時間：2023-03-27 16:46:32
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橋梁的結構設計的第一要務則是針對即將建造施工的地區選擇一項經濟合理的方案，第二就是根據方案選取規范的安全系數，從理論上保證設計結構的安全。橋梁的安全問題一般都出現在施工過程之中，耐久性不夠強這類問題往往是由于管理人員的疏忽。在施工之前，橋梁的結構構造體系、結構材料的使用從開始動工到結束都需要技術人員的管理和核對，在這過程之中就有人員疏忽造成的材料結構數據不準確，結構整體性和延長性不足，冗余性較長；另外還有設計的圖紙圖示不明，在施工時的混凝土的等級的達標問題，所使用的鋼筋直徑的粗細程度，構件的截面的厚度等問題都需要人員的核實。一旦某一個管理環節被疏忽或者遺漏就會造成橋梁的使用持久性下降。另外，橋梁的安全性和持久性還和使用環境的不同有很大的關系，這是一個不可抗拒因素，無論是再科學合理的設計方案和巨細無遺的管理方案都無法彌補由環境的更新帶來的問題。材料以及鋼架需要一段時間的適應，這個問題的結構就需要施工人員和設計人員對材料特性的了解以及豐富的經驗和準確的判斷。
橋梁的結構性能的評比
橋梁的安全性和耐久性并不是被動的等到橋梁出現破損甚至倒塌才能夠鑒定出橋梁的建設及使用情況，專業的數據評估制度是完善橋梁建設的標準。在國家建立的專業的橋梁檢測標準中對使用年代較舊的橋進行檢測。對于橋梁的負荷承載標準比較低和橋梁存在隱患的城市橋梁按標準進行技術評價。對于不能夠達到建設時所設定的承載量的橋梁及時設置警示標志。橋梁的評比也只是集中在橋梁的幾個重要方面，橋梁的變形觀測、橋梁路面的線形弧度、剪力、軸力和基準線方向的偏離等等。國家還明確的規定了橋梁各個部件所使用的比例和限定額，在橋梁的施工后各項指標都不能夠低于國家的標準。這也就有利于相關部門的審查與判斷，數據的使用也預先知道橋梁的建設情況，保證其使用的安全性。
安全性是橋梁建設的根本出發點
質量橋梁建設的生命，橋梁作為溝通城市與城市之間的紐帶，保證橋梁的暢通性。車輛行駛在橋梁上更加注重的是其安全性以及舒適型，因此有關部門必須高度重視橋梁的安全。一般的橋梁主橋部分為鋼筋混凝土建成，鋼索使用預應力混凝土的斜拉橋，建設過程中因地制宜的加筑排水孔，這些措施都是為了保證橋梁的安全性能。安全性是國家和人民都重視的問題，也是橋梁的基本特性，同時也是橋梁使用的意義所在。橋梁的施工、監理等工作也是相互合作關系，施工方需要接受工程師的監督、管理，這是創造監理工作的核心所在。安全性則滿足設計的要求，施工工藝以及施工標準也均達標。只有堅持嚴格的檢查，實行嚴格的責任問責制才能夠換來橋梁的安全使用。
耐久性對橋梁建設的重要意義
鋼筋的耐久性都是由材料的主要是由材料的使用以及設計的科學性，其中橋梁混凝土耐久性還受鋼筋銹蝕的威脅，這個對橋梁的耐久性破壞主要分為幾個表現，鋼筋的表面由于空氣自然因素出現了銹斑和銹片；隨著時間的推移鋼橋梁的筋的硬度發生了變化，進行膨脹，出現脹裂情況，橋梁的有效截面不斷的減小，導致橋梁的有效截面逐漸變小，對汽車等承載力下降，最后混凝土喪失其承載能力。堅強橋梁的耐久性對橋梁具有重要的意義，只是對人民財產安全的保障，也能夠為國家節省建設資本，同時又有于橋梁技術的發展。
橋梁結構應具有足夠的強度，以承受作用于其上的重力和附加力；結構各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產生過大的撓曲和變形；結構各部尺寸必須具有適當大小，以使其承受軸向壓力時的構件不發生屈曲，喪失穩定性。同時結構也要具有較高的耐久性。由于作用荷載的隨機性、材料強度的離散性、制造與施工質量的分散性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結構產生病害，其具體原因如下：
1．原設計荷載偏低，交通發展后車輛荷載增大，橋梁因承載能力不足而產生病害。
2．結構設計中存在缺陷，如采用橋型結構不當、設計假定不盡合理。
3．橋梁施工質量差，未按設計要求和施工規程實施。
4．不重視橋梁后期養護工作，沒有及時消除己產生的病害。
5．洪水等自然災害使橋梁產生損壞。
6．地質條件差，如滑坡、軟基等導致橋梁產生病害。
二、橋梁加固的一般流程
在橋梁結構發生病害后，需要采取措施進行加固維修或者更換。橋梁加固工程一般應遵循以下工作程序：
結構可靠性鑒定—加固方案確定—加固設計—施丁組織設計—施工—驗收。
結構可靠性鑒定，主要是對病害結構的病情診斷。加固方案好比處方，加固設計是現行規范及有關標準對加固方案的深化過程。加固施工是對被加固結構按加固設計進行加固的施工過程，對于大型結構加固，為確保質量和安全，施工前應編制施工組織設計。
三、橋梁加固增強技術
橋梁的增強改造可以分為裂縫修補和對橋梁結構的加固增強，下面介紹其特點及其適用的場合。
（一）裂縫修補技術
裂縫修補的目的在于恢復結構物的防水性和耐久性，主要技術有：
1．表面處理法，在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。對于寬度發生變化的裂縫，要設法使用有伸縮性的材料。
2．注漿法，在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環氧樹脂注入法與鋼釘并用，可以增強裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續發展的好辦法。
3．充填法，這是一種適合于修補較寬裂縫的方法，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內嵌補各種粘結材料，如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。4．表面噴涂法，噴漿修補是一種在經鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結構表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。
5．粘結鋼板封閉法,當鋼筋硂構件產生主拉應力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結方向應和裂縫方向垂直。
（二）橋梁加固增強技術
本文以最常見的橋梁結構形式的上部結構及其常見的加固方法進行說明。
梁式橋上部結構加固增強技術主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法、增設縱梁加固法。
加大截面加固法采用增大構件的截面面積，根據荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。
外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環氧樹脂等粘合劑粘貼在結構外部，以提高結構承載能力的一種方法。適用于構件尺寸受限制但又必須大幅度提高結構承載能力的場合，必須保證粘和劑的質量
外部預應力加固法指運用預應力原理，在增設的構件或原有構件上施加一定初始應力的一種加固方法。采用對受拉區施加預加壓力，可以抵消部分自重應力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。
改變結構體系加固法通過增設支撐或橋墩，把簡支變為連續、在梁下增設如鋼架等加勁梁或疊合梁，以減小梁內控制截面峰值彎矩，提高承載能力的一種加固方法。
增設縱梁加固法在橋梁墩、臺基礎穩定，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設承載能力高和剛度大的新縱梁，這些新梁與舊梁連接在一起共同受力。由于應運中的車輛荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布，使原梁中所受荷載得以減少，加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或兩側時，兼有拓寬的作用。此法適用于梁體結構基礎完好，而承載能力不能滿足要求的場合。
（三）橋梁結構加固新技術——錨噴
關鍵詞：系統橋梁分形
一、系統論
1945年貝塔郎菲提出了一般系統論的新思維，隨后維納、申農分別提出了控制論和信息論，從而使得人們對事物整體和部分的關系看法由機械整體性發展到系統整體性。60～70年代間，系統科學出現了耗散結構論（普里高津）、協同論（哈肯）、超循環論（艾根）和突變論（托姆），主要討論系統的存在、發展和消亡，強調任何一個凈化系統都能夠自行組織，并且不同要素之間具有協調作用。70年代以來，對系統最核心的問題即系統機制的研究得到廣泛關注，出現了對系統機制解釋的混飩理論、分形理論、孤波理論等，構成了系統動力學理論，主要考察系統的非線性機制。
凡物皆系統，考察任何系統都要對其要素、結構、功能、環境等方面進行分析。系統具有以下主要特性：①加和性和非加和性；②整體不等于部分之和；③整體功能取決于要素、結構和環境；④結構決定了系統的功能。系統處于非平衡態，需要外加的能量（或信息）來維持，因此，能夠產生新的結構的系統一定是開放的。系統遠離平衡態失穩以至形成新的結構要依賴于非線性的反常漲落。漲落在遠離平衡時起驅動作用，不可逆性會導致新的結構，產生新的質。
系統論已被應用于很多領域，本文旨在應用系統研究的思想來系統地理解橋梁結構的一些新領域，進而將系統機制理論引入橋梁系統的研究。
二、橋架結構系統
橋梁是由多種材料、不同結構組合而成的復雜系統。橋梁結構系統的要素、結構、功能及環境的簡要示意圖。橋梁結構系統是橋梁工程大系統的一個子系統，不同的橋梁結構體系又構成各個更低層次的子系統。要素中的各種基本構件也構成一個層面上的系統，有其自身的要素、結構、功能和環境。
橋梁結構系統整體不等于部分之和。單個基本構件，比如單個梁構件，是無法實現跨越峽谷甚至海峽的目的的，而多個構件按照一定的構造規則組成懸索橋或斜拉橋就可以實現。結構系統的整體功能取決于構件單元、結構體系和環境狀況，其中起決定性的是系統的結構，通常只有大跨斜拉橋和懸索橋才能作為跨海大橋的候選橋型，對抗震性能要求較高的地區，應選用抗震性能較好的結構系統，如連續剛構、斜拉橋等，或對連續梁等橋型進行結構的改進，設計支座單元，達到減震目的。
耗散結構理論認為，在遠離平衡狀態的非平衡區內，在非線性的非平衡作用下系統演化方向是不確定的，系統的平衡可能失穩，發生突變或分又，系統呈現出新的結構穩定狀態。這種結構是一種非平衡的結構，接受環境注入系統的負熵流才能穩定。橋梁的非線同樣體現了這一思想，橋梁的失穩為系統突變所致，地震荷載作用下的橋梁系統的延性抗震性能也是結構非線性性能的體現。
三、橋架結構的系統研究思路
1．系統識別與健康監測
結構系統識別是通過試驗和計算機來實現對結構的建模。橋梁結構可以看作一?quot;灰箱"系統，處于一定環境中的橋梁結構，一定的輸入對應一定的輸出，通過對系統輸出和輸入的分析，可以實現對結構系統的判斷和識別。對這樣一個灰箱的識別首先應確立一個由梁整體監測的許多困難，對橋梁在使用年限內工作特性的變化缺乏全面深入的研究，難以建立客觀同一的橋梁狀態評估標準。所以整個技術的成功開發乃至系統目標的最終實現有賴于更好地結合系統自身的要素、結構和系統工作環境。
具體實現橋梁結構系統的健康監測與狀態評估，當前主要有以下幾方面的工作【2】
（1）針對系統輸出：開發和應用以無線通訊技術為手段的數據采集系統；開發能適用于交通荷載風荷載及定點測試荷載的傳感器最優布設技術；
（2）針對系統輸入和輸出的反向分析：采用動態邊界子結構原理，開發以結構模型修正法為基礎的結構損傷識別技術；研究非線性結構模型的時域評估方法及系統識別技術；尋找更適合橋梁監測的新指紋；開發橋梁觀察與監測收據管理系統及決策專家系統；綜合良態建模技術，改善有限元模型修正方法；
（3）系統分析的終端應用：根據觀察與監測的結果分析實橋的剩余承載能力；建立橋梁安全準則及能用于橋梁整個壽命過程經濟評價的估價模型。
2．系統控制
古典控制理論起源于本世紀20年代，主要以單變量線性定常系統為研究對象，以頻率法為主要方法研究控制系統的動態特性。50年代以來，逐漸出現了多變量系統、系統靈敏度分析、動態系統測試狀態空間方法和Bellman動態規劃等現代控制理論方法【5】。
在系統與控制理論中，主要研究動力學系統。橋梁結構在動力荷載作用下，表現為不確定性的隨機系統，其非線受到越來越多的關注和研究。尤其在橋梁的抗震和抗風領域，近年來從傳統的抗震抗風設計思路發展到結構控制思想。目前的結構控制方式主要有被動控制、主動控制和混合控制，被動控制是通過支座、阻尼器等裝置來消耗輸入系統的外部環境能量；主動控制的基本思想是通過主動施加外部能量來抵消和消耗環境輸入能量，使偏高平衡狀態的系統在新的注入能量流作用下找到平衡。
早在1890年，最早的隔震器就產生了，當前已應用的有疊層橡膠、旋轉彈簧等多種支座和彈塑性、粘性、干摩擦等阻尼器用于對系統的被動控制。Constantinou在1991年提出了采用位移控制裝置和滑動支座相結合的滑動隔震體系，最大限度地減少了輸入能量向結構系統的傳遞[4].
有些主動控制技術（如AMD）已經進入實用階段，在日本已經建成了一批主動控制的建筑。通過主動控制，一方面可以用最有效的方法抵抗外部激勵，另一方面可以直接減小輸入到結構上的激勵水平。當前有主動連桿控制技術和主動調質阻尼器系統（AMD）技術實現對系統的主動控制?；旌峡刂葡到y當前主要有對振動控制系統、混合基礎隔震系統和可變阻尼系統。當前的這些技術還處于發展之中，不但在橋梁抗震抗風領域，而且在房屋等建筑領域甚至是整個土木工程都有廣闊的應用前景。
3．系統非線性機理
傳統自然科學趨向于強調穩定、有序、單一、均勻與平衡，帶有線性的色彩，到本世紀70年代前后，自然科學的鋒芒開始轉向現實世界的失穩、無序、多重性、不均勻和非平衡等方面。非線性系統已成為自然科學的主要研究對象，因為非線性是一切復雜現象的本源[5]。
1973年，費根包姆提出的混飩理論大大推進了非線性理論在系統科學中的應用，混飩理論、分形論、孤波理論共同構成系統動力學理論，探討系統的非線性機制。橋梁結構系統也是一個混飩系統，具有不可預測性、不可分解性和存在規律性，而且這一混飩系統具有分形性質，即自相似性。這里重點討論橋梁系統動力學行為特別是橋梁抗震系統中的分形特征。
（1）分形與分維
1977年，Mandelbrot出版了專著《分形、機遇和維數》（Fractal：Form，ChanceandDimension，Freemen，SanFrancisco,1977），標志著分形理論的誕生。分形是其組成部分以某種方式與整體相似的形，即分形是指一類無規則、混亂而復雜但其局部與整體有相似性的體系。
數學家按一定的規則構造出具有嚴格自相似性的規則分形集合。如康托爾三分集、謝爾賓斯基墊片、柯曲折線等?？虑劬€的結構，具有嚴格的自相似性。自然界中被認為是分形系統的海岸線、云層邊緣、地球表面、斷口表面以及液體湍流等，沒有一個嚴格意義上的分形，其自相似性是近似的或統計意義上的相似，分形自然體在局部和整體的某種相似性通常只是在某些特定的尺度范圍內才成立，這些尺度范圍被稱為"無標度區"，這種只在無標度區內具有自相似性的分形也稱隨機分形。形態（結構）、信息、功能或時間上具有自相似性的客體稱為廣義分形[6]。
在實際問題中，為了考察一個事物是否存在局部和整體的相似性，只要檢驗該事物是否存在"無標度區"即可。以尺度r把事物分成N個相似的部分，對變化的r畫出igr－lgN曲線，然后檢驗曲線上是否存在明顯的直線段，直線段對應的r的區域即是無標度區。此方法的理論依據是自相似集的相似維數（一lgN／lgr）是不依賴于尺度r的一個常數。分維是描述分形特征的定量參數，因為所描述的具體對象不同，分維計算的具體形式也有多種，如相似維數、容量維數、信息維數、關聯維數、集團分維和質量分維等。
地震學界已開始對地震的時、空、強度分維及其多分維進行了大量研究。普遍認為地震是多重分形的。分維值在地震前后的變化為探討地震前兆場的復雜性提供了有效的分析工具。在橋梁抗震中，結構破壞與地震輸入和結構反應特征有關。從彈性反應譜的三聯譜中，很容易發現無論是巖石場地彈性反應譜還是結構的彈性反應譜均具有明顯的分形特征。P．S．Symonds對一個具有兩個自由度的梁構件模型在瞬時沖擊荷載作用下的彈塑性反應進行了分維研究，計算得自相似維數為0.78，表明位移反應圖對沖擊荷載標度具有獨立性［7]。
（2）橋梁抗震及分形特征
如同分形廣泛存在于自然科學和社會科學的諸多領域中一樣，分形同樣存在于橋梁抗震領域［10］
①作為輸入荷載的地震動，其能量具有分形特征，而且能量分維Dfe有可能成為地震預報的新參數。
②地震動反應譜，作為地震動特性與結構動力反應相互聯系的紐帶，也是統計意義上的分形結構，它也決定了結構反應的分形特征，特別是以周期為標度，結構反應應該與反應譜具有一致的無標度區。
③對墩柱破壞準則的研究發現，變形一能量雙重破壞準則的破壞指數是劃分橋梁域往不同破壞程度的合理指標，以輸入地震動的峰值或以墩柱體積配箍率為標度，破壞指數具有近似分維特征。建立連續梁橋等代分析模型，代替復雜的結構有限元模式來分析結構的地震反應。通過理論分析與橋例計算可見，以剛度比為標度，結構周期、墩底彎矩和墩頂位移反應存在無標度區；以周期為標度．墩底彎矩和墩頂位移反應同樣具有明顯的分形特征．與反應譜所體現的分形特征一致【8】。
結合南京長江二橋南漢橋和楊浦大橋兩個橋例，建立有限元模型，考慮邊跨主跨跨徑比、梁墩剛度、局部構件、支座單元等對結構動力反應的影響。通過分析可以發現，對于不同的標度，無論是跨度比、梁墩剛度比還是支座的剛度等等。動力反應都表現出近似多重分形特征，分維值可以反映動力反應對于不同標度的敏感程度【9】。
研究橋梁結構動力特性是否具有分形特征，是分形和分維概念應用于橋梁結構動力分析領域中的關鍵點。通過對國內外大量已有實橋動力特性資料的統計和橋例分析可見［10］：
①斜拉橋的縱飄基頻對于跨徑尺度，主塔側彎基頻對于塔高，體系堅彎基頻對于跨徑，側彎基頻對于跨寬比以及扭轉基頻對于跨徑都具有統計意義上的分形特征。
②懸索橋豎彎基頻、側彎基頻及扭轉基頻對于跨徑或主纜垂度，具有統計分形特征，利用分數維，可以得到比常用估算公式更為接近實橋值的基頻簡化計算公式。
③對于梁橋動力特性的大量實測結果表明，簡支梁橋基頻對于跨徑標度是分維為0.923～0.933的統計分形結構。以橋長為標度，小跨徑橋梁的基本側向周期分維為1.20。橋梁結構系統涉及參數多，統一的規律多存在于定性階段。分維的概念使得對于性質的認識可以定量描述，正如在許多領域，分維對非線性、無規則現象的描述那樣。顯然，這還需要大量的工作和艱辛的努力。以上分析表明，混飩系統存在規律性，分形就是描述這種規律的一種理論，事實上，分形規律不僅僅在橋梁抗震領域存在，在橋梁大系統中乃至整個土木工程領域中都廣泛存在著。
四、結論
通過以上分析可見：
（1）橋梁結構是一個要素和結構復雜、具有生存環境和結構功能的動力學系統；
（2）系統最關鍵的部分--結構是橋梁結構系統識別和健康監測的重點，特別是結構的指紋分析；
關鍵詞：工程結構可靠度綜述
對于結構可靠性這一學科，從其誕生到現在已經有了長足的發展：從基于概率論的隨機可靠性到基于模糊理論的模糊可靠性以及近年來提出的非概率可靠性，使得這一理論日臻豐富和完善，并深入滲透到各個學科和領域。
一、結構可靠性理論研究歷史
長期以來，人們就廣泛采用“可靠性”這一概念來定性評價產品的質量。這種靠人們經驗評定其產品可靠、比較可靠、不可靠，沒有一個量的標準來衡量。1939年，英國航空委員會出版的《適航性統計學注釋》一書中，首次提出飛機故障率不應超過10-5次3h，這可以認為是最早的飛機安全性和可靠性定量指標[1]；二戰后期，德國的火箭專家R.Lusser首次對產品的可靠性作出了定量表達。他提出用概率乘積法則，將系統的可靠度看成是各個子系統可靠度的乘積，從而算得V-Ⅱ型火箭誘導裝置的可靠度為75%[2]；1942年，美國麻省理工學院一個研究室開始對真空管的可靠性進行深入的調查研究工作。二戰期間，軍用電子設備的大量失效使美國付出了相當慘重的代價。于是引起了美國軍方對可靠性問題的高度重視，同時率先對可靠性問題進行了系統地研究，并于1952年成立了“電子設備可靠性咨詢組”，簡稱AGREE(AdvisoryGrouponReliabilityofElectronicEquipment)。該組織于1957年發表了著名的《電子設備可靠性報告》。報告中提出了一套完整的評估產品可靠性的理論和方法。該報告被公認為是可靠性研究的奠基性文獻。1965年，國際電子技術委員會(IEC)設立了可靠性技術委員會TC-56，協調了各國間可靠性術語和定義、可靠性的數據測定方法、數據表示方法等。上世紀60年代以來，可靠性的研究已經從電子、航空、宇航、核能等尖端工業部門擴展到電機與電力系統、機械設備、動力、土木建筑、冶金、化工等部門[3]。
結構可靠性理論的產生，是以20世紀初期把概率論及數理統計學應用于結構安全度分析為標志，在結構可靠度理論發展初期，只有少數學者從事這方面的研究工作，如1911年匈牙利布達佩斯的卡欽奇就是提出用統計數學的方法研究荷載及材料強度問題；1926年德國的邁耶提出了基于隨機變量均值和方差的設計方法，這是最早提出應用概率理論進行結構安全度分析的學者之一。1926～1929年，前蘇聯的哈奇諾夫和馬耶羅夫制定了概率設計的方法，但當時方法不夠嚴格，因此，未付諸實施。1935年斯特列律茨基，1947年爾然尼欽和蘇拉等人相繼發表了這方面的文章，結構安全度的研究逐漸開始進入了應用概率論和數理統計學的階段。值得指出的是，弗羅伊登徹爾差不多和爾然尼欽等人同時開展了結構可靠性的研究工作。他提出的在隨機荷載作用下結構安全度的基本問題首次得到工程界的贊同和接受。1947年他發表了“結構安全度”[4]一文，奠定了結構可靠性的理論基礎。
從20世紀40年代初期到60年代末期，是結構可靠性理論發展的主要時期。現在所說的經典結構可靠性理論概念大致就是這一時期出現的。隨著結構可靠性理論研究工作的深入，經典的結構可靠性理論得到了全面的發展?；诟怕收摰慕Y構設計方法逐漸被工程界所接受。但在這一時期，結構可靠性理論還未能馬上被工程界廣泛應用，其原因如下[5]：
1．傳統的確定性結構設計方法當時在人們頭腦中根深蒂固，認為沒必要改變已用的結構設計方法，而且，結構的失效很少發生，即使發生結構失效，絕大數是由于人為差錯造成的，并非結構設計方法問題。
2．基于概率理論的結構設計方法似乎比傳統的確定性結構設計方法麻煩，涉及到當時比較難處理的統計數學問題。
3．當時有用的統計數據極少，不足以定義重要的荷載、強度的尾部分布。
除上述妨礙結構可靠性理論應用的原因外，當時結構可靠性理論本身也面臨兩大難題：
（1）結構可靠性理論所采用的數學模型不足以完全準確地反映應用情況，即模型誤差是未知的。
（2）即使是對一個簡單的結構，其失效模式可能多到難以計數，更不用說進行可靠度分析。
因此，二十世紀60年代初期，許多學者致力于克服上述困難的研究。例如林德等人把規范化的結構設計問題定義為尋求一套荷載和抗力系數的最優值問題，他們建議采用一種迭代過程確定結構的安全度和造價，康奈爾（C.A.Cornell）等人提出了與爾然尼欽相同的一次二階矩法，并建立了比較系統實用的一次二階矩設計方法，利用結構的可靠指標β，而不是失效概率Pf，，作為結構可靠性的一種量度量，使結構的可靠性理論達到實用的目的。
二、國內外工程結構可靠性理論研究現狀
二十世紀70年代至80年代，是結構可靠性理論完善并被各國規范、標準相繼采用時期，自從康奈爾（C.A.Cornell）提出了一次二階矩法之后，林德（N.C.Lind）根據康奈爾（C.A.Cornell）的可靠指標，推證出一整套荷載和抗力安全系數，這次研究使可靠度分析與實際可接受的設計方法聯系起來。隨后，德國的拉克維茨（R.Rackwitz）和菲斯勒（B.Fiessler），對基本變量為非正態分布情況提出了一種等價正態變量求法，這種方法經過系統改進之后，作為結構安全度聯合委員會（JCSS）的文件附錄推薦給土模工程界。該方法也被許多國家規范所采納，我國的《建筑結構設計統一標準》（GBJ68-84）[6]也是以該方法作為可靠性校準的基礎[7]。
三、橋梁結構可靠性理論研究現狀
橋梁可靠性設計要解決的問題是[8]：在結構承受外荷載和結構抗力的統計特征已知的條件下，根據規定的目標可靠指標，選擇結構(構件)截面幾何參數,使結構在規定的時間內，在規定的條件下，保證其可靠度不低于預先給定的值?？煽啃缘臄盗棵枋鲆话阌每煽慷取Ｎ覈鴮Y構可靠度的研究只限于理論方面，且側重于可靠度設計方面，對結構耐久性方面的研究，特別是對耐久性評估理論的研究還很落后。實際上對現有橋梁結構做出正確的可靠性評估，準確預測出其剩余壽命，才能保證結構在壽命延續期內的安全性，節省大量的維修加固資金。我國在橋梁設計過程中，存在著考慮強度多而考慮耐久性少;重視強度極限狀態不重視使用極限狀態;重視橋梁結構的建造而忽視其檢測和維護，使結構安全性存在不同程度的隱患和缺陷。近幾年來，國內發生的幾起大橋坍塌或局部破壞事故在很大程度上是由于構件疲勞損壞(如結構開裂、變形過大等)所導致，從而嚴重影響橋梁結構的承載能力和使用性能。為了保證橋梁安全運營、延長其使用壽命以及提高橋梁的安全性和耐久性，減少早期橋梁病害，從而節約后期橋梁的維修費用，因而對橋梁結構可靠性研究非常必要和迫切[9]。
四、工程結構可靠性理論研究發展趨勢
進入二十世紀80年代后，結構系統的可靠性理論研究工作已經成為結構工程中的研究熱點，并已出版了許多專著，對于復雜的結構系統可靠度分析和先進的計算方法蓬勃發展。概括而言，如下幾方面是結構可靠度理論研究的熱點：
1．結構系統的可靠度分析。對于結構系統可靠度分析的非常復雜的研究課題，許多學者對此從不同角度進行了研究，提出了一些概念和方法。如結構可靠度分析的一階矩概念及荷載為FerryBorgesCastanheta組合情況下的計算方法問題；利用系統系數，針對結構各種破壞水平所對應的極限狀態不同，計算系統可靠度并進行結構設計的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽樣技術計算結構系統的可靠度等，同時，一些學者還研究了系統可靠度界限的問題?？傊?，系統可靠度分析研究內容豐富，難度較大。
2．對結構極限狀態分析的改進，除考慮強度極限狀態外，還應考慮結構的正常使用極狀態、破壞安全極限狀態，以及地震和其他特殊情況下考慮能量耗損極限狀態等。
3．目標可靠度的量化問題。雖然校準法已經部分解決了這個問題，但與實際情況相比，這方面的問題還遠遠沒有解決。
4．人為差錯的分析。許多結構的失效并非由荷載、強度的不確定性造成，而往往是設計、施工、使用等環節中人為差錯造成的，這方面事例很多，已成為目前研究熱點之一。
5．在役結構的可靠性評估與維修決策問題。對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科，它不僅涉及結構力學、斷裂力學、建筑材料科學、工程地質學等基礎理論，而且，與施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等有密切的關系。同時，經典的結構可靠性理論，在在役結構的可靠性評估中也必將得到相應的發展。
6．模糊隨機可靠度的研究[10]。模糊隨機可靠度理論研究是工程結構廣義可靠度理論研究的重要內容，隨著模糊數學理論與方法的完善，模糊隨機可靠度理論也必將進一步完善和發展。
五、結語
橋梁工程問題的解決總是理論與工程經驗的結合，掌握的知識越多，主觀經驗越少，橋梁結構的設計越合理，這也正是橋梁工程技術研究追求的目標。橋梁結構可靠度理論研究是內容極其豐富且復雜的重大研究課題，不僅僅在理論上有許多重大問題需要解決，而且，將其應用到橋梁結構設計、評估及維修決策之中尚有許多細致的工作要做。
參考文獻
[1]王超，王金等．機械可靠性工程[M]．北京：冶金工業出版社．1992．
[2]劉惟信．機械可靠性設計[M]．第一版,北京：清華大學出版社．1995．
[3]拓耀飛，李少宏．論結構可靠性的發展[J]．榆林學院學報．2006,16(4):32-35．
[4]A.M.Freudenthal,Safetyofstructures,Trans.ASCE,112(1947)．
[5]劉玉彬．工程結構可靠度理論研究綜述[J]．吉林建筑工程學院學報,2002,19(2):41-43．
[6]中華人民共和國國家標準．建筑結構設計統一標準(GBJ68－84)．北京,1985．
[7]貢金鑫，趙國藩．國外結構可靠度理論的應用與發展[J]．土木工程學院．2005,38(2):1-7．
[8]張建仁，劉揚．結構可靠度理論及其在橋梁工程中的應用[M]．北京：人民交通出版社．2003．
關鍵詞：工程結構可靠度綜述
對于結構可靠性這一學科，從其誕生到現在已經有了長足的發展：從基于概率論的隨機可靠性到基于模糊理論的模糊可靠性以及近年來提出的非概率可靠性，使得這一理論日臻豐富和完善，并深入滲透到各個學科和領域。
一、結構可靠性理論研究歷史
長期以來，人們就廣泛采用“可靠性”這一概念來定性評價產品的質量。這種靠人們經驗評定其產品可靠、比較可靠、不可靠，沒有一個量的標準來衡量。1939年，英國航空委員會出版的《適航性統計學注釋》一書中，首次提出飛機故障率不應超過10-5次3h，這可以認為是最早的飛機安全性和可靠性定量指標[1]；二戰后期，德國的火箭專家R.Lusser首次對產品的可靠性作出了定量表達。他提出用概率乘積法則，將系統的可靠度看成是各個子系統可靠度的乘積，從而算得V-Ⅱ型火箭誘導裝置的可靠度為75%[2]；1942年，美國麻省理工學院一個研究室開始對真空管的可靠性進行深入的調查研究工作。二戰期間，軍用電子設備的大量失效使美國付出了相當慘重的代價。于是引起了美國軍方對可靠性問題的高度重視，同時率先對可靠性問題進行了系統地研究，并于1952年成立了“電子設備可靠性咨詢組”，簡稱AGREE(AdvisoryGrouponReliabilityofElectronicEquipment)。該組織于1957年發表了著名的《電子設備可靠性報告》。報告中提出了一套完整的評估產品可靠性的理論和方法。該報告被公認為是可靠性研究的奠基性文獻。1965年，國際電子技術委員會(IEC)設立了可靠性技術委員會TC-56，協調了各國間可靠性術語和定義、可靠性的數據測定方法、數據表示方法等。上世紀60年代以來，可靠性的研究已經從電子、航空、宇航、核能等尖端工業部門擴展到電機與電力系統、機械設備、動力、土木建筑、冶金、化工等部門[3]。
結構可靠性理論的產生，是以20世紀初期把概率論及數理統計學應用于結構安全度分析為標志，在結構可靠度理論發展初期，只有少數學者從事這方面的研究工作，如1911年匈牙利布達佩斯的卡欽奇就是提出用統計數學的方法研究荷載及材料強度問題；1926年德國的邁耶提出了基于隨機變量均值和方差的設計方法，這是最早提出應用概率理論進行結構安全度分析的學者之一。1926～1929年，前蘇聯的哈奇諾夫和馬耶羅夫制定了概率設計的方法，但當時方法不夠嚴格，因此，未付諸實施。1935年斯特列律茨基，1947年爾然尼欽和蘇拉等人相繼發表了這方面的文章，結構安全度的研究逐漸開始進入了應用概率論和數理統計學的階段。值得指出的是，弗羅伊登徹爾差不多和爾然尼欽等人同時開展了結構可靠性的研究工作。他提出的在隨機荷載作用下結構安全度的基本問題首次得到工程界的贊同和接受。1947年他發表了“結構安全度”[4]一文，奠定了結構可靠性的理論基礎。
從20世紀40年代初期到60年代末期，是結構可靠性理論發展的主要時期?，F在所說的經典結構可靠性理論概念大致就是這一時期出現的。隨著結構可靠性理論研究工作的深入，經典的結構可靠性理論得到了全面的發展?；诟怕收摰慕Y構設計方法逐漸被工程界所接受。但在這一時期，結構可靠性理論還未能馬上被工程界廣泛應用，其原因如下[5]：
1．傳統的確定性結構設計方法當時在人們頭腦中根深蒂固，認為沒必要改變已用的結構設計方法，而且，結構的失效很少發生，即使發生結構失效，絕大數是由于人為差錯造成的，并非結構設計方法問題。
2．基于概率理論的結構設計方法似乎比傳統的確定性結構設計方法麻煩，涉及到當時比較難處理的統計數學問題。
3．當時有用的統計數據極少，不足以定義重要的荷載、強度的尾部分布。
除上述妨礙結構可靠性理論應用的原因外，當時結構可靠性理論本身也面臨兩大難題：
（1）結構可靠性理論所采用的數學模型不足以完全準確地反映應用情況，即模型誤差是未知的。
（2）即使是對一個簡單的結構，其失效模式可能多到難以計數，更不用說進行可靠度分析。
因此，二十世紀60年代初期，許多學者致力于克服上述困難的研究。例如林德等人把規范化的結構設計問題定義為尋求一套荷載和抗力系數的最優值問題，他們建議采用一種迭代過程確定結構的安全度和造價，康奈爾（C.A.Cornell）等人提出了與爾然尼欽相同的一次二階矩法，并建立了比較系統實用的一次二階矩設計方法，利用結構的可靠指標β，而不是失效概率Pf，，作為結構可靠性的一種量度量，使結構的可靠性理論達到實用的目的。
二、國內外工程結構可靠性理論研究現狀
二十世紀70年代至80年代，是結構可靠性理論完善并被各國規范、標準相繼采用時期，自從康奈爾（C.A.Cornell）提出了一次二階矩法之后，林德（N.C.Lind）根據康奈爾（C.A.Cornell）的可靠指標，推證出一整套荷載和抗力安全系數，這次研究使可靠度分析與實際可接受的設計方法聯系起來。隨后，德國的拉克維茨（R.Rackwitz）和菲斯勒（B.Fiessler），對基本變量為非正態分布情況提出了一種等價正態變量求法，這種方法經過系統改進之后，作為結構安全度聯合委員會（JCSS）的文件附錄推薦給土模工程界。該方法也被許多國家規范所采納，我國的《建筑結構設計統一標準》（GBJ68-84）[6]也是以該方法作為可靠性校準的基礎[7]。
三、橋梁結構可靠性理論研究現狀
橋梁可靠性設計要解決的問題是[8]：在結構承受外荷載和結構抗力的統計特征已知的條件下，根據規定的目標可靠指標，選擇結構(構件)截面幾何參數,使結構在規定的時間內，在規定的條件下，保證其可靠度不低于預先給定的值?？煽啃缘臄盗棵枋鲆话阌每煽慷?。我國對結構可靠度的研究只限于理論方面，且側重于可靠度設計方面，對結構耐久性方面的研究，特別是對耐久性評估理論的研究還很落后。實際上對現有橋梁結構做出正確的可靠性評估，準確預測出其剩余壽命，才能保證結構在壽命延續期內的安全性，節省大量的維修加固資金。我國在橋梁設計過程中，存在著考慮強度多而考慮耐久性少;重視強度極限狀態不重視使用極限狀態;重視橋梁結構的建造而忽視其檢測和維護，使結構安全性存在不同程度的隱患和缺陷。近幾年來，國內發生的幾起大橋坍塌或局部破壞事故在很大程度上是由于構件疲勞損壞(如結構開裂、變形過大等)所導致，從而嚴重影響橋梁結構的承載能力和使用性能。為了保證橋梁安全運營、延長其使用壽命以及提高橋梁的安全性和耐久性，減少早期橋梁病害，從而節約后期橋梁的維修費用，因而對橋梁結構可靠性研究非常必要和迫切[9]。
四、工程結構可靠性理論研究發展趨勢
進入二十世紀80年代后，結構系統的可靠性理論研究工作已經成為結構工程中的研究熱點，并已出版了許多專著，對于復雜的結構系統可靠度分析和先進的計算方法蓬勃發展。概括而言，如下幾方面是結構可靠度理論研究的熱點：
1．結構系統的可靠度分析。對于結構系統可靠度分析的非常復雜的研究課題，許多學者對此從不同角度進行了研究，提出了一些概念和方法。如結構可靠度分析的一階矩概念及荷載為FerryBorgesCastanheta組合情況下的計算方法問題；利用系統系數，針對結構各種破壞水平所對應的極限狀態不同，計算系統可靠度并進行結構設計的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽樣技術計算結構系統的可靠度等，同時，一些學者還研究了系統可靠度界限的問題?？傊?，系統可靠度分析研究內容豐富，難度較大。
2．對結構極限狀態分析的改進，除考慮強度極限狀態外，還應考慮結構的正常使用極狀態、破壞安全極限狀態，以及地震和其他特殊情況下考慮能量耗損極限狀態等。
3．目標可靠度的量化問題。雖然校準法已經部分解決了這個問題，但與實際情況相比，這方面的問題還遠遠沒有解決。
4．人為差錯的分析。許多結構的失效并非由荷載、強度的不確定性造成，而往往是設計、施工、使用等環節中人為差錯造成的，這方面事例很多，已成為目前研究熱點之一。
5．在役結構的可靠性評估與維修決策問題。對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科，它不僅涉及結構力學、斷裂力學、建筑材料科學、工程地質學等基礎理論，而且，與施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等有密切的關系。同時，經典的結構可靠性理論，在在役結構的可靠性評估中也必將得到相應的發展。
6．模糊隨機可靠度的研究[10]。模糊隨機可靠度理論研究是工程結構廣義可靠度理論研究的重要內容，隨著模糊數學理論與方法的完善，模糊隨機可靠度理論也必將進一步完善和發展。
五、結語
橋梁工程問題的解決總是理論與工程經驗的結合，掌握的知識越多，主觀經驗越少，橋梁結構的設計越合理，這也正是橋梁工程技術研究追求的目標。橋梁結構可靠度理論研究是內容極其豐富且復雜的重大研究課題，不僅僅在理論上有許多重大問題需要解決，而且，將其應用到橋梁結構設計、評估及維修決策之中尚有許多細致的工作要做。
參考文獻
[1]王超，王金等．機械可靠性工程[M]．北京：冶金工業出版社．1992．
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[5]劉玉彬．工程結構可靠度理論研究綜述[J]．吉林建筑工程學院學報,2002,19(2):41-43．
[6]中華人民共和國國家標準．建筑結構設計統一標準(GBJ68－84)．北京,1985．
[7]貢金鑫，趙國藩．國外結構可靠度理論的應用與發展[J]．土木工程學院．2005,38(2):1-7．
[8]張建仁，劉揚．結構可靠度理論及其在橋梁工程中的應用[M]．北京：人民交通出版社．2003．
1工程概況
某橋梁工程6#墩基礎采用鉆孔灌注樁基礎，基礎之上為承臺，每個承臺上設一個墩柱，雙墩柱之上為蓋梁。6#墩樁基礎、承臺、墩柱和蓋梁結構均處于鐵路30m范圍內，施工均列入臨近營業線施工范圍。所有施工都必須在鐵路運行天窗進行，且必須嚴格按照臨近運營線施工安全管理規定進行，施工環境非常復雜、施工條件差、施工難度大。
2主要施工方法
(1)基礎施工
6#墩基礎是由4根準1.2m長的鉆孔灌注樁基礎組成，，樁的長度為22m，可用C30混凝土灌注，灌注樁時注意讓樁端嵌入巖層。樁基礎持力層為中風化巖層，可用CZ－5型沖擊鉆機鉆進成孔。在成孔前要先確定鉆機的位置，注意使鉆機鉆錘的中心與樁孔的中心保持在同一垂線上，穩定好扒桿和攬風繩。在成孔鉆進過程中，要先用小沖程慢慢的鉆進，使鉆頭全部進入土層后，查看樁位復測是否合格，合格后再進行正常鉆速鉆進。同時要注意，地勘結果不同的地層，要采用不同的沖程和泥漿的比重，做好記錄。在鉆進中遇到數據突變等異常情況時要及時排查原因，排除隱患，再進行鉆進。吊放鋼筋籠時也要據計算確定吊裝點，注意入孔時須對準孔位輕放、慢放，防止碰撞孔壁，混凝土澆筑要保證一次性連續澆筑完成，這樣可保證整根樁混凝土均勻，密實。
(2)承臺施工
根據本承臺基坑支護的特點，可采用支護結構受力簡單，明確的鋼板樁支護方案，它不僅對基坑支護有很可靠的穩定性，其在插打工藝上機械設備也都狠成熟，工程造價低，可在鋼板樁插打后拔除重復使用，施工速度也挺快。對于6#墩的承臺，它的平面尺寸是4.8m×4.8m，厚度是2.4m的鋼筋混凝土做的矩形承臺。承臺的開挖主要以機械為主，人工為鋪的分層開挖，按基坑邊坡1∶1的比例開挖。當基坑開挖超過基坑底標高的20cm時，改用人工開挖，破壞基底的原狀土結構，便于之后的施工。在整平基底后，進行基底驗槽，合格后才能開始用混凝土澆筑墊層，在樁基檢測合格后，才能進行承臺的施工。承臺模板由于都是采用大塊拼裝的鋼模板，在用吊機分塊吊裝時注意用法蘭螺栓連接，并用混凝土一次連貫建筑成型，澆筑砂石泵采用6BS，并采用初凝時間大于6小時的C30標號混凝土，其塌落度在15－18cm間，注意澆筑中應充分振搗，使混凝土密實。
(3)墩柱施工
本工程6#墩墩柱為雙柱墩，墩平面為1.7×1.85m(橫橋向×縱橋向)的矩形，高6.641m，平面四角設半徑15cm的倒圓，采用C40混凝土澆筑。為了能夠保證墩柱的外觀質量，墩柱模板可采用表面平整光滑，拼接嚴密的定型鋼模板，連接時可采用連接螺栓來栓接，為保證接縫的平整，還可設定準確的定位孔并用銷釘過渡配合使用。墩柱混凝土澆筑是分層澆筑的，但每層的澆筑都必須保證一次澆筑完成，每層的厚度也都要控制在30cm左右?？梢杂么蚕铝?，要注意串筒口與澆筑面間的距離盡量控制在2m內，邊澆筑邊用振動棒振搗，這樣可保證澆筑的混凝土的密實性。
(4)蓋梁施工
蓋梁支架采用滿堂式和碗扣式鋼管腳手架，支架底落在承臺頂高程處，承臺間及兩頭需開挖并進行地基硬化處理，其中承臺基坑范圍用山皮石回填，基坑范圍外用30cm厚山皮石回填，用10cm厚碎石墊層和20cm厚C20混凝土進行硬化，來達到滿足支架地基的承載力。安裝蓋梁模板，先要沿著橫橋方向在碗扣支架頂托上安放10槽鋼，并在沿橋縱向槽鋼上每隔20cm布置10×10方木，在方木上鋪設15mm厚竹膠板，蓋梁側模板用15mm厚竹膠板，模板外側在豎直方向每隔15cm安放5×10方木，方木外側安放2道水平鋼管圍棱，另外還需沿水平方向和豎向每間距0.61m設置準20對拉螺桿，保證模板穩定。蓋梁骨架鋼筋采用閃光對焊或雙面焊接成型，鋼筋骨架在平地上制作焊接成型，吊裝至蓋梁上搭架子進行安裝，局部需焊接時底部需墊木板，焊接時不能燒壞底模，雙面焊縫長度不小于5d，焊縫要滿足要求。本工程蓋梁為變高蓋梁，結構體積將近200m3，為大體積混凝土結構。蓋梁混凝土澆筑擬分3次進行，第1次澆筑3.2m+0.55m高+擋塊部分，第2次澆筑1.84m高+擋塊部分，第3次澆筑支承墊石。蓋梁混凝土用C40商品混凝土，混凝土分層澆筑，每層澆筑厚度控制在30cm左右，邊澆筑邊用插入式振搗器振搗充分使混凝土密實。為防止混凝土內部因水泥水化熱反應導致溫度過高產生不良溫度裂紋，影響蓋梁施工質量，在蓋梁內每隔2m設置準=32mm的循環冷卻水管，在高度和寬度方向各布置一道。在澆筑承臺混凝土前應進行閉水試驗，保證管道嚴密性，管道還應與鋼筋綁扎牢固，確保管道在澆筑混凝土時不發生位移。
二橋梁下部結構施工中的質量控制關鍵點
1模板配置
橋墩的施工中，主要的就是模板的配置問題，它可以直接影響到整個橋墩工程施工的質量，所以，配置模板一般要注意以下幾點:首先就是確保模板的材料，數量齊全，保證施工所需;其次，對模板本身來說，它的質量，尺寸要嚴格按照規范要求執行，質量偏差要控制在有效范圍內;然后，用洗刷脫模劑的話，便于拆卸;最后，模板的剛度和強度上要保證，避免在施工中發生變形或者裂縫等現象，影響施工進度。
2鋼筋質量控制鋼筋
在橋梁施工中占據著重要的紐帶作用，是很重要的施工材料，因此在鋼筋入庫時，都要進行嚴格的質量檢測，檢驗等。鋼筋材料一定要有齊全的相關證書，經技術主管審核后可進入開料的程序，把鋼筋按編碼分開堆放，做好防潮防雨等措施，避免在使用前生銹而影響后期使用，要嚴格控制鋼筋的質量。
3混凝土質量控制
在混凝土質量控制上，主要就是控制各個實驗室的配比單操作了，是把各類原料按照一定比例混合攪拌生成混凝土，這個過程要加強監督，管理，控制原料的用量，成分，以及質量上要合格，才能生成合格的混凝土材料。
4施工管理要加強施工中的管理
對施工隊伍而言，要明確各個崗位的負責人，分工明確，落實到位，職責分明。指定完善的規章制度，和建立質量管理小組，健全質量管理體系。
三結語
首先根據剪力連接件對鋼與混凝土結合面相對滑移約束程度的不同將組合梁分類，結合典型實例，對適用于不同形式鋼-混組合梁的傳統與新型剪力連接件的構造與受力特點進行比較分析，探討了剪力連接件在組合結構橋梁上的應用與鋼混結合面設計的新理念。
完全組合梁的剪力連接件設計
圓柱頭焊釘連接件。圓柱頭焊釘連接件是完全組合梁最常用的剪力連接件。其在剪切方向上的力學性能具有各向同性，密布時可有效限制鋼與混凝土之間的相對滑移；圓柱頭焊釘的頭部埋入混凝土中，可起到抗拉拔的作用，防止混凝土板掀起[1]。上海浦東內環高架的一座跨線橋采用了鋼板梁與混凝土板結合的組合梁橋形式，其剪力連接件采用了密布的焊釘，如圖2所示，實橋施工階段測試顯示梁端鋼混相對滑移量很小[2]。美國ArthurRavenelJr橋為鋼與混凝土組合梁斜拉橋，索梁錨固區采用了錨拉板結構，剪力連接件也采用了密布的焊釘，索梁錨固區焊釘布置如圖3所示。根據同類結構的有限元仿真計算分析結果[3]顯示：由于索力會引起錨固區局部鋼梁相對于混凝土板較強的滑移趨勢，因此在該處設置密集、直徑較大的焊釘連接件時，將導致錨固區結合部焊釘受到的剪力很不均勻，錨固區附近的焊釘剪力常常過大，不易滿足規范要求，其他區域的焊釘剪力較小而不能充分發揮作用，錨固區附近的混凝土也因為焊釘剪力集中而引起局部較大的拉應力。
開孔鋼板連接件。開孔鋼板連接件主要通過鋼板圓孔中混凝土的抗剪能力將鋼與混凝土組合為整體，如圖4所示。沿主梁縱向連續布置開孔鋼板連接件，可提供較大的結合面抗剪剛度與抗剪承載力。日本北陸新干線鐵路上的連續梁橋，采用鋼管混凝土構件作為主梁，在負彎矩區設置開孔鋼板連接件，在正彎矩區設置焊釘連接件，在不同位置的鋼管中分別填充氣泡混凝土及其輕骨料混凝土，并在橋面板負彎矩區使用鋼纖維混凝土[1]，如圖5所示。開孔鋼板連接件存在的一個問題是其設置將削弱混凝土板縱向截面積，對橋面板橫向受力會產生一定影響，設計時宜加以考慮。
復合粘結層連接件。瑞士的Lebet教授等[4]通過試驗研究了一種粘結作用很強的新型鋼混結合方式，即在結合面上設置了帶刻痕的鋼板并涂裝復合材料粘結層，以使鋼混間形成很強的粘結作用，如圖6所示。試驗顯示，這種結合形式受力前期鋼混結合面抗滑移能力很大，一旦結合面進入塑性后，抗滑移能力下降很快，但后期仍能依靠殘余的粘結摩擦等因素抵抗一定量的結合面剪力，具有較好的后期延性。
部分組合梁的剪力連接件設計
2.1部分組合梁的設計新理念。在滿足鋼-混凝土結合面抗剪承載力要求的前提下，適當減小結合面抗剪剛度，允許其發生適量的相對滑移，即將組合梁設計為部分組合梁，使各剪力連接件剪力分布更加均勻，是改善鋼與混凝土組合梁受力性能的設計理念之一。通過合理改進剪力連接件的構造，設計開發一種抗剪承載力較大、抗剪剛度較小、施工簡易的新型柔性連接件，是上述理念付諸實踐的一個研究方向。
2.2剛度時變型連接件。日本學者北川幸二等人[5-7]曾研究了根部包裹樹脂的剛度時變型焊釘并應用于多座組合梁橋，如圖7所示。當混凝土板早期收縮發展迅速時，其樹脂的硬度較低，此時該焊釘的抗剪剛度較小，混凝土板前期可以較自由地伸縮變形，約束應力相對較小，且預應力施加效率較高，一定程度上降低了混凝土板受拉開裂的風險。當后期荷載施加后，樹脂已經變硬，此時該焊釘的抗剪剛度提升，滑移將會被控制在較小的范圍內。對直徑為19mm、高度為110mm、外包樹脂高度為70mm、外包樹脂厚度為8mm的樹脂硬化前、硬化后以及普通焊釘的三組焊釘試件進行了推出試驗，圖8所示為試驗所得的剪力-滑移曲線，可見：對于硬化前的試件，加載前期抗剪剛度較普通焊釘試件小，加載后期抗剪剛度明顯較前期提升，且抗剪極限承載力與普通焊釘抗剪極限承載力接近；對于硬化后試件，加載全程中抗剪剛度的發展同普通焊釘類似，且抗剪極限承載力與普通焊釘抗剪極限承載力接近。
外包橡膠柔性焊釘連接件。實橋焊釘往往密布，對于剛度時變型焊釘連接件，逐一包裹塑性的樹脂是較為繁瑣的工作，鋼筋的布置也易引起樹脂的破壞，樹脂在混凝土內的硬化時間會對工期產生影響。袁明等[8]提出了外包橡膠套管的柔性焊釘連接件的設計理念。外包橡膠柔性焊釘連接件是一種在根部安裝了橡膠套管的結構工程用焊釘抗剪連接件，其焊釘采用標準的電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘，橡膠套管采用低硬度、耐久性好的天然橡膠制成，如圖9所示。其施工較剛度時變型焊釘連接件方便，且同樣能達到抗剪剛度較同規格焊釘小、抗剪抗剪極限承載力與普通焊釘抗剪極限承載力接近的效果[3]。
非組合梁的剪力連接件設計
設計中通常認為簡單疊合起來的梁結構的極限承載力等于混凝土板與鋼梁各自極限承載力的較小值，梁的強度不會因為疊合而得到提高。實際按照非組合梁設計的結構中，由于正常使用的需要，常常會在鋼混交界面的鋼板上布置一定數量的柔性連接件，例如圖10所示的鋼筋連接件。如果想進一步提升鋼板與混凝土的粘結效果，還可以在鋼板上鋪灑環氧樹脂和硅砂。
結語
第二次世界大戰以后，組合結構以其整體受力的經濟性，發揮鋼與混凝土兩種材料各自優勢的合理性以及便于施工的突出優點，在歐美各國和日本橋梁建設中得到了廣泛的應用。
