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桥梁建设用材料

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作者:哈西布·贾马尔/:2017年6月8日/钢筋混凝土预加应力
桥梁建设

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桥梁建筑材料:

桥梁的传统建筑材料是石头、木材和钢材,以及最近加固和预应力混凝土。对于特殊元素,使用铝及其合金和某些类型的塑料。这些材料具有不同的强度、可加工性、耐久性和耐腐蚀性。它们的结构、质地和颜色也不同,或者表面处理的可能性也不同,质地和颜色也不同。对于桥梁,应使用能产生最佳桥梁形状、技术质量、经济性和与环境相容性的材料。

1.斯通:

伊特鲁里亚人、罗马人、中世纪(大约1100年以来)和后来的建筑大师们建造的古老桥梁都是用石头砌筑的。拱门和桥墩已经存在了数千年,当时使用的是坚硬的石头,地基建在坚实的地面上。用石头可以建造既美观、耐用、跨度大(高达150米)的桥梁。

不幸的是,石桥已经变得非常昂贵。然而,在很长的一段时间内,设计精良、建造精良的石桥可能是最便宜的,因为它们经久耐用,除非受到极端空气污染的袭击,否则几个世纪以来几乎不需要维护。

如今,石头通常局限于表面,石头被预设或固定为桥台、桥墩或拱门的饰面。当然,必须选择良好的耐候石材,花岗岩、片麻岩、斑岩、辉绿岩或结晶石灰岩等基础岩石尤其适合。砂岩必须小心,因为只有硅质砂岩是耐用的。石头颜色的选择也是相关的。均匀灰色和锯切表面的花岗岩看起来和简单的素混凝土一样暗淡。不同颜色和轻微浮雕表面的和谐混合可以看起来非常生动,即使是在砖石区域很大的情况下。表面也可以通过明亮或黑暗的接缝填充来活跃。石块的尺寸及其表面粗糙度必须与结构、桥台、桥墩等的尺寸相协调。粗糙的浮雕不适合只有1 m厚和5 m高的小桥墩,但大型Ashlar砌体适用于大型拱桥,如Saalbrucke Jena或Lahntalbrucke-Limburg。横跨莱茵河的桥梁桥墩首选花岗岩砌体,因为它比最坚硬的混凝土更能抵抗沙质水的侵蚀。

2.铁:

3.钢筋和预应力混凝土:

混凝土是几乎所有建筑工程中都使用的建筑材料。混凝土的颜色是暗灰色的,通常在桥梁等建筑中不首选混凝土混凝土桥梁被证明是美丽的,如果有人知道这门艺术的话。好的混凝土具有很高的抗压强度和抗大多数自然侵蚀的能力,但不抵抗除冰盐水或CO2污染空气中的二氧化硫。然而,其抗拉强度较低,因此在拉伸应力区域不首选。对于混凝土受拉钢筋,将钢筋嵌入其中。当混凝土开裂时,即当混凝土无法再抵抗进一步的拉应力时,钢筋开始发挥作用。如果钢筋设计和放置正确,这些裂缝仍然是无害的,称为“毛裂缝”。第二种抵抗混凝土结构拉力的方法是预应力。

4.钢:

在桥梁材料中,钢具有最高和最有利的强度质量,因此适用于跨度最长的最大胆的桥梁。普通建筑钢的抗压和抗拉强度为370N/mm2,约为中等混凝土抗压强度的十倍,抗拉强度的一百倍。钢的一个特殊优点是它的延展性,因为它在断裂之前会发生相当大的变形,因为它在一定的应力水平以上开始屈服。该屈服强度用作标准质量术语中的第一项。

对于桥梁,高强度钢通常是首选。强度越高,屈服强度与抗拉强度的比例差就越小,这意味着高强度钢的延展性不如普通强度钢。疲劳强度也不会随着抗拉强度的增加而增加。因此,在使用这些特种钢之前,有必要对它们的性能有深刻的了解。为了建筑目的,钢被制成板材(6至80毫米厚)的形式,在红热时进行轧制。轴承和其他一些物品使用铸钢。对于只受张力的构件,如绳索或缆索,有特殊的钢,以不同的方式处理,使我们能够建造大胆的悬索桥或斜拉桥。

钢的高强度允许梁或大梁的小截面,因此结构的自重较低。因此,有可能开发用于道路的轻型“正交异性板”钢桥面,这种桥面现在已与60至80毫米厚的沥青磨损层共同使用。

这种正交异性板结构的先驱者们用不那么神秘、不那么科学的名字“加劲钢板”来称呼它“。由单元或RLB加固的普通钢板构成横向横梁和纵向主梁的弦杆。同时,它作为风梁。该桥面的成功应用主要归功于机械化焊接,机械化焊接目前已普遍使用,并对钢桥的设计产生了重大影响。

因此,现在普遍采用板梁结构,在这种结构中,大型薄钢板必须加强以防屈曲。以前,垂直加劲肋优先放置在外表面上;然后在内部布置纵向加劲肋。

今天,所有的加强筋都被放置在这个内部,以获得光滑的外表面,不允许灰尘或污垢沉积物的积累,从而保持湿度和促进腐蚀——钢结构的“致命弱点”。现代钢梁桥在外观上与预应力混凝土桥几乎没有什么不同——也许除了颜色。这也许是令人遗憾的,因为外侧的加劲肋活跃了板的表面,形成了比例,使主梁看起来不那么重。除了板梁,桁架还充分利用了钢材的材料特性。通过将细长的钢型材连接在一起形成桁架,可以建造外观非常精致的桥梁。同样,焊接也提高了良好成型的可能性,因为空心型材可以在不使用大型节点板的情况下进行制造和连接。通过这种方式,外观光滑的桁架不会出现“不稳定”,这种不稳定是通过将两个或四个轧制型材与晶格或板材连接而产生的。必须对钢材进行防腐保护,这通常是通过在裸露的钢材表面涂上保护漆来实现的。普通钢材涂漆在技术上是必要的,可用于桥梁的颜色设计。

颜色的选择是实现良好外观的一个重要特征。有些钢在正常环境下不会腐蚀(不锈钢V2A和V4A符合DIN 17440),但其价格非常昂贵,仅用于特别容易受到腐蚀或非常难以接近的部件。

来自美国的坦托(Tentor)钢是用铜合金制成的,它的第一层腐蚀层据说可以防止进一步的腐蚀。这种保护性铁锈有一种温暖的黄褐色色调,在开阔的田野里看起来很好。然而,这种类型的保护在污染空气中不能持久,腐蚀会继续。对于钢桥来说,良好的使用应该是利用油漆保护钢的技术必要性,以改善外观,实现结构与景观的和谐融合。

铝偶尔用于桥梁,其形式与钢梁相同。铝型材通过挤压工艺制造,可形成多种空心形状,因此铝结构比钢结构更优雅。铝型材因无需保护而广泛用于桥梁护栏彩色颜料。

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