问题

桥梁下面的钢板条?

回答
在我看来,你说的那种“桥梁下面的钢板条”大概率是指桥梁结构中非常重要的一部分,尤其是在一些我们日常生活中常见的桥梁类型中。它们并非简单的“板条”,而是经过精心设计和计算的结构构件,承担着关键的功能。

为了让你更明白,我们得先知道它在桥梁里的具体位置和作用。

它很可能指的是“桥面板”或者“桥面铺装层下的支撑结构”。

我们先从最直观的“桥面板”开始说起:

桥面板(Deck Slab):这是我们站在上面直接看到和感受到的那个“路面”层。在你说的“桥梁下面”这个语境下,如果指的是直接在桥梁结构下方,那么看到的钢板条更像是承托着桥面层的结构。但也有一些现代的、结构形式比较简洁的桥梁,比如钢箱梁桥或者一些钢桁架桥,它们在最上面一层,也就是我们过车的地方,可能就会直接使用钢制的面板作为桥面的一部分,并且会在钢板条上方再进行铺装处理。

材质与形式:如果真的是指作为桥面层本身的钢板条,那它们通常是高强度钢板,根据桥梁的跨度、荷载和设计要求,可能是厚实但相对扁平的钢板,也可能是带有一定形状设计的钢板,比如带有加强筋的钢板。它们会被焊接或者螺栓连接成一个整体,形成承载车辆重量的基础。
作用:它直接承受汽车、行人等各种荷载,并将这些力传递给桥梁的下部结构(如主梁、桁架等)。想象一下,没有这个坚固的钢板层,车子根本没办法在桥上行驶。
表面处理:为了防滑和耐久性,桥面板的表面通常还会进行防滑处理,比如喷砂、加焊菱形钢板或者涂覆防滑材料。而在钢板条之上,通常还会铺设沥青混凝土或者水泥混凝土等铺装层,我们平时看到的公路路面就是这个。

现在,我们换一个角度,如果不是直接作为桥面,而是“桥梁下方”看到的钢板条,那么它就很可能是桥梁主体的支撑结构的一部分,比如:

次纵梁(Longitudinal Stringers)或横梁(Cross Girders):在很多钢桥的设计中,桥面板下方会有一层密集的“肋骨”一样的结构,它们就是次纵梁和横梁。

次纵梁:这些通常是H型钢或者槽钢,它们沿着桥梁的长度方向排列,间距相对较小。它们的作用就是直接支撑桥面板,并将桥面板承受的荷载集中传递给横梁。如果你看到的钢板条是细长条状、纵向排列的,那很可能就是次纵梁。
横梁:这些钢结构通常比次纵梁要粗壮,并且是横跨在桥梁主梁或者桁架之间的。它们的作用就是连接两侧的次纵梁,并将从次纵梁传来的荷载分散地传递给桥梁的主体结构(如主梁、主桁架等)。如果你看到的钢板条是比较粗壮的、横向连接的,那很可能就是横梁。
组合钢箱梁的内部支撑:在一些现代钢箱梁桥中,箱梁的内部会布满各种钢板构件,包括面板、腹板、顶板,以及用于加强这些面板的加劲肋(stiffeners)。这些加劲肋有很多就是你说的“钢板条”的样子,它们沿着钢板的长度或宽度方向布置,大幅度提高了钢板的稳定性,防止其在受力时发生屈曲变形。这些肋板的出现,使得箱梁整体更加坚固、抗形变能力更强。

为什么会用钢板条?

高强度与轻质:钢材的强度非常高,这意味着可以用相对较少的材料来承受巨大的荷载。同时,相对于混凝土等材料,钢材的密度较低,可以减轻桥梁的自重,对于跨度大的桥梁来说尤其重要。
施工便捷性:钢结构构件可以提前在工厂加工好,然后运到现场进行组装焊接。这种模块化和预制化的施工方式,大大缩短了工期,并且对现场环境影响较小。特别是钢板条这样的构件,尺寸和形状相对规整,非常适合工厂化生产和现场快速安装。
整体性与耐久性:通过焊接或高强度螺栓连接,钢板条可以形成一个非常牢固的整体,有效地分散和传递各种力。同时,通过合理的防腐涂装,钢结构桥梁的耐久性也是非常好的。
适应性强:钢结构桥梁的设计灵活性很高,可以适应各种复杂的跨度、地形和荷载要求,能够建造出各种造型优美的桥梁。

总结一下,你看到的桥梁下面的“钢板条”很可能是在桥梁结构中扮演着承重、支撑和分散荷载的关键角色。它们可能是直接承受车辆荷载的桥面板,也可能是支撑桥面板的次纵梁和横梁,或者是钢箱梁内部用来加强板材稳定性的加劲肋。它们是现代桥梁工程中不可或缺的重要组成部分,是工程师们通过精密的计算和设计,为我们安全出行提供的保障。

所以下次你看到桥梁下面那些纵横交错、或者密集排列的钢板条时,就可以知道,它们不仅仅是几根简单的钢条,而是构成这座宏伟建筑骨架、并承担着巨大压力和责任的精巧构件。

网友意见

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国内的小跨度桥梁,大多数是简支空心板梁桥,看问题中的桥梁,大概率也是。简支梁桥的受力模型如下:

通俗的说,当桥面上有行人车辆通过时,粱会被压的往下弯曲,这就导致粱的下表面被拉伸,上表面被压缩,为了保护桥梁,被拉伸的地方需要提升其抗拉能力,于是就添加钢筋;被压缩的地方需要提升其抗压能力,于是就有了混凝土。

常见的简支梁桥的“粱”,是空心板梁,为了提供抗拉能力和抗压能力,其上部配筋很少或没有,其下部根据计算配置钢筋。空心板粱的截面如下。

图中的桥梁,在粱底部贴钢板。

可以按照这个路径来思考。

Q1. 桥梁中与钢板类似的材料是什么?

A: 钢筋。

Q2. 钢筋的作用是什么?

A: 为桥梁提供抗拉能力。

Q3. 为什么要额外提供抗拉能力?

A: 原有的承载能力不足(抗拉能力和抗压能力统称为承载能力)。

Q4. 为什么原有的承载能力不足?

A: 有可能是因为当年设计时所采用的标准较低,而现在交通量大增;也有可能年限较久,保养不到位,导致钢筋锈蚀等问题,使承载能力下降。

Q5. 如何发现承载能力下降?

A: 统计当前实际交通量,计算实际载荷,再根据桥梁设计施工图纸,复核其承载力是否满足要求。或者进行荷载试验,根据桥梁在实验荷载下的挠度,计算其承载能力。

Q6. 为什么不用钢筋,而是用钢板?

A: 钢板比钢筋容易施工。

Q7: 用钢板加固桥梁的施工流程是什么?

A: 将混凝土表面去除蜂窝,处理干净,补平等;处理好钢板表面;用胶水粘贴,再用锚栓固定;检验加固成果;钢板表面防腐处理。

Q8: 除了钢筋钢板还有其他什么材料吗?

A: 还有碳纤维材料。

这么一套流程下来,你应该对这个问题有了全面的了解了。

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