刚构桥梁设计
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公路预应力混凝土空腹式连续刚构桥设计标准一、桥型选择与结构确定1. 桥型选择应根据建设项目的需求、地形地貌、施工条件、结构安全等因素综合考虑,同时应注重景观效果和环境保护。
2. 空腹式连续刚构桥的结构形式应依据跨径、荷载等级、使用条件等因素进行选择,并应满足桥梁美观、施工方便、经济合理等要求。
二、跨径与孔数设计1. 跨径应根据桥梁所在位置的规划路网、地形地貌、施工条件、结构安全等因素进行设计,同时应考虑桥梁景观效果和环境保护。
2. 孔数应根据桥梁所在位置的规划路网、地形地貌、施工条件、结构安全等因素进行设计,并应满足交通流量和荷载等级的要求。
三、上部结构分析1. 上部结构应采用预应力混凝土结构,其强度、刚度、稳定性应满足荷载等级和使用条件的要求。
2. 上部结构的截面形式和尺寸应根据跨径、荷载等级、使用条件等因素进行设计,并应满足结构安全和经济合理的要求。
四、下部结构分析1. 下部结构应采用墩台形式,其位置和尺寸应根据跨径、荷载等级、使用条件等因素进行设计,并应满足结构安全和经济合理的要求。
2. 下部结构的基础应根据地质勘察资料进行设计,并应满足承载力和稳定性要求。
五、桥面铺装与防排水设计1. 桥面铺装应采用防滑性能良好的材料,并应满足车辆行驶和防排水要求。
2. 防排水设施应合理设置,防止桥面积水影响车辆行驶和结构安全。
六、预应力体系与锚固设计1. 预应力体系应采用高强度预应力钢绞线或精轧螺纹钢筋等材料,其规格和数量应根据荷载等级和使用条件进行设计。
2. 锚固设计应考虑锚具的类型、布置和数量等因素,同时应满足结构安全和经济合理的要求。
七、施工方法与控制标准1. 施工方法应根据桥梁的结构形式和施工条件进行选择,并应制定详细的施工方案和安全措施。
2. 施工控制标准应以桥梁的跨径、荷载等级、使用条件等因素为基础,同时应考虑施工精度和结构安全的要求。
八、桥梁维护与监测要求1. 桥梁应定期进行维护和检查,包括清洁、加固、更换部件等措施,以保证桥梁的使用性能和结构安全。
连续刚构桥设计总结《连续刚构桥设计总结》做连续刚构桥设计这么久了,现在想想,真像是一场漫长又充满惊喜与挑战的旅程。
整体感受就是,连续刚构桥设计既复杂又有趣。
它就像一个巨大的拼图,每一块都得严丝合缝才能保证整个桥的稳固与有效运行。
在具体收获方面,结构计算是重中之重。
最开始的时候,我总是在计算荷载取值上犯迷糊。
就好比盖房子一样,不知道房子里要放多少东西,这个重量(荷载)取不准,后续的设计全都白搭。
后来我才明白,要严格按照规范来取值,而且不同地区的情况还不一样,像沿海地区要考虑台风荷载,地震频发地区得重视地震荷载。
对于梁体的应力计算也是相当复杂,应力过大就像身体承受过重的压力会崩溃一样,必须控制在合理范围内。
重要发现可不能不提梁高的确定。
这个梁高啊,不仅仅影响美观,更关键的是影响整个桥的力学性能。
刚开始我没有太重视,就是按照常规简单取值。
但是实际操作的时候发现,梁高稍微变动一点,梁体的弯矩、剪力等内力就有很大的变化。
这就像是多米诺骨牌一样,一个小小的参数变动引发那么多连锁反应。
所以说啊,梁高的确定一定要综合考虑各种因素,在美观、经济性和力学性能之间做好平衡。
反思起来呢,我觉得我过于依赖现成的经验和软件。
有时候看到别人类似的设计就想直接套用。
后来才知道这是很危险的做法。
每个桥的建设环境、要求都不同,就像每个人的体型、需求不同,不能直接穿别人的衣服。
要深刻理解基本原理,而不是被别人的成果牵着走。
也不能完全迷信软件,软件计算结果也需要自己去判断合理性。
总结启示就是,连续刚构桥设计没有捷径可走。
每一个数据、每一个结构部件的设计都需要反复权衡、试验。
就像一个厨师做菜,不能只看菜谱,得根据食材的具体情况、食客的口味喜好等调整烹饪方式。
在连续刚构桥设计中要重视每一个环节,坚持学习新的设计理念和方法,这样才能设计出安全、美观、经济的桥。
还有个点刚刚才想起来,关于桥梁的耐久性设计的。
如果在一开始设计的时候没有考虑周全,那后期维修的成本简直不可估量。
连续刚构桥设计方法一、连续刚构桥的特点作为梁桥的一种,连续梁桥有着结构刚度大、变形小;动力性能好;无伸缩缝、行车平顺的优点。
而连续刚构桥是由t型刚构桥演变而来的,其结构特点是梁体连续、梁墩固结。
这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了t型刚构不设支座、不需转换体系的优点。
且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度,能满足大跨度桥梁的受力要求。
二、连续刚构桥的适用范围连续刚构桥上部主梁的受力与连续梁桥基本相似;下部桥墩由于结构的整体性,温度和收缩徐变造成的内力十分显著。
因此其桥墩应该有一定的柔度。
使用高强度、轻质混凝土是大跨度梁桥的发展方向之一。
目前世界上已建成的连续刚构桥最大单跨为挪威斯托尔马桥(stolma),主跨301米,国内最大单跨为虎门大桥辅航道桥,主跨270米。
三、设计时需收集的基础资料设计时应围绕桥位选择、桥墩位置、跨径、立面布置、结构体系、施工方法等因素,对桥梁建设的自然条件和功能要求有充分的了解。
1、自然条件包括(1)地形地貌、控制物等;(2)工程地质条件;(3)水文条件;(4)气象条件;(5)地震。
2、功能要求包括(1)桥梁本身使用功能,如铁路桥梁、公路桥梁、城市桥梁、轨道交通、人行桥等;(2)桥下功能要求,如通车、通航等。
四、桥型方案的选择设计时应根据桥梁建设条件,结合技术可行性、施工难度、工程风险与进度、经济合理性、景观协调性等因素,进行桥型比选,确定桥梁的跨径布置。
五、上部结构构造尺寸连续刚构桥设计时,可根据工程实践统计,初步拟定构造尺寸,再进行具体计算复核。
1、边、中跨跨径比一般在0.52~0.58之间。
当边、中跨比较小时,边跨现浇段较短,可减少边跨现浇段支架,对施工有利,但应保证各种工况下边墩处支座不出现负反力。
2、梁的截面形式连续刚构桥多采用箱形截面,其具有良好的抗弯和抗扭性能。
根据桥梁宽度,可采用单箱单室、单箱多室等截面形式。
3、梁高桥梁跨度在60米以内时,可考虑采用等截面高度,构造简单,施工快捷。
连续刚构桥梁的设计与计算连续刚构桥梁是指由多个梁段组成的桥梁,每个梁段均能起到承担桥载荷和传递荷载的作用。
这种桥梁采用了连续刚构的结构形式,在设计和计算过程中需要考虑多个因素,包括材料选用、截面形状、节点连接、荷载分布等。
本文将从这些方面对连续刚构桥梁的设计和计算进行探讨。
1.材料选用在连续刚构桥梁的设计中,材料的选取是至关重要的。
一般情况下,桥梁采用钢、混凝土等材料进行建造。
不同的材料具有不同的特点和性能,因此需要根据设计要求进行选择。
钢材具有强度高、刚度好的特点,可以满足桥梁对于载荷强度和刚度的要求;而混凝土则具有较好的耐久性和抗冲击性能,并且能够有效地降低桥梁的噪音和震动。
在实际应用中,一般会结合两种材料进行设计,如采用钢筋混凝土构造。
2.截面形状桥梁的截面形状对于桥梁的承载能力和刚度影响较大。
因此,在设计中需要根据实际需要和材料特性选择适合的截面形状。
目前常见的截面形状包括T形、矩形、圆形、箱形等。
不同的截面形状具有不同的承载能力和刚度,可以根据设计要求进行选择。
例如,对于需要承受大荷载的桥梁,一般采用宽而深的箱形截面,以提高承载能力和刚度;而对于跨度较小的桥梁,则可以选择较为轻盈的矩形或圆形截面。
3.节点连接节点连接是指桥梁中各个构件的连接方式。
在连续刚构桥梁的设计中,节点连接的质量和可靠性对于桥梁的安全性和稳定性十分重要。
节点连接方式一般分为焊接、螺栓连接、铆接等。
其中,焊接方式具有连接强度高、结构稳定等优点,但需要施工技术高超,且难以拆卸和维修;而螺栓连接方式则具有拆卸和维修方便等特点,但连接强度相对较低。
因此,在节点连接的选择上需要根据桥梁的具体情况进行综合考虑。
4.荷载分布在桥梁的设计和计算中,需要考虑到各种不同类型的荷载,包括自重荷载、静荷载、动荷载、温度荷载等。
这些荷载的分布和大小对于连续刚构桥梁的稳定性和承载能力有着较大的影响。
例如,在静荷载和动荷载作用下,桥梁会发生不同程度的挠曲和变形,会对桥梁的安全性和稳定性产生影响。
刚构桥施工组织.1 桥梁工程1.1.1 总体施工方案1.1.1.1 混凝土、模板、钢筋、钢绞线施工本桥所有结构部位混凝土均采用搅拌站集中搅拌,混凝土运输车运输。
下部构造施工混凝土采用输送泵输送入模,T型梁预制混凝土用龙门架和吊斗灌注。
除T梁底模采用水磨石台面外,其余所有用于外露部位的模板都采用定型钢模板,隐蔽部份采用每块不小于2m2的钢模板组拼。
为保证钢筋下料精度,本工程所有钢筋采用集中加工制作,再将半成品运输至现场使用。
挖孔桩钢筋在孔口接长。
1.1.1.2 下部构造本合同段共设特大桥2座、大桥3座、支线上跨分离立交1座、立交小桥1座。
除玉屏舞阳河特大桥主跨为150m钢筋混凝土箱形拱、拱上设钢筋混凝土排架外,其它部位和其它单位工程的下部构造均为桩柱式墩、重力式U型桥台,结构形式较简单。
但因本合同段地形比较复杂,一部分墩台位于较陡的山坡上,对施工组织和场地布置造成一定的影响。
基础形式为明挖扩大基础(桥台)和钻孔灌注桩基础(桥墩)、挖孔灌注桩基础三种,水中墩数量不大。
明挖扩大基础在机械挖除表层浮土后采取爆破法开挖,挖掘机装渣,汽车外运弃渣。
爆破开挖时,在基底预留30cm人工清凿。
基坑开挖采取上部斜坡式、下部入岩部分垂直坑壁式。
钻孔灌注桩基础采用回转钻机按照反循环施工工艺组织施工。
施工前,平整好作业场地,并按照设计数据使用全站仪按座标法精确放样桩位。
钻孔桩的入岩深度按照设计要求并结合现场实钻过程中的地层揭露情况确定,有较大变化时及时向监理工程师及设计部门通报情况,并按设计及监理的要求调整施工。
挖孔桩开挖前详细考察当地地理环境,气候条件,地质水文状况,确定开挖实施性组织方案,备足抽水和通风设备,及时排除洞内积水,并加强通风管理。
在施工时,以少雨季节为契机,突击挖孔桩施工,同时无水基础可平行展开施工。
挖孔桩采取护壁开挖,采用内齿式护壁形式,分段开挖,分段护壁。
发现溶洞时,先行用风枪打眼对其洞内储水量进行探测,避免发生突然的涌水事故。
JTG D- 公路钢结构桥梁设计规范(一)JTG D- 公路钢结构桥梁设计规范是我国针对公路钢结构桥梁设计而制定的行业规范。
该规范的出台,为建立起符合物理力学及公路设计标准的钢结构桥梁提供了科学依据。
下面将从规范的背景、主要内容以及应用前景三方面来介绍该规范。
一、规范的背景钢结构桥梁在我国公路工程中具有重要地位,它能有效地跨越河流、山区及公路交叉等复杂地形,解决了公路运输中跨越水体、地形等障碍的问题,促进了公路建设的发展。
由于钢结构桥梁具有结构轻、施工快、寿命长等优点,逐渐被广泛应用。
但在应用中依然存在一些问题,如质量不稳定、设计不合理等。
其中,设计问题是影响钢结构桥梁使用寿命的重要因素之一。
因此,为推动公路钢结构桥梁设计的健康发展,制定一套科学合理的设计规范势在必行。
二、规范的主要内容规范共六章,主要涵盖了桥梁设计的基本要求、钢结构校核方法、节点和连接设计、板梁设计、桥梁荷载及其组合、斜拉桥设计等内容。
其中,独立系统的简支梁、连续梁和刚构桥采用不同的校核方法。
同时,规范还详细地阐述了节点和连接设计中应注意的问题,如接头的加固、预应力等。
此外,还提出了板梁设计中的应力和变形校核方法,并对桥梁荷载组合以及斜拉桥设计等方面进行了细致的讲解。
三、规范的应用前景JTG D- 公路钢结构桥梁设计规范的出台,将为公路钢结构桥梁设计提供科学依据,并有望有效地解决目前公路钢结构桥梁领域的一些问题。
它的制定不仅意味着我国公路工程发展的进一步提升,也为我国公路交通安全保障提供了可靠的支撑。
同时,规范对于推动我国公路行业的技术升级、提高公路工程的设计及施工水平、促进钢材工业发展等方面也具有积极的作用。
综上所述,JTG D- 公路钢结构桥梁设计规范是我国公路工程领域中非常重要的一项规范,它的制定将对我国公路工程发展产生深远影响。
在未来的实际应用中,需要不断完善和调整规范中的内容,以确保规范的科学性和可行性。
我们有理由相信,通过不断提高公路工程领域的技术水平,为人们出行带来更加安全、高效、舒适的出行体验。
目录一、编制依据 (1)二、编制说明 (1)三、工程概况 (2)(一)工程设计概况 (2)(二)场区地形地貌、地质、水文及气象特征 (5)(三)工程特点 (8)四、施工总体部署 (8)(一)施工组织机构及管理人员配备 (8)(二)质量目标及控制 (9)(三)施工准备 (10)(四)施工现场总平面布置 (11)(五)施工顺序及工期控制 (12)(六)劳动力计划 (14)(七)设备配备计划 (15)(八)材料计划 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
(九)施工测量 (17)五、主要工程项目的施工程序和施工方法 (19)(一)桥梁工程 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
(二)其它 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
(一)质量控制体系 (73)(二)质量保证措施 (74)七、工期保证措施 (81)(一)组织措施 (81)(二)技术措施 (81)八、安全保证措施 (82)(一)安全施工管理目标 (82)(二)组织保证措施 (83)(三)安全管理措施 (83)(四)安全生产责任制 (83)(五)施工用电安全保护措施 (84)(六)高空作业防护 (85)(七)施工机械安全 (86)九、现场文明施工管理 (87)(一)推行施工现场标准化管理。
(87)(二)改善作业条件,保障职工健康。
(87)(三)积极开展建家达标活动。
钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结钢结构桥梁优势:钢结构拥有轻型化、抗震性能好;工业化和装配化程度高、可循环利用等优点;随着大跨桥梁的大规模应用,大量采用钢结构是我国交通基础设施未来发展的必然趋势.钢结构桥梁劣势:钢结构造价偏高;耐腐蚀性能不足等;桥梁造价应综合考虑建设成本、安全耐久、管理养护等各种因素,钢结构桥梁自重较轻,节约了下部结构造价,同时施工速度较快,工期较短。
钢结构耐腐蚀性能不足的问题可采取涂装长效高性能防腐涂料、采用耐候钢等方法解决。
全钢结构含钢箱梁、钢桁梁。
钢混组合梁结构含:钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、波形钢腹板桥梁。
>>>钢桁梁桥案例贵阳高速公路:鸭池河大桥一主跨800m钢桁梁斜拉桥(72+72+76+800+76+72+72)=124Om双塔双索面半漂浮体系的混合梁斜拉桥,边跨为预应力混凝土箱梁,中跨为钢桁梁结构,边中跨比为0.275。
钢桁梁结构采用“N”型桁架,横向两片主桁,中心间距为27.0m,桁高7.0m,节间长度为8.0m。
湖北宜昌至张家界高速公路:白洋长江公路大桥一主跨100Om钢桁梁悬索桥主桥采用单跨100Om双塔钢桁梁悬索桥。
主桁架采用华伦式,中心距36m,桁高7.5m,小节间长度7.5m,两节间设一吊点,4节间作为一节段整体吊装,标准吊装节段长度30m,端吊装节段14.2m,跨中吊装节段10.58m。
>>>钢混组合梁桥材料优势:充分利用钢材和混凝土的材料优势,混凝土提高了钢梁的稳定性。
结构优势:减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。
施工便捷:工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快。
环保节能:大幅减少水泥用量,减小对环境污染。
缺点:存在抗扭刚度较弱、适用跨度不大的缺点。
1、钢板组合梁桥云南某高速公路项目全长107Km,所在区域位于高烈度地震区,基本地震动峰值加速度.3~0.4g,多座桥梁采用30m-50m钢混组合梁通用图设计。
铁路桥梁钢结构设计规范篇一:钢结构天桥规范清单城市钢结构桥梁规范《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69-95)《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T 163-2008)《城市道路与桥梁设计规范》《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ166-2011)《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ 50-2001)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77—98)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《建筑钢结构焊接技术规程》 (JGJ81-2002)《焊缝符号表示法》(GB/T 324-2008)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-99)验收标准:《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB 50205-2001)《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》(JT/T 722-2008)《城市桥梁桥面防水工程技术规程》(CJJ139-2010)《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88)《金属和其它无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》(GB/T9793-1997)相关参考书籍:国际建筑标准设计图集10MR604-1 《城市道路-人行天桥》《钢桥》(第2版),人民交通出版社,徐君兰著。
《钢桥:钢与钢-混组合桥梁概念和结构设计》,人民交通出版社,拉伯特,赫特著。
《桥梁工程高等学校土木工程专业系列材:钢桥构造与设计》,西南交通大学出版设,苏彦江主编。
《美国钢结构设计手册(下册):钢桥部分》,同济大学出版设。
[美] 布洛肯布洛夫,[美] 麦里特编。
《现代钢桥》(上册),人民交通出版社,吴冲主编。
篇二:铁路、水利标准规范TB、TZ铁路、水利标准规范篇三:高速铁路桥梁主要设计原则高速铁路桥梁主要设计原则1. 一般原则为了满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的要求,高速铁路桥梁结构应具有安全舒适,造型简洁,设计标准化,便于施工架设和养护维修的特点,并须具有足够的耐久性和良好的动力性能。
关于连续刚构桥的初步设计姓名:单位:邮编:摘要: 随着社会经济的发展,修建大量的高等级公路已是时代发展的必然要求,高等级公路对于路线的线形指标有着较高的要求,许多对线形适应性高、外形美观、造价合理的桥梁不断被引入和发展,这其中便包含连续刚构桥。
关键词: 连续刚构桥;上部结构;稳定性一、国内连续刚构桥发展我国于1988年开始从国外引入该桥型,1990年建成了国内首座连续刚构桥一主跨180m的广州洛溪大桥(图1.1)。
图1.1 国内首座连续刚构桥——洛溪大桥其后,随着公路建设的迅猛发展,连续刚构桥梁的建设数量呈井喷式增长,取得了举世瞩目的成绩。
据不完全统计,截止2008年,我国国内己建或在建主跨大于200m的连续刚构桥有55座,跨径在100m~200m的之间的连续刚构桥梁百余座,2006年建成的重庆石板坡大桥复线桥主跨更是达到330m ,此桥的独特之处在于主跨跨中部分为一段长108m的钢箱梁。
部分国外主跨跨度超过250m 的预应力混凝土连续刚构见表1.2,国内部分主跨跨径超过200m的预应力混凝土连续刚构桥梁见表1.3。
表1.2部分国外主跨跨径超过250m连续刚构桥梁表1.3部分国内主跨跨径超过200m连续刚构桥梁二、连续刚构桥的特点:(1)连续刚构桥的上部结构具有连续梁桥的受力特点,但由活载引起的跨中区域正弯矩较连续梁桥小。
当桥壤采用双肢薄壁墩时,对壤顶梁段形成多点支撑,对壤顶梁体的负弯矩具有显著的消弯作用。
(2)连续刚构桥具有良好的抗震性能,地震作用下产生的水平地震力可分摊给各个桥缴承受,不需要像连续梁一样设置制动桥墩,或采用价格昂贵的专用抗震支座。
(3)连续刚构桥壤梁固结,省却了大跨连续梁桥的支座,无需进行巨型支座的设计、制造、养护与更换,可节省工程费用。
(4)由于采用壤梁固结,连续刚构便于采用悬臂法施工,避免了连续梁桥施工时进行施工体系转换所需的临时固结措施。
(5)外形美观,由于伸缩缝设置较少,具有良好的行车平顺性。
(6)部分连续刚构桥存在跨中下烧较大现象,如湖北黄石大桥跨中下烧达22.6cm,虎门大桥辅航道桥跨中最大下挠达22.2cm。
且跨中下烧长期增长,结构的长期烧度值远大于设计值,严重影响到这一桥型的进一步发展。
三、连续刚构桥的未来发展(1)上部结构不断轻型化,采用高强混凝土或轻质混凝土,减轻上部结构自重,进而降低对挂篮的要求和基础工程量,以降低工程造价。
(2)在大跨连续刚构桥梁中,使用波形钢腹板代替混凝土腹板,在降低上部结构自重的同时避免混凝土腹板开裂现象。
(3)在连续刚构桥梁初步设计时,对连续刚构桥梁的设计参数进行优化,合理选择连续刚构桥梁的设计参数。
四、桥梁结构设计方案连续刚构桥梁的设计参数众多,在所有的设计参数,并不是所有的设计参数对于其受力性能的影响都相同,在进行优化时,需要选择的参数是那些对结构的受力性能影响较大的参数。
在连续刚构桥梁的设计中,其主桥部分的长度通常是确定的,连续刚构桥梁自身的设计参数主要可分为上部结构参数与下部结构参数两类,本文暂未考虑连续刚构桥梁在静力与地震作用下的环境参数,如不同的温度作用、不同的行波方式与不同的地震波种类等。
上部主梁的截面形式主要有单箱单室与单箱双室两种,根据文献统计资料,目前连续刚构桥梁主梁截面形式以单箱单室为主。
单箱单室连续刚构桥梁的上部结构参数分类如下:1、边中跨比:连续刚构桥梁边跨与中跨的比值。
2、主梁截面形式及尺寸:1)梁底曲线幂次;2)梁闻参数:跨中梁高高跨比、根部梁高高跨比;3)箱梁几何参数:顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、悬臂长度与横隔板尺寸。
3、上部主梁施工节段的划分。
4、上部主梁预应力束的布置:1)纵向预应力钢束的布置;2)横向预应力钢束的布置;3)竖向预应力钢束的布置。
连续刚构桥梁的下部结构参数分类如下:(1)墩截面形式:主要为单肢墩与双肢墩,两种桥增又各分为实心与空心两种;(2)墩布置形式:双肢墩布置间距、墩高比;(3)墩截面尺寸:墩顺桥向与横桥向的宽度、空心墩的墩壁厚;(4)系梁的布置形式。
4、1确定上部结构优化变量连续刚构桥梁的边中跨比值是上部结构的重要设计参数,边中跨比值的选用将会直接影响到梁体内力分布的合理性与施工的方便。
边中跨比值过大,将会使边跨的整体刚度偏小,从而导致边跨主梁的应力与烧度不易控制,过大的边中跨比值还会增加边跨支架现绕段的长度,带来施工上的不便;边中跨比值过小,则会不利于连续刚构桥梁的悬臂施工饶筑,甚至会导致过渡桥墩的墩顶支座出现负反力。
合理的边中跨比值应能使桥梁具有良好受力性能的同时也便于施工。
因此边中跨比值应作为连续刚构桥梁优化时的优化变量。
连续刚构沿顺桥向一般釆用变高度的箱梁截面形式,梁体高度沿纵桥向的变化曲线可以是抛物线、圆曲线以及样条曲线,由于抛物线的形状与梁体在恒载作用下的弯矩图具有相同的变化规律,连续刚构桥梁的梁底曲线常釆用抛物线。
采用高次抛物线可以有效的降低根部至跨中部分梁段的梁高,减轻结构的自重,从而降低基础的工程量,但研究表明当采用较高的抛物线次数时,会造成主梁1/4跨径处与1/8跨径处的主拉应力过大。
当采用次数较低的抛物线时,会增加结构的自重与基础的工程量,同时底板崩裂的风险也会随着所采用抛物线次数的降低而增加。
因而梁底曲线幂次应作为连续刚构桥梁优化时的优化变量。
连续刚构桥梁墩顶负弯矩的绝对值较跨中正弯矩值大,同时连续刚构桥梁多釆用悬臂浇筑施工,该施工方法会在墩顶形成更大的墩顶负弯矩,上述受力特性决定了连续刚构桥梁的墩顶梁高大于跨中梁高。
研究表明根部梁高的高跨比与跨中梁高的高跨比对于主梁在汽车荷载下的冲击作用、主梁抗裂性能、主梁的强度和烧度等都具有较为显著的影响。
因而主梁的根部与跨中梁高与主跨的高跨比应作为连续刚构桥梁优化时的优化变量。
箱梁的顶板厚度主要考虑两个方面的因素,一是箱梁在活载作用下的横向弯矩和剪力,二是顶板预应力钢束布置的构造要求。
据统计,在现有连续刚构桥梁的设计中,顶板厚度沿顺桥向一般为等厚,厚度变化范围为25cm-28cm,变化范围不大,可考虑为优化常量。
连续刚构桥梁箱梁底板的设计主要考虑梁体自身在箱梁底板产生的作用效应、施工荷载、跨中箱梁底板合拢束布置的构造要求。
箱梁底板厚度沿顺桥向的变化规律一般与梁底曲线幕次相同,根据构造要求确定了跨中的底板厚度时,梁体沿顺桥向各部位箱梁的底板厚度亦可确定。
因此,箱梁的底板厚度可视作优化常量。
连续刚构桥梁箱梁腹板为适应竖向剪应力与扭转剪应力沿顺桥向的变化,从跨中至墩顶逐渐变厚。
根据统计,箱梁跨中腹板厚度一般根据构造要求取为40cm-50cm,其值在优化设计时可视为优化常量。
目前大跨连续刚构桥梁的修筑多釆用悬臂施工法,而不同形式上部主梁施工节段的划分,将会对上部主梁纵向预应力钢束的布置形式产生影响,从而直接影响连续刚构桥梁施工期间与成桥后的受力,虽然目前还未有关于连续刚构桥梁施工节段划分对桥梁受力影响的研究,但上部主梁的节段划分应与预应力钢束的纵向布置一起作为优化变量。
对于上部主梁截面较宽的连续刚构桥梁,为克服腹板处较大的横向负弯矩与截面横向跨中的横向正弯矩,需布置横向预应力钢束,为克服腹板较大的主拉应力,需在腹板中布置竖向预应力钢筋。
上述两种预应力钢筋的布置在截面宽度与高度确定的条件下变化并不大,在优化时可作为优化常量。
综上所述,连续刚构的上部设计参数中,对于边中跨比、根部梁高的高跨比、跨中梁高的高跨比、梁底曲线的幕次、施工节段划分方式以及纵向预应力钢束布置在优化时作为优化变量,其余设计参数在优化时可视为优化常量。
4.2确定下部结构优化变量连续刚构桥墩的截面常用类型有单肢实心、单肢空心、双肢实心及双肢空心四类,连续刚构桥缴的截面尺寸对于桥梁在施工与使用期间的受力性能有着重要的影响,主要体现在以下几个方面:(1)为了适应梁体纵桥向由于温度变化、混凝土的收缩徐变等引起的变形,桥墩应具有适当的纵向抗推刚度,抗推刚度对温度作用与混凝土收缩徐变作用下的受力影响较大,而桥墩的抗推刚度在桥墩高度一定时,截面惯性矩的大小与桥缴的截面尺寸有着直接关系。
(2)为抵抗横桥向的风荷载,减小偏载引起的横向位移,提高行车的舒适性,桥墩应具有较大的横向刚度,桥墩的横向刚度同样与桥墩的截面尺寸相关。
(3)对于采用悬臂法施工的连续刚构桥梁,施工期间横向风荷载对桥梁的稳定均起控制作用,应尽量减小桥壤横向的迎风面积。
因桥墩的截面尺寸对连续刚构桥梁施工和使用期间的受力影响较大,除桥墩的横桥向尺寸外,其余桥墩截面的参数在优化中应视为优化变量,这些优化变量包含顺桥向尺寸、空心墩的墩厚。
桥墩沿横桥向的宽度视为优化常量的原因是其尺寸常根据箱梁底板宽度加上挡块尺寸确定。
对于双肢薄壁墩连续刚构桥梁,当采用悬臂施工时,要求双肢薄壁墩具备一定的抗弯与抗扭刚度,而双肢薄壁墩的间距对于桥墩顺桥向的抗弯刚度影响很大,因而有必要将双肢薄壁墩连续刚构桥的双肢间距作为优化变量。
据研究,当双肢薄壁墩的墩高在60m-110m,可设1道横系梁,墩高高于110m 时,可设1-2道横系梁,过多的横系梁对于双薄壁墩的受力不利,对于桥墩的稳定性也并非有利。
因此,在双薄壁墩连续刚构桥梁优化时,只需根据墩高和构造要求设置1-2道横系梁,并无必要将横系梁的布置方式作为优化变量。
五、总结本文通过对连续刚构桥梁优化要素的分析,得出连续刚构的上部设计参数中,边中跨比、根部梁高的高跨比、跨中梁高的高跨比、梁底曲线的幂次、施工节段的划分方式、纵向预应力钢筋的布置作为优化变量,其余设计参数在优化时可视为优化常量;连续刚构的下部设计参数中,以桥墩的顺桥向尺寸、双肢薄壁间距、墩壁厚度作为优化变量,其余参数除桥壤壤高比单独研究外,均作为优化常量。