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高架桥桥墩很大,但真正与桥面接触的部位却很小。这是为什么? 炒外汇能用保险保底计算吗为什么呢知乎不能用

2023-08-14 17:17:30 互联网 未知 财经

高架桥桥墩很大,但真正与桥面接触的部位却很小。这是为什么?

我觉得上面大多数同行没弄懂题主的疑问——他问的不是为什么要做铰接支座,不仅仅是为什么这么小的东西可以受力,而是明明为了承重修那么粗的桥墩,为什么到支座附近要收缩成那么窄的受力面?是桥墩的强度过剩?还是支座更便宜?如果支座更便宜,为什么不用支座垒一个桥墩?

如果我对问题理解没错的话,下面谈谈我的理解。(其实是学路的,桥梁只是辅修,说错莫怪)

首先,就算不需要把桥面和桥墩牢固地浇筑在一起,理论上说我们也可以直接把桥面放在桥墩上,很多小桥的确也是这么干的,如下图。

但是,这只是理想状态,实际上桥面和桥墩都兼有刚体和弹性体的特点。

所谓刚体,就是说钢筋混凝土在局部比较“脆”,可以用锤子敲碎的那种脆,宁折不弯。而桥梁制作又没有精确到分毫不差的程度(很多是现场浇筑的,尤其是桥墩)。绝无可能整个接触面严密贴合,一般情况下,一平方米的接触面能有0.1平方米能稳定传导压力就不错了。换句话说,在没有使用支座的情况下,接触面也不是整个平面。

其次,桥梁构件整体上有弹性,就是会变形,尤其是有重车从桥上开过的时候,桥板上下弯曲一两厘米很正常(不要以为是质量问题)。这个变形如果直接冲击到桥墩上,无论是作用于原有的局部接触面,还是制造新的局部接触面,都有很大的破碎可能。即活动荷载也会导致局部压力过大。(想想桥面像跷跷板一样压桥墩)

压力集中于小部分,显然对桥梁构件不利。接触部分的压强太大,可能会被压碎,暴露出下面的钢筋进一步锈蚀。所以,除非是自重和荷载都不大的小桥,否则仅仅考虑到避免局部受压,也必须安放支座——支座虽然也是局部受压,但支座本身有弹性,可以分散受力,可以缓冲冲击力,保证这个“局部”不会太小,不至于压碎接触面。

而且支座本身也有牢固的钢铁外壳,和桥墩的钢筋网相连接,把自己的局部均匀地传导到桥墩主体受力结构,压力轴线基本对齐桥墩的主轴线,不会压到一边(没有支座就很容易大偏心),当然是有支座的情况下桥梁磨损更小。下面是桥梁支座的截面图,可以看到支座中间部分是弹性的,周围有非常结实的钢铁外壳,还有粗大的螺栓—底座和桥墩钢筋相连。

实景照片:

和钢筋网相连(未浇筑状态)

当然,很多桥梁支座没有这么精细,小桥干脆不放,稍大一点可以放一块湿木头,再大可能是两块弧形钢板,最后才是上面那种复杂支座。总之,比钢筋混凝土更结实、更能承受变形的东西都可以拿来当支座,类似于搬家的时候在家具上绑扎一些破垫子——不会减少对家具的压力,但可以让受力更合理一些。

但这依然没有解决题主的核心疑问——为什么支座可以那么小,桥墩可以那么粗?是桥墩粗到过剩,还是支座小到有危险?为什么不直接用支座垒起来,做更细的桥墩?

这里我可以直接了当地回答。如果只考虑承受压力的问题,桥墩的确是粗的过分,的确有巨大的“浪费”。但桥墩不仅仅承受轴向压力,还要考虑失稳问题。

所谓失稳,就是说细长的物体受轴向压力时,最大的问题不是截面被压坏,而是轴向压力稍微偏离轴线,从受压变成受(掰)弯。

上面这张图说明,对于细长柱体来说,受压的时候,最大问题是出现微小弯曲,然后压力作用于弯曲部分,实际上形成了“掰弯”的效果,进一步放大弯曲。更大的弯曲导致

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