预应力砼连续刚构桥总体设计概述
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连续刚构桥设计⽅法连续刚构桥设计概述⼀、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。
结合实例研究连续刚构桥跨中下挠问题的起因及预防栗勇王鑫(北京市市政工程设计研究总院 100082)[摘要]连续刚构桥是我国桥梁工程中最常用的结构形式之一,已建此类桥梁普遍出现了跨中下挠过大的病害。
以一实桥为工程背景,从控制弹性挠度不足、施工原因导致的有效预应力的降低、预应力摩阻损失、结构开裂、施工超方以及活载长期作用等方面,讨论了各因素对跨中下挠的影响程度。
通过对一些设计指标的控制、必要的构造措施以及合理施工方式的采取来降低和消除可能出现的病害。
[关键词]连续刚构桥跨中下挠弹性挠度预应力结构开裂施工超方引言连续刚构桥多为预应力混凝土结构,主梁为薄壁箱梁。
该种桥型以其结构刚度大、行车平顺舒适、伸缩缝少和养护简便等一系列优点,备受业主、设计单位和施工单位的欢迎。
从20世纪70年代起,预应力混凝土连续刚构桥在我国得到了迅速发展和广泛应用。
目前在跨径40~150m 范围内,预应力混凝土连续刚构桥已经成为主要桥型之一。
然而,随着预应力混凝土连续刚构桥在我国各地的广泛应用,有关该种桥型的病害报告也越来越多,主要有跨中下挠过大、腹板斜裂缝、底板裂缝等。
其中主跨跨中的持续下挠已经成为国内大跨径连续刚构桥的一种普遍现象,跨中下挠的同时往往伴随着梁体腹板斜裂缝甚至底板横向裂缝的出现,不但给桥面行车带来不便,对结构本身来说也是很大的安全隐患[1]。
本文以烂柴湾大桥为背景,分析跨中下挠问题可能存在的成因,并给出相应预防措施,为今后类似工程的设计、施工提供参考。
1 工程概况烂柴湾大桥主桥上部构造为70m+3×120m+70m五跨预应力混凝土连续刚构,引桥为1×45m 预应力混凝土简支箱梁桥。
结构总体布置见图1。
图1 烂柴湾大桥立面布置(单位:cm)主梁采用单箱单室大悬臂变截面PC连续箱梁,两端及中跨跨中梁高2.8m(1/42.9中跨),主墩墩顶根部梁高7.5m(1/16根部),梁高按1.8次抛物线变化。
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。
预应力混凝土连续刚构桥的回顾与展望张继尧史方华(浙江省交通规划设计研究院)摘要:本文介绍了预应力混凝土连续刚构桥的特点及其发展史,下沙大桥在此类结构中的地位,并对预应力混凝土连续刚构桥的发展趋势谈了几点想法。
关键词:连续刚构连续梁组合体系新材料新工艺耐久性预应力混凝土连续刚构桥既有连续梁桥结构体系的特点:具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简易、抗震能力强等优点,而且具有T形刚构桥更有利于悬臂浇注、有利于机械化施工、有利于向更大跨径方向发展。
预应力混凝土连续梁桥的跨径在150m以下具有很大的竞争力,因为更大的跨度,采用特大吨位的支座使桥梁支座的养护或更换带来麻烦和困难。
带挂梁的T形刚构桥或带铰的T形刚构桥在施工中进行悬臂浇注或悬臂拼装无需体系转换,不但施工方便,而且受力明确,但是悬臂端竖向位移或铰上竖向转角不连续,不但使行车顺适性较差,对铰的设置与养护亦较困难。
预应力混凝土连续刚构桥整体刚度较大;梁、墩固结可减小墩身及基础的工程数量;利用墩的柔度,减少上部结构弯矩,以减小建筑高度,而且抗震性能好。
地震水平力可以有桥墩分担,由于桥墩和主梁固结,由地震水平力在桥墩下端产生弯矩较小。
由于是高度超静定,应力产生重分配,可以减小瞬时破坏的可能性。
它的主要受力特征:由于桥墩与主梁刚结,由温度变化、预应力、徐变和收缩产生次内力,将在桥墩基础作用有水平力。
1964年修建的联邦德国本道夫桥,主跨208m,已初步体现T形刚构与连续梁体系相结合的布置,而且T形刚构的粗大桥墩已被薄型柔性墩所代替,这是世界上最早的大跨径连续刚构桥(带铰)。
之后,日本在1972年修建了主跨230m的浦户大桥,继而又建成了主跨236m的彦岛大桥和主跨240m的滨名大桥。
日本所建的几座也都是带铰的连续刚构桥。
1979年,巴拉圭建成了主跨达270m的带铰连续刚构桥(Asuncion 桥)。
1997年,加拿大建成了跨径组成为165+43×250+165m的多跨带挂梁的T构(Confederation桥)。
xx 大桥设计说明一、 设计依据(1) 《公路工程技术标准》JTG B01-2003; (2) 《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;(3) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004; (4)《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007; 二、结构设计(一) 总体布置本桥由主桥及引桥两部分组成,主桥长170m ,引桥全70m ,全桥长310m 。
主桥:为50m+70m+50m 预应力混凝土连续刚构桥。
引桥:为预应力混凝土空心板。
(二) 桥型结构主桥上部为三跨预应力混凝土连续刚构体系,孔径布置50m+70m+50m ,变截面单箱双室,垂直腹板。
单箱顶宽20m ,底宽12m ,翼缘板长4m ,支点处梁高3.6m ,跨中梁高1.5m (梁高指边腹板外侧处)。
腹板等厚50cm ,底板变厚度50cm (支点)~25cm (跨中),箱梁自根部至跨中梁高及底板厚按抛物线变化,仅在支点和墩顶处设横隔板。
箱梁顶面设1.5%双向横坡,腹板上方设通气孔。
4号和5号主墩0号块边跨一侧箱梁每室底板上设一检修预留孔,全桥共计4个预留孔。
全桥共分42个箱梁节段。
三、主桥施工箱梁施工主要采用挂篮悬浇。
主桥分两个“T ”单元,设计暂按两个“T ”单元同时施工考虑,全桥共需4幅挂篮(施工单位自行设计)。
基于本桥下部结构为双薄壁墩,双排桩基础的结构形式,为保证施工状态时下构安全,要求箱梁悬浇施工必须严格做到均衡、对称,确保施工安全。
箱梁各阶段内力与施工方法、施工程序密切相关,因此箱梁施工及施工组织设计必须按本设计图示的施工程序进行,同时满足其他设计要求。
不可随意变更施工程序和方式,否则应进行重新设计。
1、箱梁0号节段采用托架现浇。
在4、5号主墩两侧搭支架及临时支撑钢管,立模浇筑0号块。
0号块托架拼装必须保证有足够的强度和刚度,为防止支架不均匀沉降导致箱梁混凝土开裂,要求预压托架,观测变形,待非弹性变形消除后,方能浇筑0号块。
连续刚构桥工程设计方案第一章概述1.1 地质条件图1-1 桥址纵断面图1.2 主要技术指标桥面净宽:2×12m+0.5m (分离式)设计荷载:公路-I级行车速度:80km/h桥面横坡:2%通航要求:无温度:最高年平均温度34℃,最低年平均温度-10℃。
1.3 设计规范及标准1、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)。
2、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)。
3、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)。
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
5、《公路桥涵圬工设计规范》(JTG D61-2005)第二章方案比选2.1 概述桥式方案比选是初步设计阶段的工作重点,一般要进行多个方案比较。
各方案均要求提供桥式布置图,图上必须标明桥跨位置,高程布置,上、下部结构形式及工程数量。
对推荐方案,还要提供上、下部结构的结构布置图,以及一些主要的及特殊部位的细节处理图。
设计方案的评价和比较,要全面考虑各项指标,综合分析每一方案的优缺点,最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。
有时,占优势的方案还应吸取其他方案的优点进一步加以改善。
2.2 比选原则设计从安全性、技术适用性、施工难度、设计施工周期、经济性、实用性和观赏性等几方面对各比选方案进行评比,其中安全性为主要因素。
2.3 比选方案根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位地质地形条件,拟定了三个比选方案:方案一:预应力混凝土连续刚构桥方案二:上承式钢管混凝土拱桥方案三:独塔斜拉桥2.3.1预应力混凝土连续刚构桥1.结构受力特点⑴在高墩大跨径桥梁中,与其它结构体系比较,预应力混凝土连续刚构桥常成为最佳的桥型方案。
⑵预应力砼充分发挥了高强材料的特性,具有强度高、刚度大、变形小以及抗裂性能好的优点。
⑶结构伸缩缝数量少,高速行车平顺舒适,维修工作量小,维护简单。
桥梁工程连续刚构梁技术分析摘要本文将对桥梁工程连续刚构梁技术进行分析,探讨预应力砼连续梁(刚构)合拢施工技术和下承式特大型宽桥面混凝土鱼脊连续梁桥的超高差、超长、超大吨位预应力钢束施工关键技术。
对连续刚构桥梁的施工工艺、线形控制、内力监测等方面进行综合分析,为相关工程提供一定的参考和指导。
关键词:桥梁工程;连续刚构梁;技术分析;结构设计;施工管理1 引言随着社会经济的不断发展和交通运输需求的增加,对于桥梁工程的要求也越来越高,因此对连续刚构梁技术进行深入的分析和研究具有重要的意义。
本文旨在对桥梁工程中连续刚构梁技术进行全面的分析和探讨,以期为相关工程实践提供理论支持和实际指导。
在实际工程中,连续刚构梁技术也面临诸多挑战和问题,如施工过程中的线形控制、内力监测、结构释放温度力协调等技术难题。
通过对连续刚构梁技术存在的问题和挑战进行深入剖析,寻求解决之道,为工程实践提供技术支持和指导。
2 连续刚构梁技术概述2.1 连续刚构梁的概念连续刚构梁是桥梁工程中常见的一种结构形式,具有独特的设计特点和施工要求。
该结构在大跨度桥梁中得到广泛应用,其设计和施工技术对于保证桥梁的安全性和稳定性至关重要。
连续刚构梁的概念主要包括结构形式、受力特点和设计原则等方面的内容,在桥梁工程中,连续刚构梁的设计需要考虑到各种荷载作用下的结构响应,以及在施工过程中如何有效控制结构的变形和裂缝的发生。
对连续刚构梁的定义和基本特点进行深入的分析和阐述,有助于工程师和设计者更好地理解和应用这一结构形式,提高桥梁工程的设计水平和施工质量。
2.2 连续刚构梁的适用条件连续刚构梁是一种常用于大跨径桥梁工程的结构形式,其适用条件主要包括以下几个方面。
适用于跨度较大的桥梁工程,例如大跨径连续刚构桥梁。
适用于需要考虑结构稳定性和承载能力的工程,如高墩大跨度连续刚构桥梁。
连续刚构梁还适用于需要考虑桥梁施工工艺和线形控制的工程,如山西中南部铁路刚构连续梁设计。
先简支后连续刚构桥梁设计概要摘要: 为了保证行车舒适,结构耐久适用,山区高速公路目前常运用预应力砼T梁先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系。
本文依据工程实例,对预应力砼T梁连续—刚构混合结构在T梁预制、安装、固结墩施工方法进行了论述,并提出了可供同类工程参考借鉴的重点和注意事项。
关键词:预应力砼T梁连续刚构施工技术1、工程概况简支梁桥因受力明确、构造简单,上部结构集中预制可预制化、标准化生产,施工方便,工期短;但简支梁桥也存在很大的缺陷,跨中弯矩较大,致使梁的截面尺寸和自重明显偏大,较不经济,同时行车也不舒适。
与简支梁桥相比,连续刚构桥无断点,行车舒适,且由于墩顶存在负弯矩,使跨中正弯矩值明显减少,从而减少材料用量及结构自重,相对经济合理;但是传统连续刚构桥,施工工艺繁琐且工期较长。
为解决这个矛盾,一种综合简支梁桥和连续刚构梁桥优点的桥型——先简支后连续刚构粱桥诞生了。
先简支后连续刚构桥有明显的优点:(1)桥面连续,行车安全舒适;(2)也可工厂化大规模生产,保证质量,缩短工期。
在山区高速公路的桥型选择中,因墩高抗推刚度小,先简支后连续刚构梁桥可采用墩梁固结,下部结构的尺寸也可以减小,相应的造价也会减少,所以该桥型越来越受到桥梁工程师的重视。
2受力分析及优化设计本文以某连续刚构T梁桥的30mT梁为例,简要谈谈先简支后连续刚构桥梁的结构、受力及优化设计。
2、1结构分析(1)该结构由预制梁段、现浇梁段两部分组成;(2)预制T 粱先简支于墩顶,然后与墩顶预留钢筋锚固形成墩梁固结的过程即为体系转变过程;(3)体系转换后,墩顶湿接缝在纵、横、竖向分别连接两跨T梁、同跨T粱的端横隔梁及盖梁和T梁。
2、2受力分析对比简支梁桥和连续刚构桥的弯矩和剪力图可得:(1)连续刚构桥的墩顶处承受最大的负弯矩;(2)墩顶的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力要大。
墩顶湿按缝承受着最大弯矩和最大剪力,为连续刚构梁桥的最危险截面之一,设计及施工时。
摘要 (II)Abstract (II)绪论 (1)1上部结构设计概述 (3)1.1设计基本资料 (3)1.2 截面形式及截面尺寸拟定 (4)1.3毛截面几何特性计算 (5)2 上部结构内力计算 (9)2.1 单元划分 (9)2.2 恒载内力计算 (10)2.3 温度及墩台基础沉降次内力计算 (11)2.4 收缩次内力 (15)2.5 活载组合内力计算 (16)2.6 内力组合 (18)3 预应力钢束的估算与布置 (24)3.1 计算原理 (24)3.2预应力钢束的估算 (27)3.3 预应力钢束布置 (29)3.4预应力损失计算 (32)4 普通钢筋估算 (37)5 强度验算 (39)6 应力、变形验算 (41)6.1基本原理 (41)6.2施工阶段应力验算 (41)6.3 使用阶段应力验算 (47)6.4 挠度的计算与验算预拱度的设计 (57)7 桥墩的计算 (60)7.1 设计资料 (60)7.2 墩柱计算 (61)8 钻孔灌注桩计算 (65)8.1 荷载计算 (65)8.2 桩长计算 (66)8.3 桩的内力计算(m法) (66)8.4 桩顶纵向水平位移验算与桩身材料截面强度验算 (69)结束语 (72)致谢 (73)参考文献 (74)根据设计任务书要求和设计规范的规定,本着“安全、适用、经济、美观”八字原则,对平南高速公路D匝道桥第三联进行了设计。
该桥上部为四跨预应力混凝土连续梁桥,均为30m。
桥基础为二根桩单排布置。
第一章进行上部结构的计算。
对30m跨径采用刚性铰接板法计算出跨中和1/4跨的荷载横向分布系数,支点的用杠杆法计算出。
根据恒载和活载的两种组合进行了配筋,按新规范进行了预应力损失的计算,按短暂和持久状态进行了应力验算。
并对30m跨径的用桥梁博士软件进行了配筋和应力验算。
第二章进行下部结构的计算,主要包括了盖梁和桩基础的计算。
盖梁活载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法,非对称布置时采用偏心受压法进行计算。
目录第一章绪论 (1)§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况 (1)§1.2 PC连续刚构桥设计参数优化的目的和意义 (6)§1.3 主要研究内容 (7)第二章工程结构优化基础 (8)§2.1 概述 (8)§2.2 优化分析原理与方法 (9)§2.3 本章小结 (13)第三章PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化 (14)§3.1 数值分析 (14)§3.2 参数优化分析 (26)§3.3 比较分析 (37)§3.4 本章小结 (38)第四章箱梁优化分析 (39)§4.1 箱梁截面概述 (39)§4.2 箱梁细部优化分析 (42)§4.2 箱梁高度优化分析 (43)§4.3 本章小结 (51)第五章PC连续刚构经济分孔 (52)§5.1 既有PC连续刚构桥孔跨比分析 (52)§5.2 经济分孔分析 (54)§5.3 本章小结 (55)第六章连续刚构桥预应力优化设计 (56)§6.1 概述 (56)§6.2 预应力优化设计 (56)§6.3 算例分析 (62)§6.4 本章小结 (64)第七章结论与讨论 (65)§7.1 主要结论 (65)§7.2 讨论 (65)参考文献 (66)致谢 (68)第一章绪论§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况一、概述随着国民经济及现代化交通运输事业的快速发展,大跨度桥梁日益增多。
大跨径预应力连续刚构桥正适应了桥梁建设的需要。
预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。
连续梁桥是一种古老的结构体系,它具有变形小,结构刚度好,行车平顺舒适,伸缩缝少,养护简单,抗震能力强等优点。
但由于施工方法限制,50年前的连续梁跨径均在百米以下,随着悬臂、悬拼等施工方法的出现,产生了T型刚构。
价值工程1工程概况澜沧江特大桥位于国家高速公路网云南省墨江至临沧高速公路,为跨越澜沧江而设。
桥址区河道总体较为顺直,两岸近似呈对称宽缓的“U ”字型。
桥位上游11km 处为大朝山电站,下游143km 处为糯扎渡电站。
桥位处地层为卵石、粉质粘土、碎石,下伏基岩为板岩。
主桥立面布置见图1。
2方案比选对于本桥而言,控制因素主要为跨越澜沧江。
综合考虑地形、地貌及河流情况,确定主跨为180m ,为连续刚构桥的适用跨径[1]。
桥型确定后,提出两种桥跨方案进行研究。
方案1:标准三跨连续刚构,桥跨布置为(100+180+100)m ,过渡墩高75m ,边跨现浇段长9m 。
方案2:不等跨连续刚构,桥跨布置为(57+140+180+140+57)m ,过渡墩高29m ,边跨现浇段长6m 。
桥位处江水清澈碧绿,两岸植被茂盛,自然风景秀丽;桥梁位于库区,有游船通行;桥梁为全线最大跨径桥梁。
基于以上三点原因,在方案选择时我们更为重视景观效果。
方案1边跨现浇段施工难度大,且引桥桥墩密集,影响全桥的景观效果。
方案2边跨现浇段施工采用落地支架,施工难度小,质量容易保证,且从中跨到次中跨再到引桥,跨径依次渐变,景观效果好。
经综合比选,最终采用方案2。
3主桥设计3.1上部结构主桥由两个100m 的小T 和两个180m 的大T 组成对称结构,总长574m 。
单箱单室断面,箱梁顶宽12.5m ,底宽7m ,顶板厚度30cm ,腹板厚度70~50cm ,梁高及底板厚度均按1.6次抛物线变化。
大T 箱梁根部梁高11m ,跨中梁高3.5m ,底板厚度130~32cm 。
小T 箱梁根部梁高7m ,跨中梁高3.5m ,底板厚度80~32cm 。
悬浇节段长3~4.5m 。
大T 共有22个悬浇节段,最大节段混凝土重220t ;小T 共有12个悬浇节段,最大节段混凝土重160t 。
箱梁典型截面见图2。
主要工程数量指标如下:箱梁采用C55混凝土,混凝土用量22864m 3;钢绞线用量1376t ,每方混凝土钢绞线用量60kg ;钢筋用量3271t ,每方混凝土钢筋用量143kg 。
连续刚构桥梁设计说明(完整版)1技术标准及设计规范1.1技术标准(1)公路等级:高速公路(2)设计速度:主线100km/h(3)路基宽度:整体式26米(4)荷载等级:公路-Ⅰ级(5)分离式桥梁宽度:宽度12.85米(6)设计洪水频率:1/100(大桥)(7)场地环境类别:I类(8)地震动峰值加速度:0.05g(9)设计使用年限:100年(10)设计基准期:100年(11)设计安全等级:一级(12)通航等级:无规划1.2设计规范(1)《公路工程技术标准》(JTG B01-2014);(2)《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分);(3)《公路勘测规范》(JTG C10-2007);(4)《公路工程地质勘查规范》(JTG C20-2011);(5)《公路路线设计规范》(JTG D20-2017);(6)《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2015);(7)《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》(JTG/T3310-2019);(8)《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015);(9)《公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005);(10)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018);(11)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363-2019);(12)《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T2231-01-2020)(13)《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)(14)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T3360-01-2018)(15)《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2019)(16)《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》(JT/T327-2016)(17)《混凝土耐久性设计规范》(GB/T50476-2019)2主要材料2.1混凝土桥梁结构用混凝土可采用桥梁高性能混凝土,其矿物掺合料、化学外加剂、配合比设计、施工工艺、养护与验收等技术要求可参照四川省公路工程技术指南《桥梁高性能混凝土制备与应用技术指南》(SCGF51-2010)执行。
洪屋涡特大桥主桥(106+182+106)m连续刚构总体设计摘要洪屋涡特大桥是广深沿江高速公路东莞段重点控制工程之一,主桥是一座(106+182+106)m连续刚构,该桥位于曲线r=1500m 上,墩高18.7m,属大跨曲线矮墩连续刚构桥,设计中减小桥墩纵向刚度的措施做了一些研究。
本文主要介绍该主桥的总体设计。
关键词曲线矮墩连续刚构桥墩纵向刚度总体设计中图分类号:u448.23文献标识码: a 文章编号:一、工程概况洪屋涡特大桥是东莞麻涌长安高速公路(广深沿江高速公路东莞段)的重点桥梁工程,北侧位于东莞市洪梅镇,跨越洪屋涡水道(太阳洲东海水道),南侧直通沙田镇。
主桥线位位于r=1500m圆曲线上,桥址处河道垂直宽度约170m,顺桥轴线水面宽约200m。
大桥通航净空按vi级航道设计,通航净空为宽×高=160×10m(斜交),主桥为:(106+182+106)m预应力混凝土连续刚构,主桥全长394m。
洪屋涡特大桥实景见图一。
图一洪屋涡特大桥实景二、主要技术标准1、公路等级:高速公路,双向八车道2、桥面宽度: 2×19.85m3、荷载等级:公路-i级4、设计时速:100km/h5、设计洪水频率:1/3006、设计通航水位:h5%=3.07m7、设计基本风速:v10%=31.3m/s8、船舶吨级dwt:1000t内河船舶9、通航标准:国家vi级航道,通航净空为宽×高=160×10m(斜交)10、地震动峰值加速度:0.1g(对应地震基本烈度vii度)三、主桥总体设计3.1主桥桥型选择太阳洲东海(洪屋涡水道)为内河vi级航道,根据通航标准航道净宽为25m,通航净高为6m。
洪屋涡水道是东莞水道口门段右侧汇入的一条主要汊道,现有航道水深超过3.0m,洪梅镇和东莞港务管理局已将下游规划为5000吨级码头港区航道,桥位处通航等级定为1000吨江海轮。
由于洪屋涡水道河道弯曲,桥位处线路位于曲线上,而洪屋涡水道水面不宽,斜交25°,通航条件复杂,委托论证后,通航净空定为2-126×10m(单孔双向,一个主通航孔)。
预应力砼连续刚构桥总体设计概述
摘要:本文结合工程设计经验,简要阐述预应力砼连续刚构桥的设计原则截、面尺寸的确定、预应力钢束的布置及桥墩的设计,并对可能出现的病害提出一些经验措施。
关键词:连续刚构;截面尺寸;预应力体系;桥墩设计
连续刚构作为一种轻型桥梁,由于其结构美观、受力合理、行车平稳舒适、易养护、费用低等优点,在我国桥梁建设中被广泛采用。
1、连续刚构桥的特点
连续刚构桥是在t构和连续梁的基础上演变而来,其结构特点是梁体连续,墩梁固结。
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型钢构不设支座,不需要转换体系的优点。
构造简单,施工方便。
连续刚构桥的主梁与桥墩固结,上、下部结构协同受力,使得墩顶处箱梁截面的负弯矩减小,有利于减少梁高;桥墩高而柔,顺桥向抗推刚度小,能有效的减少温度和混凝土收缩、徐变的影响;结构整体性能好,抗震性能优,顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度大,能满足特大跨径桥梁的受力要求。
2、孔跨布置
预应力砼连续刚构桥主跨跨径超过200m后,不仅主梁因梁高较大而产生恒载过大、受力不好,而且经济指标也不好。
连续刚构桥的边中跨比一般取0.52~0.58较为合适,以保证结构在最不利荷载作用下边墩支座不会出现负反力。
有时受地形或其他条件限制,
可能出现很小的边跨,对桥墩和主梁受力不利,设计有下述两种处理措施:
(1)当小边跨梁端的负反力较大,难以消除时,采用基础锚碇的方法平衡负反力。
例如:贵州省关兴公路落拉河大桥,孔跨布置为40m+166.5m+97m。
40m小边跨采用大截面等高度箱梁,并在梁端布置4排预应力锚杆。
锚杆锚入基岩内10m,在梁顶张拉。
(2)当小边跨跨径不是很小时,采用大、小t和调整边跨构造尺寸的方法协调恒载分布,以改善边主墩的受力。
例如云南省三界怒江大桥,孔跨布置为55+138+95m。
设计采取的协调措施是:主桥由一个100m小t和一个176m大t组成,使小边跨端部不出现负反力。
3、主梁的构造与尺寸
连续刚构桥一般都采用变高度箱型断面,箱型断面具有较好的整体性,较大的结构刚度,承受正负弯矩、抗剪能力强,各部分结构受力明确的特点。
本文仅对箱型断面进行论述。
3.1箱梁高度
早期设计的连续刚构桥,主梁根部高度多为l/18~l/20。
近年连续刚构桥出现了一些病害,主要是箱梁腹板产生斜裂缝和跨中挠度过大,箱梁根部高度有增大的趋势,大约在l/16~l/17之间。
主梁跨中梁高多为l/35~l/60。
考虑到施工因素,跨中梁高一般宜不小于1.8m,多以2m以上控制。
3.2箱梁的顶、底板和腹板厚度
根据箱的宽度和是否布置横向预应力筋,顶板跨中厚度在25cm~35cm 之间变化。
一般情况下不小于25cm。
0号梁段和边跨现浇段梁端的顶板应加厚,一般加厚至50~70cm。
顶板两侧的根部要布置承托,其尺寸应根据顶板预应力钢束构造要求确定。
跨中底板厚度一般取25~35cm。
主梁根部底板厚度一般取根部梁高的1/8~1/10。
0号梁段底板应加厚,一般取根部梁高的1/6~1/7。
边跨现浇段梁端的底板厚度应按端横隔板的构造要求确定。
腹板厚度主要取决于布置预应力筋和浇注砼必要的间隙等构造
要求。
从箱梁根部至跨中,根据跨径的大小,可分为不同厚度的二段或三段,一般在80~40cm之间取值。
边跨主梁端部附近应结合端横隔板设计,加大腹板厚度,并设置一渐变段与一般梁段的腹板衔接。
3.3箱梁横隔板
通常的做法是,在0号梁段对应于主墩墩柱位置布置横隔板,其厚度与桥墩两壁的厚度一致;另外还在边跨支承处布置端横隔板,其厚度可根据边跨跨径的大小,在0.8~2m 之间取值。
当箱梁较宽时,为了减小底板钢束径向力的不利影响,可在主梁跨中布置横隔板。
当边跨跨径较大,箱梁较窄时,为了提高梁端支承的抗扭能力,必要时可将端横隔板延伸至箱外,梁端支承相应移至腹板之外。
在拟定箱梁断面尺寸时,要充分考虑箱梁的受力特点,在受力复杂且难以掌握受力状态的区域,应特别注意构造设计,如采取增大断面尺寸,增加普通钢筋的含筋率和有效配置预应力钢束等措施,
确保主梁构造和结构的实际受力要求相符合。
4、预应力体系
4.1纵向预应力钢束
目前箱梁趋向轻型化,预应力束应尽量采用大吨位,大吨位预应力体系所需布束面积少,布置简单,受力明确。
顶、底板纵向预应力束应尽量靠近腹板位置布设,这样可以尽快将预应力传递到全断面,也有利于减少在传递过程中因局部预应力产生的不利影响。
增加纵向预应力下弯束。
由于竖向预应力的施工质量很难完全达到设计要求,适当增设腹板下弯束,对克服腹板内的主拉应力和剪应力有利,同时下弯束应弯至截面高度的2/3以下。
按全预应力构件设计时,最不利荷载组合下,正截面最大压应力不宜大于规范限值的0.9倍,最小压应力储备应控制在1mpa左右。
4.2竖向预应力钢束
适当的配置竖向预应力束,与纵向预应力束配合使用,可控制箱梁的主拉应力。
一般情况下,竖向预应力宜作为安全储备,不参与主拉应力计算,必要时,可考虑0.5倍的竖向预应力效应。
对于跨径较大的桥梁,梁高大于6m的梁段竖向预应力宜采用钢绞线。
采用精轧螺纹钢筋时应明确要求采用二次张拉工艺,以保证其有效性。
4.3横向预应力钢束
对于宽翼缘或是较宽的箱梁而言,布设横向预应力束是很有必要的。
横向预应力束采用扁锚体系,采用一端张拉一端轧花固定的锚
固方式,有条件时应两端交叉锚固。
总之,为了使箱梁混凝土始终处于受压状态,在箱梁中应尽量设置三向预应力,以确保桥梁的耐久性。
5、主墩的构造与尺寸
主墩的设置原则是在满足抗弯、抗压强度和压杆稳定的前提下,桥墩应具有较小的抗推刚度,使温度、砼收缩、徐变和顺桥向地震的不利影响降至最低限度。
在墩柱较矮(一般在20~30m之间)的情况下,双柱柔性墩是最好的结构形式。
它提供的反力能削弱梁体的力矩峰值,双柱之间保持一定的距离,构成很大的整体抗弯刚度。
同时其纵向抗推刚度较小,可减少墩柱对中跨梁体的约束。
当主跨l≥120m 时,墩身宜采用箱形断面。
箱壁顺桥向厚度一般可取墩柱横向宽度的1/12~1/14;箱壁横桥向厚度,一般大于顺桥向壁厚30~40cm。
箱内不设或设置少量横隔板。
有的桥为了减小施工阶段的墩身应力,提高稳定安全系数,墩身下段做成实体,上段为箱形断面。
当主跨l在80m~120m 之间时,可采用实体双柱式,顺桥向厚度约为60cm~150cm。
墩身断面常用矩形和工字形。
跨径小于80m 时,可采用单柱式箱形断面墩身。
当跨径较大,桥墩较高时,为了提高墩身的稳定安全系数,在双柱之间设置横系梁。
横系梁的高度一般为100cm~200cm。
经计算,如果使用阶段不需要横系梁,可以按临时构件设计,例如用钢结构,
全桥合拢后便可拆除。
6、结束语
近年来,预应力砼连续刚构桥在我国发展迅速,但是随着桥跨的不断增大,这类桥梁在使用中跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等问题日益凸显,甚至危及行车安全。
这就要求我们在平时的设计工作中,总结经验教训,扬长避短,努力提高桥梁的设计质量和使用寿命。
参考文献:
[1] jtg d62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
[2] 范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社,1999
[3] 王文涛.刚构连续箱梁桥梁.北京:人民交通出版社,1997。