大跨度连续刚构桥的研究和发展
- 格式:doc
- 大小:98.50 KB
- 文档页数:6
大跨径连续桥梁施工技术探究一、大跨径连续桥梁的技术特点大跨径连续桥梁一般指跨度在100米以上的桥梁,其技术特点主要表现在结构形式、施工难度和安全要求等方面。
1. 结构形式:大跨径连续桥梁的结构形式一般采用钢筋混凝土连续梁或钢桁梁,较短跨度的桥梁多为简支梁或连续刚构梁。
这些结构形式在工程实践中被证明具有较好的承载能力和变形性能,能够满足大跨度桥梁对于承载和变形的要求。
2. 施工难度:由于大跨径连续桥梁跨度较大、结构复杂,所以其施工难度较大。
首先是梁体施工的难度,由于梁体体积大、重量重,需要采用大型起重设备进行梁体吊装,同时对于梁体的预应力张拉、模板支撑等工序也需要高度的施工技术水平。
其次是梁体的整体拼装难度,梁体的拼装需要保证拼缝的准确度和施工质量,在条件限制下提高施工效率。
再次是梁体的预应力施工,对于梁体的预应力张拉、锚固等工序需要保证预应力的准确性和安全性,确保梁体的受力性能。
3. 安全要求:大跨径连续桥梁作为重要的交通设施,其安全性要求极高。
在施工过程中需要保证梁体的承载能力、变形性能和耐久性能,同时需要保证施工的安全性和施工人员的安全。
大跨径连续桥梁的施工工艺主要包括梁体制作、梁体吊装、梁体拼装、预应力施工等工序。
1. 梁体制作:梁体制作是大跨径连续桥梁施工的首要工序,包括混凝土梁体的浇筑、预应力筋的设置、模板拆除等工序。
在梁体制作过程中需要保证梁体的质量和几何尺寸,严格控制混凝土的配合比和浇筑质量。
同时需要保证梁体的预应力筋张拉和锚固工序的准确性,提高梁体的受力性能。
2. 梁体吊装:梁体吊装是大跨径连续桥梁施工的关键环节,需要采用大型起重设备进行梁体的吊装作业。
在梁体吊装过程中需要保证梁体的稳定性和安全性,严格控制吊装工艺,确保梁体的准确安装到设计位置。
3. 梁体拼装:梁体的拼装是大跨径连续桥梁施工的重要工序,需要保证梁体的拼缝的准确度和施工质量,并且需要在条件限制下提高施工效率。
在梁体拼装过程中需要保证梁体的几何尺寸和受力性能。
浅谈连续刚构桥的发展及主要存在的问题摘要::随着我国交通建设的迅速发展,连续刚构桥施工技术趋于成熟,但连续刚构桥成桥后也普遍存在“跨中挠度过大”、“混凝土开裂”等质量问题,综合分析研究我国连续刚构桥发展现状,探讨连续刚构桥建设的优化和更新,并提出相应的对策。
关键词:连续刚构桥;发展;问题一、连续刚构桥的发展随着我国科学技术的发展,传统的工业水平的提高,桥梁建筑技术发展很快。
一座座跨江大桥,现代公路天桥,城市高架桥,以及更长的跨海大桥和轻轨交通高架桥,像一条条的“彩虹”使得天堑变通途。
并逐步建成了一个综合运输网络,大大提高了交通现状,拉动了我国国民经济的发展,方便了人们的生活。
在这些桥梁中不仅有华丽富贵的斜拉桥;华丽富贵气势雄伟的悬索桥;体形优美,历史悠久的拱桥;也有简洁美观的外表,且适应性强、施工方便、投资小、效率高的大跨度连续刚构桥。
刚构桥是什么呢?传统的桥梁施工多用费时、费工的满堂支架法,这种方法对于中、小跨径的桥梁尚能适应,但对于大跨径及特大高度、水深较深的桥梁施工显然不适应。
1953年原联邦德国建成的沃伦姆斯桥,主跨114.2米,施工时引进了悬臂施工法,基本解决了施工中的难题,而且发展了预应力混凝土结构T 形刚构,对其他桥梁产生了深远的影响。
1964年联邦德国又建成了主跨为208m的本道夫桥,不仅显示出悬臂施工法的优越性,而且在结构上又有创新,形成了连续刚构体系。
80年代后世界各国建造了多座不带铰的连续刚构体系,发展了连续刚构体系,其中以1985年澳大利亚建成的主跨260m的门道桥,挪威1998年底建成的主跨为298m的Ralf Sundet桥最为著名。
在我国,1988年由我国设计的第一座主跨180m大跨径连续刚构桥—广东洛溪大桥建成通车后,连续刚构的突出优点使得这种桥型在我国得到了广泛应用与推广。
1997年我国建成了主跨为270m的虎门大桥辅航道桥将连续刚构—连续体的跨越能力体现到极致。
大跨度连续刚构桥施工关键技术研究的开题报告开题报告题目:大跨度连续刚构桥施工关键技术研究研究背景:大跨度连续刚构桥是目前国内大型桥梁中常见的结构形式之一,具有结构稳定性好、通行能力强、造型美观等优点。
但是,在施工过程中,需要克服许多困难,包括大跨度钢梁运输困难、空间限制、施工周期长等问题。
因此,本研究旨在探索大跨度连续刚构桥施工的关键技术,为大跨度连续刚构桥的施工提供科学的指导。
研究目的:本研究的主要目的是:1. 分析大跨度连续刚构桥施工过程中的关键问题,确定研究方向。
2. 研究大跨度连续刚构桥吊装、拼装、焊接、调整、试车等各个施工环节的关键技术,并给出可行性方案。
3. 提出大跨度连续刚构桥施工的安全、健康、环保等方面的措施和建议。
研究内容:本研究主要包括以下内容:1. 大跨度连续刚构桥施工的关键问题分析。
分析大跨度连续刚构桥施工过程中存在的问题,包括吊装、拼装、调整、试车等环节。
2. 大跨度连续刚构桥吊装技术研究。
对大跨度连续刚构桥的悬挂设备、吊装工艺和安全措施进行研究。
3. 大跨度连续刚构桥拼接技术研究。
分析大跨度连续刚构桥拼接方式,探讨拼接工艺和焊接技术。
4. 大跨度连续刚构桥调整技术研究。
研究钢梁的调整设备、工艺和方法,探讨大跨度连续刚构桥调整的实现方法。
5. 大跨度连续刚构桥试车技术研究。
研究大跨度连续刚构桥的试车设备和试车工艺,并给出相应的施工方案。
6. 大跨度连续刚构桥施工的安全、健康、环保等方面的措施和建议。
提出大跨度连续刚构桥在施工过程中的安全、健康、环保措施和建议。
研究方法:本研究采用实地调研、文献综述、数值计算等方法进行研究。
实地调研主要是对已经建成的大跨度连续刚构桥的施工过程进行观察和记录,文献综述则是分析国内外相关研究论文和书籍,数值计算则是通过计算机模拟进行分析和验证。
研究意义:大跨度连续刚构桥的施工技术是国内桥梁建设领域的重点之一,对于推动我国桥梁建设的快速发展具有非常重要的意义。
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究连续刚构桥梁在桥墩及桥梁梁体处采用固结的结构形式,使得桥梁梁体与桥墩形成一个整体共同受力。
这种结构形式将影响结构刚度将影响桥梁的结构变形,总的来说就是桥梁跨中下挠。
且跨径越大,恒载所占比例越大,跨中下挠问题就越严重。
桥墩的越高,结构柔度越大,施工中越容易产生产生偏差。
本文主要对跨中下挠原因进行分析,并提出相关建议,为后续运营提供参考性意见。
一、广州地铁连续刚构桥梁现状广州地铁二十一号线、十四号线存在较多的高架段,高架主要以连续刚构桥梁为主。
二十一号线连续刚构桥单跨最大为95米,十四号线单跨最大为150米。
而随着桥梁跨度的增大,恒载所占的比例也愈来愈大,进而引发了次生病害。
病害主要体现为箱梁裂缝、跨中下挠等问题。
跨中下挠会加剧梁体开裂,而裂缝发展又会使得连续刚构桥梁结构刚度降低,进一步加剧跨中下挠,两者相互影响,形成恶性循环。
以65米跨为例,采用39.3+65+39.3m跨度,主跨65m跨越规划路,梁位于直线及缓和曲线范围,全长143.6m。
上部结构采用单箱单室斜腹板箱梁,梁顶宽10m,箱梁翼缘悬臂长2.1m。
中墩顶梁段截面梁高为3.5m;边跨墩顶截面、中跨跨中截面,梁高均为2.0m;梁高按2.0次抛物线变化。
中跨跨中主梁底板宽3m,边跨跨中主梁底板宽2.4m。
箱梁顶板厚度30cm,除设横隔位置及墩顶处沿全桥一致。
悬臂浇筑段底板厚度从跨中截面的46cm到中墩截面变化至100cm,按二次方抛物线变化。
合龙段箱梁底板厚度为46cm。
悬臂浇筑段腹板厚度从跨中截面的42.2cm按折线变化至71.4cm。
箱梁悬臂板端部厚度为25.5cm,根部厚度为45cm。
箱梁内在边中墩顶、中跨跨中设置横隔板,边跨端部及中跨跨中横隔板宽0.8m,中墩支点处横隔板宽2m。
根据设计文件及规范要求,在列车荷载作用下,梁体挠度容许值如下:梁体竖向挠度容许值该线路于2018年底开通试运营,运营期间每年对桥梁挠度进行一次监测,从监测数据显示,跨桥梁梁体挠度最大下挠-0.41mm,在挠度容许值范围内,结构处于稳定状态。
大跨度连续刚构桥受力性能研究大跨度连续刚构桥是一种常见的道路桥梁结构形式,具有结构稳定性好、承载能力强、使用寿命长等优点,被广泛应用于公路、铁路等交通基础设施建设中。
由于其结构特点和受力性能的复杂性,对于大跨度连续刚构桥的受力性能研究具有重要意义。
本文将就大跨度连续刚构桥的受力性能进行深入探讨。
一、大跨度连续刚构桥结构特点大跨度连续刚构桥一般由桥墩、桥面梁和支座三部分构成。
桥墩用于支撑桥梁的承载,桥面梁则是承载行车荷载的主要构件,支座则用于将桥面梁传递到桥墩上。
在大跨度连续刚构桥中,通常会采用多跨连续梁形式,即多个梁段通过铰链相连接,形成一个整体结构,具有较大的跨度范围。
1.梁段之间的连续性强,受力传递路径清晰,承载能力较高;2.梁段之间存在连接形式,在受力过程中会发生一定的位移;3.梁段与墩台之间的连接形式多样,对受力性能有一定影响;4.由于受力形式的多样性,对桥梁结构的设计和施工要求较高。
二、大跨度连续刚构桥的受力性能分析大跨度连续刚构桥的受力性能主要包括静力分析和动力分析两个方面。
静力分析主要是通过计算各部件的受力情况,来评估桥梁结构的承载能力;动力分析则是考虑桥梁在行车荷载下的振动响应,以评估结构的安全性和舒适性。
1.静力分析在大跨度连续刚构桥的静力分析中,需要考虑各部件受力的平衡关系,计算各部件的内力、位移等参数。
主要包括以下几个方面的内容:(1)梁段受力分析:根据梁段的几何形状和材料性能,计算其弯矩、剪力等内力参数;(2)支座反力计算:根据桥梁的荷载和结构形式,计算支座的反力分布;(3)桥墩受力分析:考虑桥墩在行车荷载下的受力情况,分析其承载能力。
2.动力分析(1)结构振动模态分析:通过有限元分析等方法,计算桥梁在不同模态下的振动频率和振型;(2)振动响应计算:考虑外部激励下的结构振动,计算其位移、加速度等参数;(3)结构耐震性评估:考虑地震作用下的结构响应,评估桥梁的耐震性能。
三、大跨度连续刚构桥的受力性能优化针对大跨度连续刚构桥的受力性能,可以通过以下几个方面进行优化:1.结构设计优化:优化梁段形状、材料选取等设计参数,提高结构的承载能力;2.连接形式优化:改进梁段与梁段、梁段与墩台之间的连接形式,减小结构位移;3.抗震性能优化:考虑地震作用下桥梁的响应特性,采取相应的抗震措施;4.施工工艺优化:优化施工工艺和施工顺序,减小结构受力过程中的应力集中。
大跨度桥梁建设的现状与发展趋势杨玉章高级工程师中铁十九局集团公司《桥梁建筑艺术与造型》桥梁建筑对于具有卓越才能和自信心的工程师来说是一项既吸引人又富有挑战性的艰巨任务。
桥梁建筑的重要意义不仅仅是满足于交通,还在于桥梁一旦胜利建成,它将会使人们感到无限的快乐和极大的满足。
桥梁建筑能使人产生一种激情,在建桥人的一生中总是那样的清新绮丽,那样的朝气蓬勃,那样富有激励性。
——(德)弗里茨·莱昂哈特——《桥梁造型》桥梁能够满足人们到达彼岸的心理希望,同时也是印象深刻的标志性建筑,并且常常成为审美的对象和文化遗产。
”——(日本)伊藤学——我国大跨度桥梁建设现状⏹悬索桥异军突起势如破竹⏹斜拉桥后来居上独占鳌头⏹连续刚构竞相超越标新立异⏹钢砼拱桥多姿多彩群星璀璨第一篇悬索桥悬索桥的型式与结构组成⏹悬索桥(吊桥)是特大跨度桥梁的主要型式之一。
⏹常见单跨和三跨(简支或连续)两种结构形式。
⏹悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。
⏹主缆制造:AS法(空中送丝法);PPWS法(预制束股法)⏹塔架型式:一般采用门式框架;材料用钢或混凝土。
⏹加劲梁:主要有钢桁架梁和扁平钢箱梁。
⏹锚碇型式:有重力式锚碇和隧道锚碇。
(采用重力式锚碇居多;自锚则不用锚碇,直接锚固在边跨端的主梁上。
)古代悬索桥与现代悬索桥※中国是古代悬索桥的发源地主要在长江流域,采用皮索、藤索结构。
※现代悬索桥从1883年美国建成布鲁克林桥主跨486m开始,至今已有一百多年历史。
20世纪30年代,美国相继建成数座超千米的特大桥。
20世纪末日本及欧洲也相继兴起悬索桥修建高潮。
乔治华盛顿桥,主跨1067m,1934年,美国。
旧金山大桥,主跨1280m,1936年,美国。
恒比尔大桥,主跨1410m,1981年,英国。
大贝尔特桥,主跨1624m,1997年,丹麦。
The Golden Gate Bridge震惊世界的悬索桥风毁事故⏹1940年11月7日⏹美国华盛顿州⏹塔科马海峡桥(The Tacoma Narrows Bridge)⏹主跨853m,全长1524m,排名旧金山及华盛顿大桥之后位居世界第三⏹建成四个月后⏹在八级大风(风速19m/s)作用下⏹经过剧烈扭曲震荡后,吊索崩断,桥面结构解体损毁,半跨坠落水中······⏹悬索桥的天敌:台风及飓风英国特色的悬索桥⏹1964年英国塞文桥(The Severn Bridge),主跨988m,结合抗风试验研究成果,首选流线型扁平钢箱梁加劲,采用斜吊索,钢筋混凝土桥塔。
大跨度连续刚构桥施工技术应用研究【摘要】针对大跨度连续刚构桥的特点,依托k大桥工程概况,对k大桥下部墩身施工技术和上部箱梁施工技术进行了分析。
【关键词】大跨连续刚构桥;施工技术;应用当前,国内的许多地区都建造了大量的高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥。
高墩大跨连续刚构桥在山区公路、铁路建设中将其跨越能力大等优越性显示的淋漓尽致,但同时连续刚构这种桥型本身也具有施工状态多变等特点,所以在桥梁的施工中有必要对该桥型的施工技术等进行分析,从而保证结构在建造中的安全性。
1 大跨度连续刚构桥的特点上部梁体结构和下部墩台整体相连的桥梁叫做刚构桥。
刚构桥的总体特点是造型美观、结构体系尺寸小、桥下净空大且视野开阔,同时具有较好的技术经济性。
在结构设计上,对于中小跨度桥梁,一般采用钢筋混凝土刚构形式;而对于高墩大跨度桥梁,则通常设计为预应力混凝土刚构桥。
并且结构形式有t形刚构和连续刚构可以选择。
t形刚构桥是一种具有悬臂受力特点的梁式桥,最早采用钢筋混凝土结构,20世纪50年代以后由于直接采用悬臂施工法,预应力混凝土t形刚构得到迅速发展。
预应力混凝土t形刚构分为跨中带剪力铰的和跨内设挂梁的两种基本类型。
它与预应力混凝土连续梁桥相比,虽然同样采用悬臂施工,却可节省墩梁固结和跨中合龙两道关键工序,其综合用材和费用比连续梁经济。
特别是t形刚构受力是长悬臂体系,全跨以承受负弯矩为主,预应力束筋布置在桥的顶面上,方便了施工。
2 依托工程概况k大桥是某高速公路一合同段的两个控制性工程之一。
k大桥左线的中心桩号为lk38+877.30,主桥采用三跨变截面预应力混凝土连续刚构体系,孔径布置为(55+100+55)m,桥梁全长215.4m。
上部箱梁断面为单箱单室形式,箱梁顶宽12.25m,底宽6.5m,箱梁根部梁高5.9m,跨中及边跨合龙段梁高为2.5m,箱梁底板下缘按1.8次抛物线变化。
桥梁下部墩身采用矩形等截面的空心墩。
本桥最高墩的高度为73m,墩身横截面见图1所示。
大跨径连续刚构桥研究1、研究背景和必要性近年来许多大跨度的连续刚构(连续梁)桥在运营过程中出现了较多的工程病害,严重影响到了结构的安全。
病害主要表现在挠度和裂缝2个方面。
由于标准的不同,裂缝的分类方法有多种。
箱梁裂缝从发生的部位可以分为顶板裂缝、腹板裂缝、底板裂缝、横隔板裂缝;从裂缝的力学特性可以分为弯曲裂缝、剪切裂缝、扭曲裂缝、断开裂缝、局部应力引起的裂缝;从裂缝产生的外因可以分为荷载裂缝、温度裂缝、收缩裂缝、基础变形裂缝、钢筋锈蚀裂缝和冻胀裂缝等。
在这些裂缝类型中,以可能会影响结构正常使用或者结构耐久性的箱梁腹板斜裂缝破坏性最大,是国内外桥梁专家学者重点研究的裂缝类型。
这些腹板斜裂缝裂缝集中在25°~45°之间,主要出现在连续箱梁桥的边孔现浇段、L/4 截面附近或者梁腹厚度变化区段。
例如:河南省三门峡黄河公路大桥,该桥建成于1993 年,仅仅运营了短短的七年,主桥(连续刚构)箱梁很多梁段的腹板就出现了斜裂缝;风陵渡黄河公路大桥,在1994 年11 月竣工通车几年后,主桥(连续梁)箱梁梁体在一些部位产生了不同程度的腹板斜裂缝;黄石长江大桥(连续刚构)于1995 年竣工,使用一年后被发现腹板出现斜裂缝。
东明黄河大桥预应力混凝土箱梁在L/4 截面附近梁腹板表面出现的与顶板大致呈20°~60°夹角的斜向裂缝,大多由顶板与腹板交界处开始,向下延伸至1/3~1/2 梁高处,方向基本上与主拉应力方向垂直。
这些斜裂缝不仅会削弱桥梁结构的强度和刚度,还会加速钢筋锈蚀。
而钢筋锈蚀则会引起体积膨胀,从而使混凝土开裂,破坏混凝土的受力性能,降低材料的耐久性能和桥梁的承载能力,影响桥梁的美观及使用寿命,如果严重时很可能引起交通事故。
同时这种斜裂缝的普遍性使得工程界对箱梁桥的应用开始产生不安,甚至怀疑,直接影响其在公路工程建设中的进一步推广,因而对于箱梁斜裂缝的检测识别与加固研究也更加迫切。
大跨度桥梁的发展趋势综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。
就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。
其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。
此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。
在世界上,正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米)、希腊里海安蒂雷翁桥(多跨斜拉桥,主跨286+3×560+286米);已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,主塔高376米,桥面宽60米,主缆直径米,估计造价45亿美元。
在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡也提出了一个修建大跨度悬索桥的方案,其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨,基础深度约300米。
另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥,其基础深度约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。
这个方案需要高级复合材料才能修建,而不是当今桥梁用的钢和混凝土。
大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展:研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安全和稳定性,拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,以增大特大跨度桥梁的刚度;采用以斜缆为主的空间网状承重体系;采用悬索加斜拉的混合体系;采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。
新材料的开发和应用:新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。
在设计阶段采用高度发展的计算机:计算机作为辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。
高墩大跨连续刚构桥施工中的关键技术研究摘要:高墩大跨连续刚构桥由于外形简洁美观,桥下的视野开阔,尤其适用于山区起伏较大的地形环境中,因此广泛应用于我国南方以及西部山区的高等级公路中。
在高墩大跨连续刚构桥施工过程中,由于结构受到一些因素的影响,导致内力以及变形始终处于变化状态中。
同时桥梁建成之后,梁段的可调整性较小,所以加强施工过程中的控制力度,确保桥梁线形以及内力达标,全桥顺利合龙极为关键。
文章正是基于这个角度,结合工程实例,重点就高墩大跨连续刚构桥施工控制展开相关探讨。
关键词:高墩;大跨径;刚构桥;施工技术引言混凝土刚构桥发展在早期的结构特征就是跨中设铰,在自然条件下,铰内会出现剪力,梁内会出现附加的内力,这些均会对桥梁受力造成不好的影响。
铰的设定导致桥梁总体性严重受损,将梁换成铰之后,虽然防止了铰接结构的缺陷,可是由于桥梁的跨度加大,该结构无法满足行车的舒适性。
为了可以充分满足行车的舒适性,连续梁得到了一定的发展。
连续梁对于桥梁的总体性要求比较高,除去两端之外,其他部位都没有伸缩缝。
该种结构益于行车,可是因为中间无铰必须要设定吨位较大的支座,所以,成本提高了。
因此,连续刚构桥诞生了,其不但具备一定的舒适性,还具备没有支座的优势,施工便捷成本低廉。
1高墩大跨度连续刚构桥的结构特点1.1桥墩结构特点主墩高度一般40m以上,甚至高达100m以上。
桥墩高而柔,沿桥向抗推刚度小,使其具有对温度变化、混凝土收缩、徐变以及制动力使桥上部结构产生水平位移等良好的适应。
如甘肃兰临高速公路G212线湾沟特大桥主墩高64.4m;内昆铁路花土坡大桥主墩高110m,云南元江大桥主墩高137m;延安洛河特大桥主墩高143.5m等。
墩身一般为钢筋混凝土结构。
一般设计为直立式双柱型薄壁墩,顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度大,满足特大跨径桥梁的受力要求。
可作成实心或空心截面,实心双薄壁墩施工方便,抗撞击能力强,空心双薄壁墩可节省混凝土。
连续刚构桥的问题及分析摘要:目前,大跨径预应力混凝土连续刚构桥存在的问题一般表现在两个方面:第一是混凝土的开裂,如箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝;另一类是主跨跨中下挠幅度过大。
关键词:大跨度混凝土梁桥跨中底板纵向裂缝跨中下挠混凝土开裂收缩开裂湿胀开裂引言众所周知,连续刚构桥在最近的几年里在我国发展十分迅速,很多地方采取了这种方法,有成功的案例,也有的地方出现了一些病害。
为了使得桥梁的安全性的得到保证,必须采用一些技术解决桥梁的问题,使得桥梁的应有作用得到发挥。
1 连续刚构桥特点简支梁,悬臂梁和连续梁构成了钢筋混凝土梁式桥的结构体系,在很久以前就人们就广为使用。
而在20世纪20年代末,预应力技术的突破无疑使混凝土结构达到了一个新的高度。
而20世纪50年代把传统钢桥的悬臂拼装施工法应用到预应力混凝土桥梁的施工方法中,更使得预应力混凝土梁式桥的悬臂体系得到了迅猛发展,从而形成了t型桥。
可以说没有t型桥就没有刚构桥。
分跨中带铰和跨中无铰是连续钢构桥的主要构成类型,通常情况下两者都是采用的变高度梁。
这是因为高墩具有相当大的柔度,因此可以防止因为预加力或者混凝土本身温度变化和自身收缩导致的纵向位移。
连续钢构桥跨越能力大,行车舒便,整体结构好,抗震性能好,抗扭能力大,造价低。
但是连续刚构桥受混凝土自身收缩收缩、外界温度等非人为控制的因素影响较大。
连续刚构桥作为桥梁一族较为重要和普遍的一种,连续刚构桥有它比较比较适合的情况:因为设计的目标是为了让他的结构接近连续梁,所以虽然作为墩梁固结的多次超静定刚架结构,跨度仍然应该尽量不要太小、连续孔跨也尽量不要太多、桥墩应该高一些、总桥长不要太长,因为大跨径混凝土梁桥主要问题是自身承载能力有限,而大跨径混凝土桥的自身重力较大,所以大跨径混凝土的承载能力绝大部分用于克服自重。
预应力混凝土连续钢构桥梁中的杆由于要考虑到悬臂施工和政府弯矩配筋杆两种,所以一般采用箱型截面。
连续刚构桥结构特点及发展趋势【摘要】详细介绍了连续刚构桥的发展历程、受力特点及其适用范围,对现阶段连续刚构桥存在的主要问题进行分析总结,并针对性地指出这一桥型的主要发展方向,供相关研究人员参考借鉴。
【关键词】连续刚构桥;大跨度桥梁;存在问题;发展趋势1.引言随着我国公路交通运输事业的迅速发展,西部地区高等级公路建设步伐的不断加快,跨越山区深谷的桥梁日益增多。
这些地区的桥型选择时,通常采用大跨径桥梁,以达到减少下部结构工作量、降低下部结构造价的目的。
悬索桥、斜拉桥及高墩连续刚构桥均可作为跨越山区河谷的大跨度桥型方案。
然而悬索桥主缆、锚碇施工及加劲梁的拼装,需要较开阔的场地。
此外,山区地质、地形条件也使锚碇的选址和施工成为难题。
尽管较小跨径的斜拉桥可以采用预应力混凝土作为主梁的选材,但因山区的地形、环境条件给斜拉桥的主塔施工、斜拉索的运输与张拉带来困难。
因此 100~300 米跨越能力的桥型中,悬索桥和斜拉桥没有明显的竞争优势。
高墩大跨的预应力混凝土连续刚构桥往往被设计者作为优选的推荐桥型。
预应力连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点,又有墩梁固结刚度大、减少了大吨位支座使用,且超静定次数高结构的应力分布均匀的优点。
成为了目前广泛修建的桥型之一。
2.连续刚构桥的发展追根溯源,连续刚构桥结构体系由 T 型刚构桥发展而来[1]。
力学体系上看,带挂梁的T型刚构为静定结构。
恒载作用下带铰的T型刚构为静定体系,而活载作用下为超静定结构。
两者相比,带铰T型刚构由于相邻跨协同受力,主梁内力多为负弯矩控制,可以按悬臂梁配筋,配筋型式简单。
然而在温度、收缩徐变等因素作用下会引起悬臂端的变形,导致封铰时要较大的强迫位移,铰内会产生较大的附加内力。
加之桥面挠度、转角的影响,桥面不平顺。
而带挂梁T型刚构各跨则可以单独工作,梁内不会引起复杂的附加内力,而且略去了受力复杂、养护困难的剪力铰。
因而,早期T型刚构经历由带铰的T型刚构发展到后来的带挂梁的T型刚构。
大跨度连续刚构桥的研究和发展
(所属杂志:此文章来自原稿)发布时间:2008-07-16 已阅读:1290
张伟,胡守增,韩红春,张勇
(西南交通大学土木工程学院桥梁系,四川成都610031)
摘要:介绍大跨度连续刚构桥的桥型特点,分析了连续刚构桥的结构受力特点,以及应用和发展现状,并以武汉军山长江公路大桥为例对其进行探讨;同时介绍了对连续刚构桥设计,施工控制等方面的创新方面的内容。
关键词:大跨径;连续刚构桥;桥型特点;受力特点
中图分类号:U448.23 文献标识码:A
就当代技术水平而言,大跨度、特大跨度桥梁无论是在设计理论、施工方法、建桥材料等方面都存在自身固有的特点和困难,这些问题解决的合理程度,不仅直接影响着大跨度桥梁的发展,制约着大跨度桥梁建设的经济效益,而且影响着交通事业的发展以及人类征服自然的历史进程。
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—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,边部数孔解除墩梁固结代之以设置支座的连续结构。
连续刚构是将连续梁的桥墩与梁部固结,以减小支座处的负弯矩和增
强结构的整体性。
由于墩属小偏压构件,故与连续梁的桥墩相比配筋并不增加很多,而梁体受力则更为合理,因而在同等条件下连续刚构要比连续梁更为经济。
此外,墩梁固结也在一定程度上克服了大吨位支座设计与制造的困难,也省去了连续梁施工过程中墩梁临时固结、合拢后再行调整的这一施工环节。
1连续刚构桥的结构受力特点、应用及现状
1.1 结构受力特点
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: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下,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—连续组合梁的结构形式。
于是边主墩墩身强度问题得以解决,且在一定条件下联长可相对延长。
可见,刚构—连续组合梁是连续梁和连续刚构的组合,它兼顾了两者的优点而扬弃各自的缺点,在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具
有一定的优越性。
由于连续刚构受力和使用上的特点,在设计大跨径预应力混凝土桥时,优先考虑这种桥形。
当然,桥墩较矮时,这种桥型受到限制。
1.2 应用情况及现状
PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。
近年来,各国修建PC连续刚构桥很多,随着世界经济发展,PC连续刚构桥将得到更快发展。
1998年挪威建成了世界第一stolma桥(主跨301米)和世界第二拉夫特桥(主跨298米),将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。
我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180米),开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例。
1997年建成的虎门大桥副航道桥(主跨27 0米)为当时PC连续刚构世界第一。
近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252米)、重庆黄花园大桥(主跨250米)、黄石长江大桥(主跨245米)、重庆高家花园桥(主跨240米)、贵州六广河大桥(主跨240米)。
我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术,已居世界领先水平。
2刚构——连续组合梁桥举例说明
武汉军山长江公路大桥设计完毕后,我们来看一下对一些问题的探讨。
武汉军山长江公路大桥(设计单位:中交公路规划设计院、湖北省交通规划设计院)
从结构方案比较,在维持主跨规模不变的前提下,为寻求一个受力合理、结构安全、适用美观的方案,对结构形式及主墩厚度作了计算比较。
经过计算分析得出如下结论:(1)相同布跨和墩厚的两种方案,主梁的内力和位移相差较小,中主墩由于高度较大,且距顺桥向变形零点较近,内力相差也不大,而边主墩受力则相差悬殊。
在连续刚构方案中,由于高度较矮,且距变形零点很远,因此,尽管在设计上采取了措施,在恒载、活载及温降组合情况下,墩身两端仍产生了很大的弯矩,而且靠外侧的墩身轴力难以提高,而在刚构—连续组合梁方案中,墩底弯矩是由支座最大静摩阻力决定的,因此相对较小,另外墩顶轴力通过配重措施可以得到很好的解决。
(2)墩身厚度的降低,迅速降低了墩身刚度,从而迅速减小了温度产生的墩身的荷载效应,对边主墩效果更为明显。
但墩身厚度同时受截面应力状态和稳定性的限制,存在一个低限。
然后是结构受力比较。
设单柱式墩的截面尺寸为BX2H,双柱式墩为B XH,中心距2r,墩高相同。
在其他条件相同的前提下,经计算,边主墩若采用单柱式墩,与采用双柱式墩相比较,主梁内力:中跨跨中的M,Q,N略有减小,边跨跨中和次边跨跨中的M,Q,N均略有增大;边主墩顶和中主墩顶的N,Q均略有增大,变化值不大,但M却增大很多。
对边主墩顶:成桥状态增大81%,最不利组合增大45%;对中主墩顶:成桥状态增大 1.3%,最不利组合增大6.l%;中主墩墩身内力:N,Q略有增大,M成桥状态增大9%,最不利组合增大8%;主梁挠度;次边跨跨中汽车荷载挠度增大36%,中跨跨中汽车荷载增大8%。
可见,边土墩采用双柱
式可减小上部结构的计算跨径,降低箱梁截面内力和挠度。
采用双柱式墩有利于施工阶段最大悬臂状态下的安全性。
再者是构造和美观要求。
最不利组合下墩顶的竖向力决定了支座的数量,大尺寸的大吨位支座的布置及在施工期间墩身与主梁的临时固结构造决定了墩身的最小平面尺寸。
对本桥而言,若采用单柱式墩,其墩身厚度在6m以上,显得过于厚重,与轻巧的中主墩不协调,在材料用量上与双柱式墩相差很少。
1连续刚构桥的创新发展
3.1 注意问题
值得一提的是,双片柔性墩的出现使得连续刚构的受力更加合理,双壁墩不仅可以节省圬工材料,降低次内力,而且因为墩身分为两片,就如在墩顶插入一小跨,可以大大的降低负弯矩峰值乃至变号,但因墩较柔,防撞问题应予以足够的重视。
预应力混凝土连续刚构桥型方案可以达到的最大跨径始终还要受到技术、经济条件的限制。
以主跨280m的预应力混凝土连续刚构桥型方案初步设计为例,主梁根部最大梁高约为16m,活载占全部荷载比例已经不到7%结构受力已经显得不太合理。
大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。
连续刚构柔性桥,受收缩徐变影响较大、表现形式复杂。
收缩徐变次内力对结构受力影响既是不利的,也是有利的。
为使结构受力安全可靠,收缩徐变对结构长期受力行为的影响必须研究清楚。
现在对于大跨度预应力混凝土连续梁或刚构,在设计计算阶段都能控制较好。
但在施工运营一段时间后,跨中出现沉降,也有的远超过设计值,或者在通车后都出现了此类问题,没有几年都加固维修了。
跨中下挠只是此类桥型的一种病害,我们的做法是适当加大设置跨中预拱度值,确保成
桥后主梁不下挠。
3.2 创新与发展
通过对连续刚构桥的研究和以及分析,人们不断的对连续刚构桥设计、施工,材料等方面进行改进,新的结构体系、施工技术等层出不穷。
例如宜万铁路宜昌长江大桥,它属于大跨度连续刚构柔性拱新型组合桥式结构,主桥采用 130m + 2 × 275m + 130m 连续刚构柔性拱组合桥式结构。
近几年已经有了对铁路连续刚构车桥耦合横向振动初步的分析;同时也有了专门的连续刚构桥的施工专用程序——JIAOKE BRIDGE SOFT(连续刚构施工监控专用程序1.0)。
这个程序主要控制思路是三阶段控制法,即挂篮移动、上节段自重、张拉预应力。
系统通过三阶段参数识别,分析理论数据与实测数据的差异,预测下一梁段的立模标高;而且系统操作方便、概念清楚,成功应用多座连续刚构的施工监控,如广州珠江大桥(主跨250m),浙江下沙大桥(主跨232m)等;大跨度连续刚构轻型挂篮的设计也是别出心裁。