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简支变连续箱梁上部结构设计

文章编号:1009-6825(2012)34-0200-03简支变连续箱梁上部结构设计收稿日期:2012-09-24作者简介:廖宜波(1979-),男,工程师廖宜波(山西省交通规划勘察设计院,山西太原030012)摘要:以3-30m 预应力混凝土简支变连续箱梁为例,对简支变连续箱梁的计算分析和设计要点做了较为详细的阐述,并总结了设计中需要注意的问题,从而使设计更加完善。

关键词:简支变连续,体系转换,箱梁,设计中图分类号:U442.5文献标识码:A1概述简支变连续是公路桥梁施工中较为常见的一种方法。

一般先架设预制主梁,形成简支状态,然后再将主梁在墩顶形成整体,最终形成连续梁体系,由简支梁转换为连续梁的这一过程即为“体系转换”。

简支变连续施工方法采用简支梁的施工工艺,却达到了建造连续梁的目的。

它具有以下特点:1)结构受力性能好,建筑高度小,配筋少,外形美观;2)施工方法简单,实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化,施工质量容易控制,上下部能够同时施工,从而在很大程度上缩短了工期;3)伸缩缝少,行车舒适且经济合理,并兼备简支梁和连续梁桥的优点。

某桥根据现场实际情况,设计中采用3-30m 简支变连续箱梁结构形式。

该桥桥宽24.5m ,采用双幅布置,单幅桥横向采用4片小箱梁,箱梁之间采用18cm 厚的现浇湿接缝联接。

箱梁高度为1.6m ,每片小箱梁之间横向湿接缝宽0.5m ,桥面横坡采用2%的双向坡(见图1 图3)。

50/210cm 厚沥青混凝土桥面铺装防水层10cm 厚C50混凝土铺装18cm 厚横向湿接缝160165290290/2290/2290165路线中心线5050/2×255050120055050预制箱梁预制箱梁1816预制横梁预制横梁图1标准横断面布置(单位:cm )图2中梁标准横断面(单位:cm )17.519.233.3100/2100/234.218.317.5133.3157.66.318251818136.7162.47.7181201202%181815×7.315×6.7254141R=5图3边梁标准横断面(单位:cm )81.733.3100/2100/234.218.317.5133.3156.75.418251818136.7162.47.7181201652%181815×7.315×6.7254141R=5滴水槽2技术标准及主要材料2.1技术标准1)公路等级:双向六车道高速公路;2)设计荷载:公路—Ⅰ级;3)桥面宽度:0.5m 防撞墙+11m 行车道+0.5m 防撞墙+0.5m 中央分隔带+0.5m 防撞墙+11m 行车道+0.5m 防撞墙,全桥宽24.5m ;4)设计安全等级:一级;5)环境类别:Ⅱ类。

2.2主要材料1)桥梁预制、现浇及封锚混凝土均采用C50混凝土;2)普通钢筋:采用符合国家有关最新标准的热轧R235,HRB335钢筋;3)预应力钢绞线:采用符合GB /T 5224-2003的270级高强低松弛预应力钢绞线,钢绞线直径为15.2mm ,面积为139mm 2,f pk =1860MPa ,弹性模量E p =1.95ˑ105MPa 。

3计算依据1)箱梁计算参照JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范和JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的相关规定进行计算。

2)按照定型设计技术要求进行计算,具体内容如下:温度效应:整体温差,升温30ħ,降温20ħ,温度梯度按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4.3.10条相关规定进行计算。

基础变位:1号墩考虑5mm 的竖向位移。

预应力计算时参数选用:预应力钢筋与管道内壁的摩阻系数μ取0.25,管道偏差系数K 取0.0015,张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值Δl 采用12mm 。

3)收缩徐变:收缩徐变时间取为10年,即3650d 。

4)活载横向分布系数采用刚接梁法进行计算。

保守考虑,边梁和中梁结构计算时采用较大的一个横向分布系数进行取值。

主梁活载横向分布系数确定后,将活载乘以相应的横向分布系数后,在主梁内力影响线上最不利布载,考虑冲击系数,即可求得主梁最大活载内力。

·002·第38卷第34期2012年12月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol.38No.34Dec.20124结构计算本文以3-30m 一联小箱梁为例,使用“桥梁博士3.1.0”计算软件对中梁建立计算模型,进行结构计算。

模型共建立了66个单元,67个节点,其中2号、23号、45号、66号节点为支座节点,计算模型见图4。

图4计算模型简支变连续的过程是一个体系转换的过程,由一个静定结构体系转变为一个超静定结构体系,计算分析中必须依据具体的施工过程来检验每一施工阶段结构的安全性。

计算时候主要考虑施工阶段和正常使用极限状态的结构应力是否满足规范要求,以及承载能力极限状态的结构强度是否满足规范要求。

结构计算时,施工阶段划分如下:第1施工阶段:安装预制主梁,张拉正弯矩钢绞线,并压注水泥浆、封锚,同时设置临时支座并安装好支座,使主梁形成简支状态。

第2施工阶段:在日温最低时浇筑第一孔与第二孔及第二孔与第三孔主梁之间的连续段混凝土,达到设计强度后,张拉负弯矩钢绞线,并压注水泥浆。

并拆除临时支座,进行体系转换,最终形成三跨连续梁。

第3施工阶段:桥面铺装及护栏施工。

首先,我们来看施工阶段应力是否能满足规范要求(见图5 图7)。

图5第1施工阶段截面正应力12.810.51.63.18.17.13.84.8 2.59.37.18.13.94.81.6 3.110.512.8图6第2施工阶段截面正应力3.31.00.913.613.510.17.89.011.99.07.70.68.012.28.012.00.91.13.310.113.413.7图7第3施工阶段截面正应力3.52.410.71.410.72.43.511.59.79.510.79.511.59.7从以上计算结果可以看出:1)各施工阶段主梁截面上下缘均未出现拉应力。

2)最大压应力满足JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(以下简称“规范”)第7.2.8条的规定。

σtcc =13.7MPa ≤0.7f ck '=0.7ˑ32.4=22.7MPa 。

其次,我们再来看使用阶段应力是否能满足规范要求(见图8图12)。

图8长期效应组合截面正应力4.02.98.19.88.06.88.06.08.87.02.33.69.710.511.410.69.810.611.310.64.02.98.19.88.06.87.95.9图9短期效应组合截面正应力9.82.02.67.99.03.17.114.611.54.32.89.29.70.81.57.49.29.03.17.114.611.64.42.810.02.02.57.9图10标准组合截面最大正应力10.115.815.115.215.710.110.313.210.3从以上计算结果可以看出:1)长期效应组合下,主梁上下缘均未出现拉应力,满足规范6.3.1条的规定。

图11短期效应组合截面最大主拉应力-0.8-0.1-0.4-0.9-0.1-0.4图12标准组合截面最大主压应力10.315.815.110.715.215.710.32)短期效应组合下,主梁上下缘均未出现拉应力,满足规范6.3.1条的规定。

3)标准组合下,主梁上下缘最大正应力满足规范7.1.5条的规定。

σkc +σpt =15.8MPa ≤0.5f ck =0.5ˑ32.4=16.2MPa 。

4)短期效应组合下,主梁最大主拉应力满足规范6.3.1条的规定。

σtp =0.9MPa ≤0.4f tk =0.4ˑ2.65=1.06MPa 。

5)标准组合下,主梁最大主压应力满足规范7.1.6条的规定。

σcp =15.8MPa ≤0.6f ck ≤0.6ˑ32.4=19.4MPa 。

最后,看主梁抗力能否满足规范要求(见图13,图14)。

图13承载能力极限组合1截面最大抗力及其对应内力图14承载能力极限组合1截面最小抗力及其对应内力从以上计算结果可以看出,主梁抗力也能满足规范要求。

5需要注意的问题由于简支变连续梁桥在施工过程中存在体系转换,那么必须依据具体的施工过程来分析结构的受力,而且在浇筑两孔主梁之间的连续段混凝土前应该先释放开临时支座的水平约束,必须保证将要连续的两孔主梁的边界条件只有一个是固定支座,以保证转完连续的体系中没有预存轴力。

简支变连续梁桥边跨比中跨受力要大,边跨配筋需加大,应有·102·第38卷第34期2012年12月廖宜波:简支变连续箱梁上部结构设计文章编号:1009-6825(2012)34-0202-02桥梁混凝土防撞护栏精细化施工技术探讨收稿日期:2012-09-10作者简介:何学锋(1976-),男,工程师何学锋(山西远方路桥集团有限责任公司,山西大同037006)摘要:结合繁大高速公路桥梁施工实践,针对桥梁混凝土防撞护栏精细化施工技术进行了探讨,分别阐述了钢筋绑扎,模板拼装,混凝土拌和及浇筑等关键工序操作要点和施工要求,从而得出桥梁混凝土护栏精细化施工流程。

关键词:桥梁,混凝土防撞护栏,精细化施工,施工技术中图分类号:U443.7文献标识码:A0引言防撞护栏的造型是否美观将直接影响桥梁成品的外观形象,因为它是桥梁通车后司乘人员直接可见的外露工程。

能否保证防撞护栏的内在质量及外形美观将直接体现施工单位的技术管理水平。

通过繁大高速公路桥梁实际施工经验探讨了混凝土防撞护栏精细化施工技术,有效解决了混凝土护栏表面易产生气泡、外表线条不顺直等缺陷。

1桥梁混凝土防撞护栏施工前准备工作1.1防撞护栏钢筋绑扎及预埋件安装防撞护栏的内外缘线由测量人员按每4m 一个点定位,工人先将这些点顺桥向用墨线连结起来,将该点处防撞墙钢筋按高程焊接定位,将每4m 点的防撞墙钢筋用线绳连接起来,防撞墙钢筋即按此线轮廓焊接定位。

防撞护栏预埋件一般为泄水管,泄水管按规定角度及位置放置,用Φ12定位钢筋焊接至桥面铺装钢筋上定位。

断缝处采用浸透沥青的松木板填充,制成与防撞墙相同截面的形状,待防撞墙模板合龙后夹紧。

预埋件安装要求位置准确,安装牢固,防止浇筑混凝土时移位。

1.2模板选用及试拼装防撞护栏模板采用5mm 厚以上的钢板加工成定型模板,每节长2m ,确保其刚度及平整度,表面平整度控制在1mm 以内,运输和安装过程严禁磕碰。

在模板支护前,技术人员按照已测量好的线形在抹好的砂浆底座上弹出模板内外侧的边线,以利于支模,同时要确保模板的牢固防止变形,护栏模板之间的间隙采用密封胶带粘贴好以防止漏浆。

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