重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041
摘要：本文主要从桥梁的连接与约束入手，通过对各种连接与约束的介绍，提出它们需要改进的地方，以及连接与约束连接与约束对桥梁设计和旧桥改造的启迪。
关键词：桥梁设计；旧桥改造；连接约束
一、引言
随着我国经济的高速发展，许多早期修建的桥梁已经无法满足现有交通的需要，所以我们需要对这些桥梁进行拓宽。但与此同时也就涉及到了拓宽时上部结构之间的连接方式，主要包含无连接，刚性连接以及铰接这三种（连接是一种传力构造）。在许多桥梁加宽中，我们经常使用的是铰接式和刚性的，但在实际工程中，为了结构体系之间更好地的连接，将之前的连接更细化运用了半刚接半铰接的这种新的连接方式。对于桥梁约束而言，支座是最基本的表现形式。但在此，我们主要从横向和纵向约束体系来进行划分[1]。
二、桥梁结构的连接与约束
研究表明，在桥梁连接方式采用铰接时直接承受荷载的梁会产生很大的下挠，此时这片梁的整体刚度很差，从而就会导致主要承受外力的梁要分担所有的荷载，这样梁就很容易产生破坏；那么如何改善这种不利的情况呢？研究表明，采用半刚接半铰接的连接方式不仅能大大改善这一缺点，而且梁的整体刚度肯定在之前的基础上会有明显的提升。总之，从铰接到刚接，它的连接能力会越来越好。一般来说，横向的连接不同，桥梁所受应力会有所不同，我们得到的总体刚度也会存在差异。 当然，这些差异主要体现在活荷载分布在不同的层次结构（不同的横向分布系数），采用铰接、半刚性半铰接以及刚性连接所得到的横向分布影响线在变化和取值上有一定的差异，这表明该桥的整体刚度将被连接的方式影响[2]。由铰接到刚性连接横向影响线将变得越来越扁平，横向分布系数变得更加均匀，表明桥梁在整个过程中的水平连接刚度和横向连接强度较好。纵向约束主要分为弹性约束和阻尼约束。弹性约束通常用于减少由于风荷载和车辆荷载的偏移量。阻尼约束主要用于减小结构自身的地震响应，由冲击荷载约束装置或构件吸收所产生的多余能量而不被结构本身吸收[3]。横向约束主要是主梁与桥墩之间制约其相对运动的刚性约束，由于地震的作用，桥墩和基础在抗震中横桥向一直是薄弱部位。墩、梁之间的约束方式一直是桥墩和基础在地震作用下横向反应的决定性因素。
三、旧桥改造
我们主要考虑的是连接与约束（一般连接都伴随着约束）对旧桥改造的影响。比如说，在墩台所处地基的安全性能较好，而且墩台与地基具有足够的承载能力时，我们可以选择添加刚度和承载能力都满足要求的新梁来进行旧桥加固，加固完成后的桥梁将由新梁与旧梁配合起来共同承担荷载作用。此时，原本已经存在的荷载进而以新的主梁结构进行内力的重新分配，使的之前的梁所受的荷载降低，很大程度上提高了桥梁的承载能力和刚度极限。
值得注意的是新旧混凝土在一起共同工作并不像想象中那么简单，我们必须注意新旧桥梁的横向连接。横向连接的常用方法主要包括钢板铰接、焊接以及企口连接等，使得新梁与旧梁之间的连接更加可靠，结构也更加安全。
对于拱桥旧桥改造，由于主拱圈的整体刚度较差，拱圈之间的横向连接并不强，导致车辆通过时有明显的振动，我们可以通过混凝土锚喷加固腹拱和加高横隔板的方式增强横向连接，从而达到使用要求。
对于旧的钢结构桥梁的改造，连接方法主要有：焊缝连接、高强螺栓连接、铆钉连接和普通螺栓连接以及高强度螺栓群连接等方法。
(1)日常施工中，常用的焊缝连接主要有搭接、对接以及角接三种连接方式。对接：两个焊接构件位于同一平面内的连接；搭接：两个焊接构件不位于同一平面内，相互交搭连接；角接：两个焊接构件按照一定的角度相互连接（一般来说是直角）。接头对接时一般采用同一平面内对接焊的形式，而搭接以及角接则可以采用贴着角边焊接的方式实现。对接焊缝一般分为以下两种：全焊和非全焊（也可以称之为半焊）。
若采用全焊对接焊时，如果要求达到规定的标准水平时，就可以不必再检查其连接强度，而后者无论怎样都要进行强度验算[4]。
(2)根据传力形式的不同，高强螺栓又可以分为摩擦和承压两种形式。其中前者受力可分为以下几种类型：①剪切连接（主要用于承担构件表面或构件之间因摩擦而产生的剪切力）②主要承受轴向拉力的螺栓连接③同时承受着包含剪力和轴向拉力的螺栓连接；对于后者而言，类型如下：①抗剪以及承压连接②轴向的拉伸连接③同时承受包含剪切和轴向拉伸共同作用下的连接。
(3)铆钉和普通螺栓的连接。一般来说，普通螺栓的抗剪性能差，不用在桥梁结构的重要受力部位。普通螺栓可分为以下几种类型[5]：①直接承担荷载作用或通过传力的方式间接承担荷载作用的连接②不长期承担荷载，只作为临时固定的构件，在施工完成后可进行拆卸的连接。在用铆钉连接时，每个铆钉受力情况如下：①抗剪、承压的连接②铆钉抗拉连接③同时承受包含剪切和轴向拉伸共同作用下的连接。
(4)高强度螺栓群连接的受力情况如下：①轴向力作用下的抗剪连接②轴向力作用下的抗拉连接③弯矩作用下的抗剪连接④弯矩作用下的抗拉连接 ⑤ 轴向力和剪力共同作用下的抗剪连接⑥弯矩和剪力共同作用下的抗剪连接⑦弯矩、剪力以及轴向力共同作用下的抗剪连接。
四、连接与约束的改进
（一）螺栓构件连接的问题
在如今的桥梁中，高强度螺栓已经替代了其他很多的连接形式成为主要的连接方式。随着桥梁建造技术的复杂，采用高强度螺栓连接的接头排数和列数很多。加上质量因素和环境因素的影响，时间的推移，高强度螺栓也会出现很多病害。因此我们面临着长排长列的螺栓接头性能和非正常断裂等许多问题的考验。
（二）高强度螺栓连接的改进
高强度螺栓在受到局部荷载作用，冲击荷载以及不均匀的剪力作用时，在孔边垫圈的范围内出现的摩擦力最大。摩擦性高强度螺栓接头的承载力取决于设计时的状态，最理想的状态就是各个螺栓能完全参与工作，所以我们实在设计方面一定要重视对模型的精确分析，考虑到各种不利荷载带来的局部受力情况。
五、结论
总的来说，构件的连接与约束对我们桥梁事业的发展都扮演着重要的角色。以后构建的的连接与约束主要还是在于对抗震支座以及阻尼约束的开发与应用上。通过对其设计理念与施工技术的改进，使以后的桥梁结构更加安全可靠，为我国桥梁事业。
参考文献：
[1]张平顺,陈骥.梁柱半钢性连接的面内转动约束对柱弯扭屈曲承载力的影响[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),1993,(01):60.
[2]范志新,施伯乐.线性序约束关系的无损连接分解[J].软件学报,1999,(01):30-35.
[3]钱稼茹,彭媛媛,张景明,秦珩,李建树,刘国权,赵丰东,李禄荣.竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验[J].建筑结构,2011,(02):1-6.
[4]张振成.钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱的抗震性能研究[D].西安建筑科技大学,2013.
[5]石永久,王萌,王元清,施刚.钢框架端板连接半刚性节点受力性能分析[J].工程力学,2011,(09):51-58.
作者简介：
陈磊（1996-） 男，汉族，四川自贡人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：大跨径桥梁理论