重庆交通大学 重庆市 400074
摘要：随着桥梁工程结构的发展，桥梁工程中的连接和约束所显示出重要性越发突出。为了建造的桥梁结构能够持久安全的运营，对桥梁工程中的连接和约束进行必要的总结和归纳以及对新型连接和约束的介绍为实际工程的建造者提供参考是有意义的。
关键词：桥梁；连接；约束；临时约束；新发展
一、引言
在桥梁工程中，构件是组成桥梁结构体系的基本单元，而有完整约束的构件也是最简单的结构体系，在桥梁工程中连接和约束有着很重要的作用。构件连接保证了力在各构件之间的传递，并使各构件能够共同受力、协同变形。约束是限制（或阻碍）构件或结构全部或部分方向自由运动的装置。构件通过相互之间的连接和合理的约束方能形成完整的桥梁结构。
二、桥梁工程中的连接和约束
（一）连接
结构体系内部连接方式是指构件之间的相互约束关系，这种约束是由构造来实现的。因此，连接是一种传力的构造，包括同种构件之间的连接与不同构件之间的连接。桥梁中的连接主要有牛腿、拱梁连接、斜拉桥拉索锚固和悬索桥中的鞍座、主缆与梁、锚碇以及吊杆的连接等。牛腿常见于梁式桥，当T形刚构桥采用悬臂梁与挂梁结合时需设置牛腿，在墩柱顶或中部设置支撑桥梁上部结构时，也需要设置牛腿。同时牛腿又可分为梁牛腿和柱牛腿。近年来，牛腿也广泛用于连续梁、连续刚构以及拱桥等端横梁梁端，以方便主引桥过度，同时也缩小边墩下部结构的尺寸。在拱式体系中，拱脚部位的连接构造，是该种桥型的关键；斜拉桥中，塔和梁的连接以及拉索在塔、梁上的连接锚固是结构的受力关键；悬索桥中，主索鞍、散索鞍、索夹以及中央扣都是重要的连接。
而对于钢桥而言，钢桥中的部件连接方式主要有三种分别为焊接、螺栓连接、铆钉连接。这三种连接方式都拥有各自的优缺点。焊接的刚度大，密封性较好。其优势在于从各个方面都能使用；一般不需要再使用其他连接零件；也不需要使用PBL钢板，从而降低截面的性能。但是其焊接性能、韧性较低、延性和抗疲劳性能较差。因而其主要缺点为焊接时因为高温使焊接点附近钢材形成高温区，其内部结构性能发生变化，一部分区域的材质延性降低。焊接过程中由于材料受到不均匀温度，从而形成不同的温度区域，进而结构产生焊接残余力（应力和应变），使材料力学性能降低。焊接还可能使另一端钢筋出现气孔、裂纹、废渣、接触不良等不良反应。
螺栓连接中，对于不同连接形式，一般采用手动拧紧的方式，其通过螺杆承受剪力，杆件孔壁承受拉力或者压力来传递力。高强螺栓采用特殊的工具，使其与杆件之间的摩擦力增加，并通过摩擦力来传力或传递连接板之间的预压力。螺栓连接使用方便快捷，适用于施工现场的许多安装连接环境。高强螺栓具有高强度、刚度大、力学性能良好、与连接件之间不会产生相对滑移的优点，因此对螺孔的加工精度要求比较低，常用于施工现场构件的连接。但是螺栓连接形式需要在钢板上开孔，会降低钢板的截面面积，使在开孔附近产生应力集中，易出现裂缝，同时在高应力区需要搭接钢板或使用增加截面面积的角钢，从而增加钢材的使用量。
铆钉连接尺寸要求是杆件与孔径比小1-1.5mm，其具有延性、整体性和抗疲劳性好的特点，铆钉变形小，具有良好的传力性能，在循环荷载作用下抗疲劳性能好。但是铆钉制作过程复杂，钢材用量大，施工时会产生较大的噪声等缺点。铆钉连接是早期钢桥的主要连接形式，目前已经很少采用，已被焊接或高强螺栓连接取代。
（二）约束
约束主要有柔索约束、光滑面约束、光滑铰链约束、固定约束四大类。
柔性约束只会约束纵向方向上的位移，不会限制径向和环向方向的位移，所以其产生的约束反力的方向始终与被约束的物体受力方向相反，只承受拉力。光滑面约束只会阻止沿光滑面对被约束体公共面的各个方向的位移，也不会限制被约束体沿接触面的法线方向脱离，但对其沿法线进入约束内部有影响。光滑铰链约束包括活动铰约束、固定铰约束和滑动约束等；固定约束又称为插入约束，是工程实际中常见的一种约束类型，构件一端被固定，不允许在固定端发生位移和扭转。
临时约束是在桥梁施工过程中，为了更好的开展施工工作的进行而建立的临时构件。在预应力连续钢构桥的施工过程中，临时约束（如挂篮）的建立是一项十分重要的工序，其起到连接前后构件的作用。通常包括临时支撑和临时支座的设置。其作用：一是在悬灌梁施工合龙前将梁体和墩身固结，组成一T形刚性结构，保证梁体在施工过程中不会因为T形结构两端荷载不平衡、施工时的风载等因素而产生的梁体扭转和结构两端上下摆动，同时保护永久支座免遭此不平衡弯矩产生的大于其设计承载力的破坏；二是用于承受连续梁施工过程中由于偏载而产生的不平衡力矩。临时约束的设置方式通常有以下几种。
三、连接和约束技术新发展
构件的发展首先与材料的发展密不可分。高强、轻质是混凝土材料未来的主要发展方向，如果得到广泛应用，必将有效减轻结构自重，极大改善构件性能。未来的混凝土将普遍具有以下优点：易浇筑、易密实、不离析；高早强、韧性好、低徐变、耐疲劳；耐磨损、抗化学腐蚀；实用强度更高。
构件连接与约束方面，主要在于抗震支座及阻尼约束的开发应用。目前桥梁工程中常用的抗震支座有三种：分层橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑动支座体系。分层橡胶支座是最简便的用于桥梁上部结构的隔震装置，通过在橡胶块内分层设置承载钢板和加劲钢板构成，其主要由橡胶制成，所以支座的受力特征为线性，如果采用的橡胶构件的内阻尼系数较低，，则还需添加其他材料来增加橡胶的阻尼系数和在荷载作用下的稳定性。铅芯橡胶支座（LRB）是在铅芯外包裹分层橡胶支座而成的，由于铅芯具有良好的隔震作用，会降低地震时产生的变形和提高支座的承载能力。
此外介绍一种新型抗震支座，速度锁定支座（LUB）是支座与速度锁定器（LUD）的结合体，在保留支座所有功能的基础上增加了速度锁定功能。LUB在正常情况下发挥一般支座的功能，在制动力、风载或地震载荷作用下，LUB便会自动锁定，发挥固定支座的功能，结构由正常状况下的一个固定墩变成两个或更多的固定墩，将上部结构的载荷有效地分布到多个墩子上去，使得结构的受力更均匀，性能更稳定，适用于高震区大型多跨桥梁。
四、结论
总的来说对于桥梁工程中的连接和约束在桥梁结构体系中是很重要的。它们关系到桥梁结构的整体稳定性，只有拥有合理的连接和约束才能使桥梁结构形成完整的体系，桥梁在受外部荷载作用时各个构件才能能过共同受力、协同变形，桥梁才能够安全运营。我们应该认真学习各种连接和约束的性能以及特点，只有这样我们才能在桥梁设计以及施工工作当中判断出结构的连接和约束是否合理安全，同时我们还要努力研究新的连接和约束。
参考文献
[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2001
[2]范立础.桥梁工程（上册）[M].北京：人民交通出版社，2001
[3]项海帆.桥梁概念设计[M].北京：人民交通出版社，2011
[4]肖汝诚.桥梁结构体系[M].北京：人民交通出版社，2013
作者简介
邹世林(1996-)，男，汉族，四川广安人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：城市轨道交通。