大跨连续刚构桥桥梁设计要点分析
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大跨度连续刚构桥梁施工要点分析摘要:随着经济的不断发展,我国桥梁工程建设行业得到了快速发展,其结构和规模都有了很大提高,其中大跨度连续刚构桥梁以其独特的优势得到了极为广泛的应用。
为确保该类桥梁性能满足运输需求,应对各环节进行严格的施工控制,确保桥梁的施工质量。
本文结合下路柳江特大桥的施工工艺对大跨度连续刚构桥梁的施工技术控制要点进行探讨。
关键词:大跨度连续刚构桥梁;施工;控制中图分类号:U445 文献标识码: A 文章编号:1673-1069(2016)14-111-21 概述近年来,大跨度连续刚构桥得到了迅猛发展,桥梁结构设计和受力性能不断提升,促使主跨跨径不断增大,极大的满足了当前桥梁工程项目的建设要求,并在高等级公路和铁路建设中得到了广泛应用;同时我们也注意到,大跨度连续刚构桥施工要求更加严格,若在施工过程中控制不到位将出现一些质量病害,影响公路桥梁的运输安全。
因此,做好工程项目的施工控制,保证桥梁工程的施工质量和施工安全,对我国交通运输体系的建设与完善具有十分重要的意义。
本文将以梧州-柳州高速公路下路柳江特大桥为例,对其施工控制进行分析。
2 大跨度连续刚构桥梁施工控制分析2.1 工程概况梧州至柳州高速公路下路柳江特大桥跨越河段航道规划技术等级为II级,远景预留3000吨级;桥梁近期(单孔双向通航)通航净宽不小于125m,远期(双孔双向通航)通航净宽不小于139m,净高不小于13m,设计最高通航水位HW=75.99m,最低通航水位(近期)HW=52.996m,最低通航水位(近期)HW=51.78m。
大桥设计洪水频率为300年一遇。
梧州岸引桥为8×30m先简支后连续预应力砼T梁,柳州岸引桥为9×30m先简支后连续预应力砼T梁,桥梁全长左幅为1013.827m,右幅为1014.274m,增设桥面人行道。
2.2 施工控制2.2.1 挂篮施工以0号段的挂篮安装为例,安装顺序及施工要点如下:首先,挂篮安装各道工序为:①测量放线:对墩顶进行清洁处理,凿平混凝土面,再放出主桁架中线、前、后上横梁中线。
大跨度连续刚构桥施工关键技术研究在桥梁工程中,大跨度连续刚构桥是一种经常采用的结构形式。
这种桥梁能够满足长跨度、大荷载和高刚度的要求,广泛应用于高速公路、铁路和城市交通等领域。
因此,对于大跨度连续刚构桥施工关键技术的研究具有重要意义。
本文将从桥梁设计、施工工艺及控制等方面进行讨论。
首先,大跨度连续刚构桥的设计是实现施工关键技术的前提。
该桥梁结构需要满足结构强度、刚度和稳定性等要求。
在设计中,需要考虑桥梁的自重、荷载、温度变化和施工过程中的局部变形等因素。
另外,对于立柱与梁的连接方式、刚度调整与控制等也需要进行详细研究与设计。
其次,大跨度连续刚构桥的施工工艺是实现施工关键技术的关键。
在施工过程中,需要保证施工品质和安全。
为了实现连续施工,可以采用支撑系统和施工合理分段等方式,确保施工的平稳进行。
同时,还需对于关键部位的加固与支撑、焊接质量与检测、浇筑过程的控制等进行研究,以保证施工过程中的质量控制与安全措施。
另外,大跨度连续刚构桥的控制也是施工关键技术的重要方面。
在施工中,需要对于桥梁的整体变形、位移和应力进行实时监测和控制。
利用先进的测量与控制技术,如激光检测、GPS定位和传感器监测等,可以实现桥梁的精确控制与调整,提高施工质量与效率。
综上所述,大跨度连续刚构桥施工关键技术的研究需要从桥梁设计、施工工艺及控制等方面进行。
通过对于设计的合理规划与施工过程的精确管理,可以实现大跨度连续刚构桥的高质量施工。
随着科技的不断进步与应用,相信对于施工关键技术的研究可以进一步提升桥梁工程的水平,为社会的发展做出积极贡献。
1山区桥梁特点在我国云南、贵州、四川、重庆、广西等西南山区修建高速公路时,有以下特点:常常需要跨越横断山脉、纵向坡度较大、桥隧比高、造价高昂。
山区高速桥梁常常需要跨越深谷,桥墩高度很高,对抗震性能要求高,大型施工机械设备进场困难。
结合以上特点及连续刚构桥梁本身的力学特性,在80~200m 跨径范围内,连续刚构桥梁成为目前西南山区高速最广泛采用的结构形式之一。
连续刚构桥梁的桥墩与主梁进行刚性连接,上部常常为变截面箱式梁结构,下部墩高较高,常采用较柔的双薄壁桥墩来吸收上部结构由温度、收缩、徐变等产生的变形。
在设计过程中,要进行承载力分析、耐久性分析、施工阶段分析,保证在整个使用寿命周期范围内结构的安全耐久性满足要求。
另外大跨PC 梁桥跨中下挠已经成为该类桥型的普遍共性问题,前期应预留后期补强所需构造。
2云南某大跨连续刚构桥梁结构计算、设计案例2.1工程概况该桥位于云南西部某高速公路,为跨越澜沧江而设,是该高速的控制性工程。
该桥部分位于整体式的路线段,部分位于分离式的路线段上,单幅桥宽为12.5m ,桥跨布置为:左幅57+主桥(140+180+140)m+57m+(4孔30)m 连续T 梁,桥长697m ;右幅57+主桥(140+180+140)m+57m+(3孔30)m 连续T 梁,主桥墩梁固结,桥长667m 。
本桥平面主要位于直线段。
2.2主要技术标准①公路等级:高速公路;②设计速度:80公里/小时;③桥面布置:净11.5m+2×0.5m=12.5m ;④活载为公路一级荷载;⑤地震基本烈度:Ⅶ度。
本地区地震动峰值水平加速度为0.15g ,场地类别为Ⅱ类。
3主要结构尺寸3.1主桥上部结构———————————————————————作者简介:任朝辉(1990-),男,贵州盘州人,工程师,硕士,主要从浅谈山区大跨连续刚构桥梁结构计算和设计Elementary Discussion on Structural Calculation and Design of Long-span Continuous Rigid Frame Bridgein Mountainous Area任朝辉REN Chao-hui ;张皓ZHANG Hao ;王安民WANG An-min(云南省交通规划设计研究院有限公司,昆明650041)(Broadvision Engineering Consultants ,Kunming 650041,China )摘要:大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁由于其特有结构类型,采用墩梁固结可以适用于山区高速公路的峡谷地形。
120JIAN SHEYAN JIU规划设计大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计理论研究Da kua du yu ying li hun ning tu lian xu gang gou qiao she ji li lun yan jiu张显显桥梁设计理念在桥梁建设初期是根据桥梁建设条件、使用功能、经济因素、政治因素、技术因素等多方面因素确定桥梁结构形式。
我国地形复杂,近些年大跨径预应力砼连续梁桥逐渐成熟,桥梁设计理念与环境协调性也成为了设计重点。
在桥梁满足使用功能和承载能力情况下,需要根据设计理念构思来进行桥梁设计。
一、大跨混凝土连续刚构桥梁特点1.预应力混凝土桥梁的优缺点大跨径混凝土连续刚构桥是根据传统连续梁桥结合结构性能的产物。
连续刚构桥采用墩柱和主梁固结形式平衡部分跨中弯矩,使桥梁整体受力更加合理,同时,连续刚构梁桥结构在抗震稳定性上优于普通梁式桥,以下是常用预应力砼桥梁的优缺点分析:T 形刚构桥优点:桥墩和梁不需要进行体系转换,不设置支座。
在徐变、温度作用下内力分布比较合理,跨中结构铰接不产生多余内力。
缺点:跨径较大,易产生挠曲变形,伸缩缝数量较多,行车舒适度不易控制。
连续梁桥优点:连续梁伸缩缝根据长度最小可设2个,桥面行车舒适性比较好,可通过设置滑动支座增加桥梁跨度,收缩徐变产生内力比较小。
缺点:主墩支座维护更新换代比较麻烦,施工过程中受力体系需要不断转换,纵向抗弯和横向抗扭刚度较小,施工跨度较大时抗风稳定性不好。
连续刚构桥优点:伸缩缝一般为2道,纵向抗弯和横向抗扭刚度较大,施工中受力体系转换较少,在施工和运营中该大跨径桥梁性能较好,纵向能满足由于徐变引起的位移和变形。
缺点:在有通航需求情况下,墩的防撞性能不足,地质条件不好的情况下,易产生沉降。
2.预应力砼连续刚构桥特点(1)主梁结构特点主梁是桥梁主要受力构件,主梁设计是根据桥梁结构形式和受力特点进行截面选择的,大跨径桥的主梁受外界环境影响较大,同时主梁结构选择还受建设环境影响。
例析大跨度连续刚构拱桥结构设计1.工程概述广州市轨道交通某线路一期工程线路全长54.1km,其中地下线长15.6km,地上线长38.5km,设13座车站,其中地下站5座,高架站8座,换乘站2座。
全线在三处斜跨路采用了主跨150m大跨度连续刚构拱的设计,桥梁跨度组合为(80+150+80)m。
该桥结构新颖,桥梁主跨达150m,在轨道交通项目上为同类预应力混凝土梁桥桥型首例。
全桥采用无支座刚构结构体系,建筑风格简洁明朗,满足城市轨道桥梁景观要求。
桥型布置如图1所示。
2.主要设计技术标准(1)设计使用年限:桥梁结构100年。
(2)设计活载:列车编组,初、近、远期采用6辆编组,列车采用B型车,轴重140kN。
(3)轨道类型:双线无砟轨道,短枕整体道床。
(4)行车速度:直线段设计速度为120km/h,小曲线半径段设计速度为85km/h(5)线路:城市轨道交通线路,正线为双线,直线部分线间距4.2m,标准轨距1435mm。
(6)抗震标准:抗震设防烈度7度,地震动峰值加速度0.05g。
(7)桥下净空:跨越高速公路,快速路或主干道:不小于5.5m。
3.方案比选在地铁线路斜跨城市道路或河渠时,根据地形及交通情况,初步设计阶段拟定了多个方案。
方案一:(40+80+150+80+40)m双塔斜拉桥;方案二:(80+150+80)預应力混凝土连续刚构;方案三:(80+150+80)预应力混凝土连续刚构拱桥。
方案一斜拉桥景观效果较好,但不适应地铁线路小曲线半径变化,且整体造价偏高,后期养护工作较大。
对于方案二,刚构桥施工较容易,对地铁线路能满足全桥刚度大,后期养护少要求,但桥梁建筑高度过大,对道路行车视野及景观效果较差。
方案三,采用斜腿拱肋支撑的设置,将拱肋以外箱梁的受力跨径减短,拓展了常规刚构桥的跨越能力,且能有效降低梁高,使梁体纤细美观。
经综合比选,采用方案三。
4.桥梁结构设计4.1 主梁设计主梁采用(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构拱,全长310m,采用单箱单室斜腹板箱梁截面,梁顶宽10m,。
大跨径刚构一连续组合梁桥结构设计与探讨(1)本文介绍了布跨138+240+240+240+138=996m的刚构一连续组合梁桥的结构设计情况,并以之为例探讨了该类型桥在结构方案比选、设支座主缴的结构型式、支座力的平衡措施、计算模式以及一些其他方面的问题。
关键词:大跨径刚构一连续组合梁结构设计探讨一、前言在大跨径桥型方案比选中,连续梁桥型仍具有很强的竞争力。
连续梁桥型在结构体系上通常可分为连续梁桥、连续刚构桥和刚构一连续组合梁桥。
后者是前两者的结合,通常是在一联连续梁的中部一孔或数孔采用墩梁固结的刚构,边部数孔解除墩梁团结代之以设置支座的连续结构。
在结构上又可分为在主跨跨中设铰、其余各跨梁连续和全联不设铰的组合梁桥两种形式,通常称后者为刚构一连续组合梁。
在我国已建成的该桥型的比较典型的例子有东明黄河大侨,跨径比之更大的该类型桥现已初见尝试。
二、刚构一连续组合梁桥的结构受力特点及应用1结构特征及受力特点在连续梁桥中,将墩身与主梁团结而成为连续刚构桥。
由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载,一方面主梁受力合理,另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能,因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展[2]。
具有一个主孔的单孔跨径已达 270m,具有多个主孔的单孔跨径也达250m,最大联长达1060m。
随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步,具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。
而对于多跨一联的连续刚构是不是也能在联长上有更大的发展呢?众所周知,墩身内力与其顺桥向抗推刚度和距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离密切相关。
抗推刚度小的薄壁式墩身能有效地降低其内力,但随着联长的加大,墩身距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离亦将加大,在温度、混凝土收缩徐变等荷载的作用了,墩顶与主梁一道产生很大的顺桥向水平和转角位移,墩身剪力和弯矩将迅速增大,同时产生不可忽视的附加弯矩,致使刚构方案无法成立。
在结构上将墩身与主梁的团结约束予以解除而代之以顺桥向水平和转角位移自由的支座,这样就变成刚构一连续组合梁的结构形式。
连续刚构桥关键构造设计要点说起连续刚构桥,嗯,估计很多人都会想,哎,这个名字听起来挺复杂的吧?其实说白了,它就是一种非常耐用、坚固的桥梁类型。
就像我们平常走的那些大桥,底下没有支撑柱子,都是依靠桥本身的结构来支撑的。
不过,这种桥的设计可不简单,里面有不少关键的构造设计要点,搞不好就会“摔个大跟头”。
今天就给大家聊聊,这些看似高深的设计要点,其实也没有那么可怕。
大家别着急,咱慢慢聊,轻松一下!连续刚构桥的设计要点之一,就是桥梁的“整体性”。
说白了就是它能“合体”,把所有部分都结合得紧紧的,一块儿工作。
你想啊,咱们走路时,腿得同时动,才能不摔倒,是吧?这桥梁也是一样,不能某一部分松了,或者某一部分太软,就容易出现问题。
比如说桥梁的梁体、支座和桥面板,它们得紧密配合,像是穿了同一件合身的衣服,大家都“穿得好”,桥才不会出现晃动。
试想一下,如果桥面板太厚,支座太软,梁体又太长,那桥不就成了“四不像”,谁敢在上面走?然后嘛,讲到“耐久性”,这就是要保证桥梁经得住风吹雨打、岁月的侵蚀。
都知道,现在的环境问题比较严重,大风大雨就更是家常便饭。
想象一下,一座桥如果不耐腐蚀,那雨水一冲,太阳一晒,钢筋一锈,桥面也就不稳了。
所以呢,桥梁的材料得选得当,不能图便宜,必须选一些能抵抗腐蚀、抗风暴的材料。
像现在常用的高强度钢材、预应力混凝土,这些材料不但能抗得住大风大浪,长期下来也不容易出现老化的问题。
再有,桥梁的“抗震性”也是一个超级重要的设计要点,尤其是现在地震频发的地方,咱们得为它们的安全考虑好。
设计时要计算好桥梁的各个部分能承受多大的震动,确保桥梁不会在地震中突然“垮掉”。
如果你仔细看过一些大桥的设计图,可能会看到有些地方的支撑特别特别强,特别粗,甚至有时候还是用了一些特殊的震动吸收装置。
说白了,就是为了在地震来临时,桥梁可以吸收震动,不至于一下子就散架。
你说这设计是不是超级重要?反正我觉得,桥梁在震动中能够“稳如泰山”,那就稳了。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁设计是指横跨较大的河流、峡谷或湖泊等自然地形的桥梁设计。
设计要点和优化策略是确保大跨度桥梁的安全、稳定和经济性的关键因素。
以下是探析大跨度桥梁设计的一些设计要点和优化策略。
1. 结构形式选择:大跨度桥梁的结构形式选择直接关系到施工和维护的难度以及造价的高低。
常见的大跨度桥梁结构形式包括悬索桥、斜拉桥、梁桥等。
在选择结构形式时,需要考虑所需跨度、地质条件、施工工艺和环境影响等因素,并结合经济性和技术可行性进行评估。
2. 材料选择:大跨度桥梁的材料选择对于其结构的安全性、稳定性和经济性都具有重要影响。
常见的桥梁材料包括钢材、混凝土和复合材料等。
在选择材料时需要考虑材料的强度、耐久性、施工性能、维护成本以及环境影响等因素,并综合技术可行性和经济性进行优化。
3. 结构优化设计:大跨度桥梁的结构优化设计是为了提高桥梁的受力性能和抗震性能、减小结构重量和构件数量、降低施工难度和成本等方面进行的优化。
优化设计可以通过参数优化、拓扑优化、材料优化等方式进行。
优化的目标是实现桥梁结构的最佳性能和经济性。
4. 自振频率计算与控制:大跨度桥梁在受到外力作用时容易发生共振现象,造成结构破坏和振动幅度过大。
自振频率的计算和控制是大跨度桥梁设计的重要内容。
通过模态分析和有限元分析等方法,可以计算桥梁的自振频率,并根据计算结果进行结构调整和控制措施的设计,以保证桥梁的稳定性和安全性。
5. 抗风设计:大跨度桥梁容易受到大风的影响,增加结构的风荷载,造成结构的振动和应力集中等问题。
抗风设计是大跨度桥梁设计的重要内容。
通过风洞试验和数值模拟等方法,可以评估桥梁的抗风性能,并设计合理的结构和设备措施,以确保桥梁在大风环境下的安全性和稳定性。
大跨度桥梁设计的设计要点和优化策略包括结构形式选择、材料选择、结构优化设计、自振频率计算与控制以及抗风设计等方面。
通过综合考虑这些因素,并使用适当的设计方法和技术手段,可以实现大跨度桥梁的安全、稳定和经济性设计。
大跨连续刚构桥桥梁设计要点分析作者:张涛来源:《中国房地产业·中旬》2017年第05期摘要:随着交通事业的不断发展和技术的不断进步,处于复杂桥址如山区、河谷和江河的桥梁数量增长迅速。
预应力混凝土刚构桥有着跨径大、整体性能好、受力合理、施工难度低等诸多优势,因此愈发受到设计单位的青睐。
有鉴于此,本文中结合具体案例分析大跨连续刚构桥桥梁设计要点,分析设计过程中需要注意的问题,并给出具体解决措施。
关键词:大跨连续刚构桥;桥梁设计;要点分析1、引言随着1988年洛溪特大桥的建成通车,我国大跨径连续刚构桥梁的技术已经达到国际领先水平。
在全国范围内,大量推广应用连续刚构结构,建设了多座长大桥梁,使我国公路桥梁事业的发展进入了快车道。
大跨连续刚构桥在高桥墩和大跨径的地质环境中较为常见,其优势在于可通过墩梁基础三点共同受力的方式,对桥梁整体结构受力问题进行有效控制。
2、大跨连续刚构桥优点大跨高墩预应力混凝土连续刚构桥梁外形尺寸相对较小、桥下空间大、视野开阔,且具有较好的经济技术性,一般为优先考虑的桥型方案。
其特点如下:不用设置和安装支座,减少工序,节约材料。
大跨径桥梁支座的安装、运营过程的维护及后期的更换一直是其无法根本解决的问题;因高墩构造需要有一定的柔度,使其构造尺寸大大减小,减少了桥墩构造及桥梁下部的材料数量,节省了造价;一般有2个或2个以上的墩梁固结,具有良好的抗震性能。
墩梁固结使多个墩共同抵抗地震力,无需设置制动墩或抗震支座;相较于大跨径连续梁桥,施工方便。
不用设置墩梁临时固结,也不需要进行体系转换,增加了经济效益,降低了施工安全风险;上部结构仍为连续梁的受力特点,必须考虑超静定造成的附加内力,如混凝土温度变化、收缩徐变,各种外部变形产生的次内力,因此桥墩必须要有一定的柔度,以减少次内力带来的不利影响。
为适应上部结构纵向伸缩需要,1联桥梁端部的边墩需设置支座,并设置伸缩缝。
3、大跨连续刚构桥桥梁设计问题刚构桥起源于20世纪50年代,随着施工材料、施工工艺与计算手段的优化,促使大跨连续刚构桥出现在人们视野中。
大跨PC连续刚构桥设计要点与案例分析作者:覃扬韬周群杨雨晨来源:《西部交通科技》2020年第03期摘要:针对大跨PC连续刚构桥设计中的重点和难点,文章以某(45+2×80+45) m大跨PC连续刚构桥为工程背景,在统计国内多个设计实例的基础上,总结笔者多年设计经验,对大跨PC连续刚构桥设计中的结构参数拟定、结构预应力设计、结构分析计算等多个设计要点进行了全面的分析与研究,为此类桥梁设计提供参考与借鉴。
关键词:桥梁工程;连续刚构桥;参数拟定;结构计算;设计要点0 引言刚构桥以其良好的结构整体性能、较大的抗扭刚度、较优的抗震性能等特性,在300 m跨径内极具优势地成为主流桥梁结构体系之一,尤其在深沟峡谷或通航河道等地区得到广泛应用[1-4]。
随着国内外大量大跨PC连续刚构桥的建成,业内人士不断总结该桥型的经验参数,各构造尺寸逐渐在业内形成了一定的取值范围[5-7],针对刚构桥设计中的重点和难点,设计师们结合各桥不同的特点,也总结了不少设计经验[8-9]。
本文以某(45+2×80+45) m刚构桥为背景,统计设计多个实例,总结笔者多年设计经验,对大跨PC连续刚构桥设计中的参数拟定、预应力设计、结构计算等多个设计重点和难点进行了全面的分析与研究,为此类桥梁设计提供参考与借鉴。
1 工程概况背景工程位于广西东南部,跨越浔江的一条支流,该河道全长196 km,流域面积4 000 km2,桥址处河面宽约185 m,水深约6~8 m。
河道顺直、水流较缓,河岸两侧地形平坦,下伏基岩为中风化泥质粉砂岩,场地地质稳定。
受水位、航道的影响,以服从通航要求为主,主桥跨径设定为2×80 m。
经方案比选和方案审查,根据桥位处的地形、地貌、通航要求、水文等因素,主桥上部结构采用(45+2×80+45) m预应力混凝土连续刚构箱梁,边、主跨比为0.562 5。
考虑到城镇远景综合交通规划总体布置与自然条件的协调,两侧引桥各采用(2×30) m预应力混凝土小箱梁。
高墩大跨径连续刚构桥设计与计算分析依托高山峡谷高墩大跨径连续刚构桥实际工程案例,介绍该桥的工程概况、总体设计、结构设计、计算分析,并对关键技术问题给出对策措施。
标签:高墩;大跨径;连续刚构桥;桥梁设计引言本桥是山区高速公路上的一座高墩连续刚构桥,主桥上部构造为85m+3×160m+85m连续刚构,主墩最高达104.5m,是山区桥梁跨径较大、墩高较高的曲线不对称连续刚构桥。
图1 主跨布置示意图桥位区为高山峡谷地貌,桥位区地形起伏较大,两岸桥台均位于山体斜坡上。
大桥两岸山坡上第四系覆盖层较薄,强-弱风化基岩埋藏较浅。
本区属温带大陆性季风性气候,年平均气温14.3°C,极端最低气温-20℃°C,极端最高气温43.3°C。
1 技术标准(1)设计车速:80km/h;(2)设计荷载:1.3倍公路-I级;(3)桥梁宽度:本桥为分离式双幅桥,单幅桥宽12.25m,组成为0.5m(防撞护栏)+11.25m(行车道)+0.5m(防撞护栏);(4)设计水位:SW1/300=407.788m;(5)地震基本烈度:地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35S;(6)基本风速:根据抗风设计规范设计基准风速22.9m/s。
2 总体设计大桥跨越典型的V型山谷,路线与谷底高差达140多米,桥梁规模大、设计复杂。
高墩连续刚构桥以其造价经济、施浇工工艺成熟、养护费用较少,在此具有比较明显的竞争优势,从经济性和施工方便考虑,主桥推荐采用160m桥跨方案。
同时,由于主桥边跨过渡墩较高,为避免边跨现浇段支架式施工,尽量减小边跨现浇段的长度,以适应导梁或托架式施工,边跨与主跨的比值以边墩不出现拉力为原则采用偏小的0.53。
故主桥桥跨布置设计为85m+160m+85m。
3 结构设计3.1 上部结构大桥上部构造采用85m+160m+85m预应力混凝土连续刚构箱梁,为单箱单室箱形截面。
上部箱梁顶宽12.25m,底宽6.25m,悬臂长3m。
大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术分析摘要:大跨径预应力混凝土连续刚构桥是桥梁施工的关键节点,直接影响桥梁结构的施工质量。
本文以实际工程为背景,对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工技术进行分析,包括桥墩基础与系梁及拱肋的施工等,并提出了具体技术措施。
关键词:大跨径;预应力混凝土;连续刚构桥;施工技术大跨径连续刚构桥施工技术是近年来桥梁工程领域的研究热点,本文主要针对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工中存在的问题进行分析,以某公路工程为例,结合实际项目对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术进行研究和应用,旨在为今后类似工程提供参考。
一、大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工特点采用现场浇注法进行大跨度预应力连续刚构桥的施工,是一种十分经济的方法。
在混凝土搅拌时,应注意温度、油石比和物料级配。
按照合理的、科学的方式来完成每一步。
再采用电子称重仪来控制油石比,将每一种物料分类称重。
分级控制采用二级控制,第一阶段监测各冷库的出料口和输送带的速度,然后通过输送带和升降机进行筛选,最后由振动筛进行筛分;筛网的选型也很关键,筛的大小不宜过大或过小,应与规格要求的筛网大小大致相符。
随着技术的进步,混合机的种类也越来越多,能够根据网络和操作间的指示进行合理的调节。
二、工程概况某桥位于某市,采用单跨预应力混凝土连续刚构式。
该桥梁结构主要由主跨为180m的3×40m预应力混凝土连续刚构桥、桥面系、附属工程组成,主跨为180m。
主要建设内容包括:(1)主墩墩柱结构与引桥T梁结构,其中,主墩墩柱基础采用C50现浇厚桩基础;(2)桥台部分设置在墩顶(包括桥塔)下方。
(3)引桥部分:上部结构采用连续刚构式,预应力混凝土连续刚构桥梁,下部结构采用现浇桩基础,上部桥梁采用钢管桩+预应力混凝土连续刚构桥梁。
三、主桥结构方案该桥采用(62+1×80+62)m连续刚构+3×30m连续刚构,其中主跨径为64米,采用钢筋混凝土箱梁结构。
目录1 总则 (1)2 作用 (2)2.1作用及其组合 (2)2.2设计中必须重点考虑的几个作用 (2)3 持久状况承载能力极限状态计算 (3)3.1永久作用内力的计算 (3)3.2主梁正截面承载能力极限状态计算 (3)3.3主梁斜截面承载能力极限状态计算 (3)3.4箱梁的剪力滞效应 (3)4 持久状况正常使用极限状态计算 (4)4.1抗裂验算 (4)4.2挠度的计算与控制 (5)4.3计算参数的取用 (5)5 持久状况和短暂状况构件的应力计算 (6)5.1正截面应力计算与控制 (6)5.2主拉应力计算与控制 (6)5.3箱梁横向计算 (6)5.4必要时进行有效预应力不足的敏感性分析 (7)6 构造及施工措施 (8)6.1箱梁一般构造尺寸的规定 (8)6.2墩身一般构造尺寸的规定 (9)6.3普通钢筋的构造要求 (9)6.4预应力的构造要求 (11)6.5施工措施 (12)6.6其他方面 (13)7 条文说明 (23)附件1 (52)附件2 (57)1.1 目的为避免大跨径预应力混凝土连续刚构桥在运营期出现跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害,特制定本指南。
在制订时,充分吸取了现有大跨径混凝土连续刚构存在的跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害教训,从而提出主梁的一些应力控制指标,以及改进缺陷的一些经验措施,作为《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的补充。
1.2 适用范围本指南适用于新的大跨径、变截面、预应力混凝土连续刚构桥的设计,有关旧桥加固设计见《大跨径预应力混凝土连续刚构加固指南》。
2.1 作用及其组合按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中的相关条款进行。
2.2 设计中必须重点考虑的几个作用2.2.1结构自重和预应力考虑结构自重和预应力时,宜计入施工规范容许范围内的误差对结构的影响。
2.2.2 活载活载按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)取用。
大跨连续刚构桥桥梁设计要点分析
随着交通事业的不断发展和技术的不断进步,处于复杂桥址如山区、河谷和江河的桥梁数量增长迅速。
预应力混凝土刚构桥有着跨径大、整体性能好、受力合理、施工难度低等诸多优势,因此愈发受到设计单位的青睐。
有鉴于此,本文中结合具体案例分析大跨连续刚构桥桥梁设计要点,分析设计过程中需要注意的问题,并给出具体解决措施。
标签:大跨连续刚构桥;桥梁设计;要点分析
1、引言
随着1988年洛溪特大桥的建成通车,我国大跨径连续刚构桥梁的技术已经达到国际领先水平。
在全国范围内,大量推广应用连续刚构结构,建设了多座长大桥梁,使我国公路桥梁事业的发展进入了快车道。
大跨连续刚构桥在高桥墩和大跨径的地质环境中较为常见,其优势在于可通过墩梁基础三点共同受力的方式,对桥梁整体结构受力问题进行有效控制。
2、大跨连续刚构桥优点
大跨高墩预应力混凝土连续刚构桥梁外形尺寸相对较小、桥下空间大、视野开阔,且具有较好的经济技术性,一般为优先考虑的桥型方案。
其特点如下:
不用设置和安装支座,减少工序,节约材料。
大跨径桥梁支座的安装、运营过程的维护及后期的更换一直是其无法根本解决的问题;因高墩构造需要有一定的柔度,使其构造尺寸大大减小,减少了桥墩构造及桥梁下部的材料数量,节省了造价;一般有2个或2个以上的墩梁固结,具有良好的抗震性能。
墩梁固结使多个墩共同抵抗地震力,无需设置制动墩或抗震支座;相较于大跨径连续梁桥,施工方便。
不用设置墩梁临时固结,也不需要进行体系转换,增加了经济效益,降低了施工安全风险;上部结构仍为连续梁的受力特点,必须考虑超静定造成的附加内力,如混凝土温度变化、收缩徐变,各种外部变形产生的次内力,因此桥墩必须要有一定的柔度,以减少次内力带来的不利影响。
为适应上部结构纵向伸缩需要,1联桥梁端部的边墩需设置支座,并设置伸缩缝。
3、大跨连续刚构桥桥梁设计问题
刚构桥起源于20世纪50年代,随着施工材料、施工工艺与计算手段的优化,促使大跨连续刚构桥出现在人们视野中。
大跨连续刚构桥在高桥墩和大跨径的地质环境中较为常见,其优势在于可通过墩梁基础三点共同受力的方式,对桥梁整体结构受力问题进行有效控制。
在优点凸显的过程中,缺点也会随之显露,下文主要针对大跨连续刚构桥桥梁设计问题进行详细阐述。
3.1分孔比例
针对大跨连续刚构桥其边跨、中跨比例的确定,桥梁整体布局和自然条件应协调,对梁体内力合理分布。
目前,国内已投入使用的大跨连续刚构桥边跨和中跨比例在0.5~0.692范围,而美国HOUST刚构桥边中跨比例为0.5,仅有少部分连续刚构桥比例在0.6以上。
据相关理论研究结果显示,当大跨连续刚构桥边跨和中跨比例在0.54~0.56间,不仅可以使中墩内基本没有恒载偏心弯矩,而且因边跨合拢段较短,可在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上,或与引桥的悬臂相连来实现边跨合拢,施工简便易行,目前连续刚构的边、主跨跨径比趋向于这个范围。
3.2截面高度
连续刚构桥支点处的梁高一般采用跨径的1/15~1/20,较为常用的是1/18;跨中截面处的梁高一般采用跨径的1/30~1/50。
变截面梁底面的线形变化规律可采用圆弧线、二次抛物线或折线等,较为常用的是二次抛物线。
3.3温度内力
在避免大跨连续刚构桥梁墩固结的问题出现,对其温度内力实施控制,具体措施如下:首先,降低桥墩抗推刚度。
从理论学的角度,桥墩抗推刚度、温度内力是正比,若因桥梁墩身不足,可以选择柔性桩基方式,将其抗推刚度控制在最小范围内;其次,对桥梁总长的限制。
随着桥梁建设水平的提升,促使大跨联系钢构桥总长得到有效增加,目前国内最长刚构桥长度为1060m;最后,合拢温度。
采用悬臂式浇筑法,在梁段浇筑工作结束后,实施大跨连续刚构桥主梁合拢工作,其具体包含中跨合拢、边跨合拢两项内容,合拢工作应在梁段浇筑后标准温度内完成。
3.4通航防撞
针对江河或海峡等条件下的大跨连续刚构桥建设,其双薄壁桥墩应避免与船舶撞击力相接触,通过人工防撞岛、防撞设施和分离防撞岛的建设,减缓船舶撞击力。
3.5结构分析
大跨连续刚构桥主桥结构设计中,采用桥梁纵向计算、内力计算和墩身结构影响等方面进行分析:首先,桥梁纵向计算。
依据大跨连续刚构桥实际特点、阶段分解等原则,实现节点与单元的合理划分,其桥梁荷载应包含荷载和活载、汽车制动力与温度荷载、风力以及支座摩擦力等内容,通过对桥梁结构内力、应力与位移的计算,加之混凝土浇筑与挂篮就位、预应力张拉等环节的运用,确保桥梁纵向计算结果的准确度;其次,桥梁内力计算。
主要依据弹性支承平面框架原理,实施科学计算工作,而汽车荷载纵向标准需以温度、预应力为前提,因此桥梁温度与预应力要进行综合考量;最后,墩身结构影响。
由于大跨连续刚构桥墩梁固结受到温度、混凝土收缩力与汽车制动力的影响,加之桥梁多数处于大型峡
谷附近,因峡谷风效应的制约,对于桥梁稳定与抵抗强度有着更为严格的规定,用以实现对风荷载的控制。
4、大跨连续刚构桥桥梁设计技术要点
4.1线性控制
目前常用Midas Civil v8.3.2空间有限元分析软件进行大跨连续刚构桥结构分析模型建立,用以完成桥梁施工及成桥节段数据计算与分析工作。
一般情况下主梁、桥墩等部位选用梁单元作为模拟量,结合刚壁连接的使用,合理控制大跨连续刚构桥主梁和桥墩间横向自由度、竖向自由度以及扭转自由度,同时结合桥梁参数、設计工序等条件,对桥梁成型状态进行确定,按规范各荷载工况进行组合,判断不同状态下桥梁结构变形量与受力问题。
大跨连续刚构桥应力控制原理为依据桥梁实际应力值,结合应变规律,以弹性模量为参考,对桥梁预应力进行合理运算,一般按《预应力混凝土用钢铰线》(GB∕T 5224-2014)选用松弛度低、强度高、抗拉力为1860兆帕、弹性模量为195000兆帕的预应力钢绞线,并根据各组合工况进行调束,满足正常使用极限状态及承载能力极限状态各项要求。
4.2下部结构控制
根据上部结构形式及尺寸,地形及地质情况,选取合理的墩柱结构形式尤为重要。
由于高墩的刚度较小,矮墩的刚度较大,故在同样的顶推力作用下会产生不同的位移量。
为了使得顶推时高墩和矮墩产生的位移量尽量接近,需要增大高墩的抗推刚度,结构设计时可以考虑增加配筋或者调整截面形式。
在活载的作用下,随着高墩抗推刚度的增大,高墩自身所受的弯矩减小,而轴力、剪力增大;同时矮墩的弯矩、剪力增大,轴力减小,设计时应特别注意此类问题,保证结构设计安全可靠。
4.3挠度控制措施
大跨度连续刚构桥,由于跨径大,几何非线性效益明显,开裂与跨中持续下挠相互恶化,当腹板开裂时,剪切刚度下降,其中的剪切变形也会影响很大。
故其实际挠度可能会比计算结果大出很多。
目前的理论较难准确计算预拱度,故设计时,应设置足够的预拱度,根据国内大型刚构桥梁的挠度监测,建议主跨按其跨度的L/1400~L/1000起拱。
充分考虑施工阶段及成桥运营阶段材料的依存特性。
混凝土材料具有较强的时效性,其徐变会产生徐变次内力,对结构不利,此时往往会增大中跨的竖向挠度及增大开裂的可能性。
增加后期可供加固的构造措施。
预留足够的预备钢束通过孔,或预留以后增加体外预应力的装置。
现如今公路运输超载问题严重,交通量增大,在长期荷载的作用下,桥梁结构出现下挠增大,开裂等破坏状况,使用一定年限后需要进行加固维修,保证结构安全可靠。
增加正弯矩段梁高,对中跨中正弯矩梁高增大时,此时能保证跨中段梁的刚度,同时,减少跨中底板钢束的径向力,若二期恒载过大,应适当增大全桥梁高,增加结构抗力。
对超大跨径的连续刚构,中跨跨中梁段可选择采用轻质高强混凝土(HSLC),大大减小箱梁自重,HSLC具有抗冻性、抗渗性较高,且没有骨料反应,耐久性好,如挪威的斯托尔马桥其主跨跨径达到301m,中部182m采用了轻质混凝土。
合拢前设置合理的顶推力与竖向预压堆载。
跨中合拢顶推对跨中挠度和墩顶水平位移的改善效果明显。
竖向预压能减小合拢后竖向位移,且能减小不利的徐变影响。
适当增加支点附近底板根部的厚度(不小于跨度的0.007取值),并增加底板纵向钢筋用量以减小底板下缘混凝土的压应力,同时配置足够的预应力增大顶缘混凝土的压应力,以减小徐变下挠度过大的影响,其变化原理见图1。
5、结语
总而言之,大跨連续刚构桥中因分孔比例、截面、温度内力、通航防撞、结构形式等因素,导致桥梁设计过程出现各类问题。
因此要做好大跨连续刚构桥设计工作,则需充分对影响因素进行分析,结合线性控制与应力控制等关键技术的运用,将结构设计做到安全、可靠。
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