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简支转连续梁桥的几个关键问题

简支转连续梁桥的几个关键问题摘要随着我国高速公路建设的迅猛发展,桥梁的建造数量大幅度增加,桥型结构和施工工艺也在不断丰富。

其中“先简支后连续梁”由于其施工便利及优越的工作性能在中等跨径的桥梁中得到了大量使用。

简支转连续梁桥兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点,其数量在我国混凝土梁桥中占相当大的比重。

简支转连续梁桥施工中有许多关键控制环节需要进行深入的研究。

本文论述了简支连续梁桥及其结构体系、连续构造、梁桥支承、梁桥横向整体性,探讨简支连续梁桥的结构形式、构造设计及施工工艺等。

关键词:简支连续梁桥;体系与构造;施工工艺Research On Several Key Problems ofSimple-Continuous Girder BridgeAbstractAlong with our country the rapid development of the highway construction, bridge construction quantity increases substantially, bridge structure and construction technology are also constantly enriched. "First simply supported to continuous girder" due to its convenient construction and excellent working performance in middle span has been widely used in the bridge.Simple-continuous girder bridge has the advantages of simply-supported girder bridge and continuous bridge, which has already a large proportion in concrete girder bridge.A number of key technologies in construction stage of simple-continuous girder bridge need to be studied.This paper discusses simply-supported and continuous beam bridges and structure system, continuous construction, beam bridge support, lateral integrity of beam bridges, probes into structure types, construction design and construction technology, etc. of simply-supported and continuous beam bridges.Keywords:simply-supported and continuous beam bridge; system and construction; construction technology0引言高等级公路运输倡导“安全、高速、舒适”的运营理念,这对公路桥梁结构提出了更高的质量要求,一种兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的桥型—简支转连续梁桥应运而生。

简支连续梁桥结构形式虽然问世较晚,但其应用越来越广泛,目前已成为山区中小跨径桥梁的主要形式。

由于简支梁桥所处环境复杂,质量控制难度大,易于出现设计、施工缺陷,导致服役期内出现普遍性的病害,影响其长期正常、安全运营,故需引起极大重视。

由于多孔简支梁桥为适应温度变化的需要以及荷载作用下引起桥梁上部的变形,在每个墩(台)上都要设置伸缩缝。

随着桥上伸缩缝数量的增多,不仅大大增加了桥梁的造价,而且还会大大地降低桥面的平整度,致使车辆行驶在桥面上时有突跳感,影响了行车的速度、安全和舒适性。

并且桥梁伸缩缝长期暴露在大气中,使用环境恶劣,是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难以修补的部位。

一旦伸缩缝遭到破坏,又会引起很大的车辆冲击荷载,恶化行车状况,急剧降低桥梁的使用寿命。

上世纪70年代末,人们通过研究提出了“简支桥面连续梁桥”的想法,并迅速付诸实践。

所谓的“简支梁桥桥面连续”,就是多孔简支梁桥根据桥梁的长度、跨径和支座的型式,将其桥面分段或全桥连接起来的构造。

即在相邻两跨简支梁桥之间的伸缩缝处不设置专门的伸缩装置,而是将其桥面板部分或桥面铺装的一部分联为一体。

这种结构的桥梁其受力特点是桥体本身仍保留简支梁的特点,而桥面并不改变其受力体系。

这样,桥梁在荷载作用下,既具有简支梁桥的力学特性,又能为车辆提供连续的行车道,从而保证了行车的平稳、舒适,发挥了连续梁桥的优越性。

目前,简支桥面连续梁桥已成为小跨径梁桥的主要形式。

与预制安装简支梁桥相比,现浇预应力混凝土连续梁桥的施工复杂繁琐、费工费时,于是人们一直希望将简支梁桥构造简单、施工方便、维修养护容易等特点与连续梁桥变形小、刚度大、伸缩缝少、行车平稳舒适等优越性有机的结合起来,取长补短,以期发挥更大的社会效应和经济效应。

因此,借助简支梁桥的施工方法修建的连续梁桥(即在采用预制拼装形成简支梁桥的基础上,在墩顶处将主梁连为一体,从而形成连续梁—简支结构连续梁桥),已引起桥梁界的高度关注。

如今,简支结构连续梁桥已在全国各地广泛应用。

1简支连续梁桥概述简支连续梁桥是指先将预制梁(板)简支架设,后通过现浇墩顶主梁(板)顶部部分混凝土湿接头跨缝结构。

其中预应力混凝土简支桥面连续梁(板)桥特点有以下6点,简支连续梁桥结构,见图1。

①静定体系、墩顶仅梁(板)顶部分连续②单跨受力③预制吊装等方法施工④温度变化、混凝土收缩徐变、支座不均匀沉降等不产生附加内力⑤主梁全压结构或拉应力受限并不开裂⑥桥面连续构造带裂缝工作图1简支桥面连续梁桥示意1.1简支连续梁桥基本形式简支连续梁桥的基本形式包括两大类,分别为钢筋混凝土连续构造、预应力混凝土连续构造。

(1)钢筋混凝土连续构造将相邻跨钢筋混凝土或预应力板(梁)端伸出的钢筋连接,浇注接头混凝土实现连接。

由于钢筋混凝土连接构造在墩顶负弯矩作用下开裂难以避免,所以,仅用于小跨径桥梁。

(2)预应力混凝土连续构造除将相邻跨预应力板(梁)端伸出的钢筋连接外,在浇注接头混凝土实现连接后,再通过预留孔道施加二次预应力,用于跨径20-50米梁桥。

1.2简支连续梁桥立体布置简支连续梁桥立体布置主要有6种形式,分别是(1)简支结构连续-单支座、整体横梁、一次预制、桥面锚固;(2)简支刚构-一次预制、桥面锚固、整体横梁;(3)简支结构连续-二次浇注结构层、桥面锚固、整体横梁;(4)简支刚构-二次浇注结构层、桥面锚固、整体横梁;(5)简支连续梁-整体横梁、一次预制、桥下锚固;(6)简支连续梁-一次预制、分离横梁、双支座。

具体的简支连续梁桥立体布置中,简支结构连续桥梁的结构,见图2。

(a)顶板负弯矩钢束布置立面图(b)简支结构连续桥(c)桥面锚固图2简支结构连续桥梁1.3简支连续梁桥横面布置简支连续梁桥从上构主梁可以分成空心板、T梁、分体小箱梁等不同截面形式。

①空心板连续结构的经济跨径一般在16~20m,由于其主梁梁高较矮,重量较轻,吊装要求不高,施工工期快,一般适用于跨越小河小沟或在分离式立交和互通桥中有净空限制处可用来降低路线高度。

②T梁连续结构经济跨径一般在25~50m,由于主梁截面较大,梁高较高,因此比空心板有较大的跨越能力,在山区高速公路中跨越峡谷河川等位置的高架桥中常见。

③分体小箱梁是空心板结构的一种发展,它的经济跨径也在20~40m之间,主要适用于空心板结构跨径不能满足要求时,如分离式和互通式桥中当被交道路所需较大跨径跨越时。

分体箱在同等跨径下比T梁梁高可以较矮,吊装时自稳能力强,但自重较大,对吊装能力要求较高。

2简支转连续梁桥动力工作性能关于简支梁桥与简支转连续梁桥的性能对比分析,以往研究着重于施工速度、内力分布及经济性等方面,且研究方法仅限于以静力分析为前提。

公路桥梁结构在服役期间主要承受移动车辆荷载的作用,车辆通过桥梁时将激起桥梁结构的振动,而桥梁的振动又反作用于车辆的振动,这种车辆和桥梁之间相互作用的振动就是车-桥耦合振动。

动力工作性能通过车辆过桥时桥梁的振幅、加速度和冲击系数等三个指标来表征。

在实际工程中,完全平整的桥面是不存在的,但由于桥面不平整度的不确定性和随机性,单独研究某个特殊样本下的桥梁车桥耦合振动具有片面性,并无实际意义。

本文主要针对简支以及简支转连续梁桥这两种结构形式进行对比,动力工作性能计算利用课题组编制的车-桥耦合振动程序。

为了突出研究重点,计算时不考虑桥面不平整度、车速的影响。

并根据载重汽车的实际运行情况,选择车辆的行驶速度为25.0m/s(相当于90.0km/h)。

2.1空心板桥动力工作性能计算图3为空心板桥断面示意图。

表1为简支板桥及简支转连续板桥的动力工作性能的三项指标(振幅、加速度与g 之比以及冲击系数)计算结果。

图3空心板桥断面示意图动力工作性能指标绘于图4。

(a)振幅(b)加速度与g之比(c)冲击系数图4空心板桥动力工作性能2.2空心板桥动力工作性能结果分析(1)跨径16m、20m 简支板桥和简支转连续板桥的振幅、冲击系数均小于相应限值。

但20m 跨径板桥在横向8 片结构布置时,加速度已接近限值。

(2)跨径16m、20m 简支板桥和简支转连续板桥的振幅、加速度随梁数增加而减小,冲击系数不随梁数变化。

(3)简支转连续板桥在边跨及中跨处振幅、加速度以及冲击系数均不相同,边跨处各项指标普遍大于中跨。

针对上述计算结果可作出如下分析:(1)简支转连续桥梁由于力学上的结构不对称导致边跨的各项动工作性能普遍低于中跨。

(2)分析可知,振幅、加速度与随梁数的增大而减小,是因为两者与加载效率密切相关,车辆是恒定的,梁数增大必然导致加载效率降低,对应的振动响应也降低。

(3)冲击系数与梁数的相关关系不显著,是因为冲击系数为相对值,受加载效率的影响小。

(4)16m 跨径的简支板桥振幅小于同等跨径的简支转连续板桥,而20m 跨径的简支板桥冲击系数大于同等跨径的简支转连续板桥。

总的看来,目前简支转连续板桥虽然采用了钢筋混凝土接头,保证了主梁行车的连续性,但在动力工作性能方面未能表现出较大的优势。

3简支连续梁桥施工方法3.1先简支后连续施工工艺流程先简支后连续桥的梁板为后张法预应力砼梁,场地集中预制,在桥上进行体系转换,先按简支梁设置临时支座,并预置永久支座,预制梁吊装就位后,在连续墩上现浇接头砼、张拉克服负弯矩的预应力钢束,将体系转换为连续梁,最后浇筑铰缝砼和(或)桥面铺装层砼,完成桥梁施工。

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