化 医 抑制拿Varian Narrows大桥来说 设计者使用了七种不同的合金钢 其中之一的合金的屈服强度为50000英镑每平方英寸 3115kg c 而且不需要油漆保护 因为有一种氧化膜覆盖在它的表面而防止腐蚀 Thedesigneralsocanselectsteelwiresforsuspensioncablesthathavetensilestrengthsupto250 000psi 17 577kg sqcm 设计者还选用钢丝绳作为悬索 它的抗拉强度超过250000英镑每平方英寸 17577kg c Concretewithcompressivestrengthsashighas8 000psi 562 5kg sqCm cannowbeproducedforuseinbridges anditcanbegivenhighdurabilityagainstchippingandweatheringbytheadditionofspecialchemicalagentsandcontrolofthehardeningprocess chipping碎屑 小碎片weathering侵蚀 风化现在 抗压强度高达8000英镑每平方英尺 562 5kg c 的混泥土被生产用于桥梁工程 而且它在增加特殊化学物质后具有很高的抗脆裂性能和抗风化性能 Concretethathasbeenpresressedandreinforcedwithsteelwireshasatensilestrengthof250 000psi 17 577kg sqcm 用钢绞线加强的预应力混凝土 其强度达到250000英镑每平方英寸 17577kg c Otherusefulmaterialsforbridgesincludealuminumalloysandwood 桥梁使用的其它材料还有铝合金和木材 Modernstructuralaluminumalloyhaveyieldstrengthsexceeding40 000psi 2 812kg sqcm 现在的铝合金的屈服强度超过了40000每平方英寸 2818kg c Laminatedstripsofwoodgluedtogethercanbemadeintobeamswithstrengthstwicethatofnaturaltimber glue laminatedsouthernpine forexample canbearworkingstressesapproaching30 000psi 210 9kg sqcm laminated由薄片叠成的把片状的木条粘在一起做成的梁是自然木材强度的二倍 例如用南部松树而胶结的梁能承受的工作应力达到了3000英镑每英寸 210 9kg c Analysisofforces 力的分析Abridgemustresistacomplexcombinationoftension compression bending shear andtorsionforces 一座桥要抵抗一系列的合力 如拉力 压力 剪力和扭力 Inaddition thestructuremustprovideasafetyfactorasinsuranceagainstfailure 另外 结构还需要一定的安全系数作为防止破坏的安全储备 Thecalculationoftheprecisenatureoftheindividualstressesandstrainsinthestructure calledanalysis isperhapsthemosttechnicallycomplexaspectofbridgebuilding 对结构的各种应力和应变的准确特性进行计算 这就叫应力分析 这或许是桥梁结构中最复杂的技术 Thegoalofanalysisistodeterminealloftheforcesthatmayactoneachstructuralmember 应力分析的目的是为了确定作用在结构上的各种力 Theforcesthatactonbridgestructuralmembersareproducedbytwokindsofloads staticanddynamic 作用在桥梁结构的力都可以分为二类荷载 动荷载和静荷载 Thestaticload thedeadweightofthebridgestructureitself isusuallythegreatestload Thedynamic orlive loadhascomponents includingvehiclescarriedbythebridge windforces andaccumulationsoficeandsnow 静荷载 即桥的自重 它往往也是最大的荷载 动荷载或静荷载有很多 包括桥面上的机动车 风荷载 和积冰积雪荷载 Althoughofthetotalweightofthevehiclesmovingoverabridgeatanytimeisgenerallyasmallfractionofthestaticanddynamicload itpresentsspecialproblemstothebridgedesignerbecauseofthevibrationandimpactstressescreatedbymovingvehicles 虽然随时在桥面上移动的车辆的总重量相对于静荷载和动荷载来说是一个很少的部分 而对设计者来说 因为机动车辆产生的振动和冲击压力而会出现特殊问题 Forexample thesevereimpactscausedbyirregularitiesofvehiclemotionorbumpsintheroadwaymaymomentarilydoubletheeffectoftheliveloadonthebridge 例如 在路面上机动车的不规则的运动或碰撞对桥面产生瞬时双倍活荷载的作用力 Windexertsforceonabridgebothdirectlybystrikingthebridgestructureandindirectlybystrikingvehiclesthatarecrossingthebridge 风在桥上的作用的力包括 直接作用桥结构的力和间接的通过作用在通行车辆的力 Ifthewindinducesaeroelasticvibration asinthecaseoftheTacomaNarrowsBridge itseffectmaybegreatlyamplified 如果出现空气弹性振动 在这种情况下的TacomaNarrows大桥的风作用被大大地增大 Becauseofthisdanger thebridgedesignermakesprovisionsforthestrongestwindsthatmayoccuratthebridgelocation provisionn 供应 提供 供给 准备 防备 食物和饮料规定 条款 条件由于这种危险的存在 桥的设计者必须知道桥址处可能发生的最大的风 Otherforcesthatmayactonthebridge suchasstressescreatedbyearthquaketremors mustalsobeprovidedfor 还有其它的力作用在桥上 如 地震产生的压力也必须注意 Specialattentionmustoftenbegiventothedesignofthebridgepiers sinceheavyloadsmaybeimposedonthembycurrents waves andfloatingiceanddebris Occasionallyapiermayevenbehitbyapassinghip 对桥墩的设计要给予特殊的关注 因为桥墩承担水流 浮冰和漂浮物而产生的重荷载 桥墩通常还有被船撞击的可能 Electroniccomputersareplayinganeverincreasingroleinassistingbridgedesignersintheanalysisofforces 电脑在力分析上协助桥梁设计者 起着很重要的作用 Theuseofprecisemodeltesting particularlyforstudyingthedynamicbehaviorofbridges alsohelpsdesigners 用一个精确的模型试验 尤其对桥的动力的活动状态的研究也可以帮助设计者 Ascaled downmodelofthebridgeisconstructed andvariousgaugestomeasurestrains accelerations anddeformationsareplacedonthemodel 一个缩尺比例的桥模结构中 布置很多位移计对桥模各处的应力 加速度和变形进行测量 Themodelbridgeisthensubjectedtovariousscaled downloadordynamicconditiontofindoutwhatwillhappen 桥模在同样比例的荷载和动力条件作用下 来分析桥的受力行为 WindtunneltestsmayalsobemadetoensurethatnothingliketheTacomaNarrowsBridgefailurecanoccur Withmoderntechnologicalaids thereismuchlesschanceofbridgefailurethaninthepast 风洞试验也可以确保不再发生TacomaNarrows大桥的失败 在现代技术的帮助下 桥梁事故出现的机会将大大少于以前 Constructionthefoundations 基础施工Constructionstartswiththefoundation whichmaycostalmostasmuchasthesuperstructure 施工都是从基础开始的 基础的花费几乎大大超过上层建筑 Foundationsbuiltinwaterusuallypresentthegreatestdifficulties Oneoftheoldermethods whichisstillusedinshadowwaters istoerectcofferdamssimilartotheringofcloselyspacedpilesthattheRomansused 水下基础通常会遇到很大的困难 有个古老的方法常被用于浅水中 即在小范围内布置垂直围堰而建桥墩 罗马人常用这种方法 Forconstructingfoundationsindeepwater caissonshavelongbeenused 在深水中建基础一般用沉箱法 thecaisson whichisahugeboxclosedonallsidesexceptthebottom isloweredontotheriverbed 沉箱是一个底部开口其余封闭的大盒子而沉入河床上 Workersinsidethecaisson whichisfilledwithcompressedairtokeepoutthewater digdeeperanddeeper andthecaissonsinksasthediggingproceeds Whenasuitabledepthisreached thecaissonisfilledwithconcreteandbecomespartofthefoundationitself 工人们在为挡水而充满压缩空气的沉箱里 越挖越深 沉箱也跟着下沉 当达到合适的深度后在箱内填入混泥土而成为基础的一部分 Anotherdeep watermethod lesshazardousandlesscostlythanthecaissonmethod usessteelorconcretepiles 在深水中建基础的另一种方法比沉箱法更安全和更低的成本 用于钢或混泥土桥墩 Withmodernpiledrivers longheavypilescanbedrivenevenIndeepwater 用现代的打桩机 长重桩可以打入深水中 Thepilescanbecutoffandcappedeitherabovethewaterlevelorbelowit 桩可以在水面或水下截断或做成桩帽 Iftheyarecappedbelowthewaterlevel aprefabricatedhollowpiercaseisfloatedouttothesite sunkonthepiles andthenfilledwithconcretetoformthepier 如在水下把它们做成桩帽 可把一个预制空心桥墩浮运到场地内并沉入到桩上 然后灌入混泥土形成桥墩 Erectingthesuperstructure 建造上部结构Afterallpiersandabutmentsareinplace theerectionofthesuperstructurebegins 当所有的桩和支柱建好后 则上部结构开始建造 Themethodofconstructionuseddependslargelyonthetypeofbridgebeingbuilt Therearesixconstructionmethods falsework flotation cantilevering sliding directlifting andSuspension 结构的施工方法有很多种类 共有六类施工方法 脚手架 浮运 悬臂 滑移 直升和悬挂法 Infalsworkconstruction mainlyusedinbuildingconcretearchbridges metalorwoodsupportsarebuilttemporarilytosupporttheerection 在用脚手架施工时 主要用来建混泥土拱桥 金属或木支撑都是临时搭设为支撑上部结构 Agreatdealofingenuityisoftenrequiredjusttoerectthefalsework especiallyforstructuresoverswiftriversordeepcanyons Temporarypilesandtrestlesarecommonlyusedinwideshallowrivers Trestle脚手架 高架桥 三角凳脚手架都是根据需要而灵活搭建的 尤其结构在激流河流或深谷上时 临时桥墩和架子一般在宽而浅的河上使用 Inthefloatationmethod mainlyusedinbuildinglongbridges largebridgesectionareprefabricatedonshoreandfloatedoutonbargestothebridgesite 浮运法主要用来施工很长的桥梁 主桥部分是在河岸预制的 然后用驳船浮移到桥梁位置 Thesectionsarethenhoistedintoplace eitherbyfloatingderricksorbywinchesplacedonpreviouslyconstructedsectionsofthebridge 浮吊起重机或卷扬机安装在已建成桥的部位 然后把预知的主桥部分精确吊到大桥的施工部位 Thecantileveringtechniqueisusednotonlyforcantileverbridgesbutalsoforsteelarchbridges 悬臂技术不仅用于悬臂桥中 也用于刚拱桥上 Constructionstartsatanabutmentandextendstowardthecenterpiecebypiece Movingderricksandcranesonthecompletedportionofthestructurehandletheheavymaterial 施工时先建成一个桥台 然后一步步延伸到中央 在已建好的结构部分的起重机和吊车 来回移动完成施工材料的运输 Slidingconstructionisusedonlyrarely Inthismethod aprefabricatedunit suchasatruss iserectedonshoreandslidoutoveratemporaryorpermanentsupportuntilitcomestorestonanotherSupport 滑移法在施工中很少用到 这种方法 如一个预制构件 如桁架结构 竖立在河岸上 然后在临时或永久性的支撑滑动 直到它进入安装的另一个支撑上 Inthedirectliftingmethod mainlyusedforlig