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先简支后连续混凝土梁桥结构优点分析

先简支后连续混凝土梁桥结构优点分析
先简支后连续混凝土梁桥,在其受力特性和施工方案上有很多优点。

从手里特性上看,上部结构的大部分恒载在简支状态下已经分配完毕,仅有二期恒载和活载在墩顶附近产生负弯矩,与支架浇筑的连续梁相比,减少了墩顶负弯矩,使得跨中最大正弯矩大于墩顶最大负弯矩或比较接近,改善了受力性能;在墩顶布置负弯矩预应力钢束,可使上部结构成为真正意义上的连续梁。

由于混凝土梁为预制,减少了现浇混凝土工作量,提高了机械化程度和效率。

与简支梁桥相比,提高了行车的舒适性和抗震性能,由于墩顶横桥向现场浇湿接头加强了预制构件(特别是铰接空心板)的横向联系,从而保证绞缝混凝土正常工作,有效避免了绞缝失效导致空心板单板受力现象的产生。

一、力学模型
先简支后连续梁桥永久支座有两种摆放方式。

其一是在中墩横桥向中心线上设一排永久支座,两边设临时支座,架设裸梁时先支撑在临时支座上,浇筑接头混凝土并张拉负弯矩钢束后,拆除临时支座,结构转换为连续体系。

其二是在中墩横桥向中心线两侧各设一排永久支座,裸梁直接架到永久支座上,浇筑接头混凝土并张拉负弯矩钢束后结构转换为连续体系。

1.单排支座时的力学模型
(1)简支状态
裸梁架到墩顶的临时支座上,处于简支状态,荷载为裸梁自
重,以接近均布荷载的形式作用裸梁上。

(2)浇筑接头
焊接接头钢筋,浇筑接头混凝土。

混凝土达到设计强度,上部结构由简支体系转换为连续体系。

(3)拆除临时支座
张拉负弯矩钢束,拆除接头混凝土底模和临时支座,在计算结构上加反方向简支状态时的支座反力P,P为预制裸梁自重的一办,施加接头混凝土的自重荷载ql’。

(4)二期横载与运营
二期横载通常指铰缝、铺装、护栏和其他附属构件的自重荷载,浇筑或安装这些构件时,上部结构的自重荷载,浇筑或安装这些构件时,上部结构通常已成为连续梁,故二期恒载与成桥运营后的活载均作用在连续梁上。

运营阶段各截面的内力等于活载内力与上述四个阶段内力的叠加。

2.中墩设双排支座时的力学模型
在中墩横桥向中心线两侧各设一排永久支座,裸梁直接架到永久支座上,省去了临时支座的拆除工作,便利了施工,同时有利于消减成桥后墩顶负弯矩的峰值。

与单排支座相比,双排支座的连续梁在支座约束的简化上有明显不同。

在计算简图上,双排支座应简化成具有弹性变形能力的杆件,其轴向刚度和弯扭刚度按支座的力学性质和实际尺寸取值。

除此之外,尚应考虑一侧支
座在活载作用下有可能脱空(支座出现负反力),这种情况应按仅有另一侧单排支座的支承作用来考虑。

当双排支座顺桥向间距较小时,可偏于安全地将双排支座简化为单排支座,单排支座的中心位置为双排支座的几何中心。

中墩设双排支座时各施工阶段的力学模型如下。

(1)简支状态
裸梁架到墩顶的支座上,处于简支状态,荷载为裸梁自重。

(2)浇筑湿接头
焊接接头钢筋,浇筑接头混凝土。

混凝土达到设计强度,张拉负弯矩钢束,撤接头底模,上部结构由简支体系转换为连续体系,施加接头自重荷载ql’。

(3)二期恒载与运营
浇筑铰缝、铺装、护栏并安装其他附属构件,将它们的自重荷载作用到连续梁上。

运营阶段各截面的内力等于活载内力与上述三个阶段内力的叠加。

如果将双排支座简化成两个刚性连杆图,则与实际情况不符。

那样相当于限制了双排支座对应梁体截面的竖向位移,对于连续梁,也就是不仅限制住了梁体墩顶截面的竖向位移,而且约束了该截面的转动位移。

二、施工荷载对设计的影响
施工荷载主要是架桥机和运梁车的自重与载重。

向前移动架
桥机时,架桥机的前轮(重轮)沿部分裸梁从一端经跨中移动到另一端,由此产生了很大的内力和应力,与前期荷载产生的内力和应力叠加,往往较大幅度地超过了运营阶段的内力和应力。

显然,要满足施工阶段荷载的受力要求,就必须加强裸梁的横截面,增加配筋和配束。

为了不浪费这一部分承载力,较早地将二期恒载加在简支体系上,即在简支体系时浇注铰缝、混凝土铺装和护栏,沥青混凝土面层的重量也可预压上去,这样做是较为适宜的。

三、存梁期与预拱度
预制裸梁的存放期不宜过长,应较早架设并转换体系,以减少徐变引起的跨中挠度;在自重和预加力作用下,混凝土徐变产生的挠度远小于简支状态时徐变所产生的挠度。

预制裸梁时,应根据裸梁张拉后的跨中挠度,以及存梁期徐变产生的挠度和后期施工过程中新增的挠度,按规范对成桥以后桥梁预拱度的要求,设置底模预拱度。

底模预拱度按需要可正可负。

设置底模预拱度时应留有余地,避免成桥后跨中出现下拱现象。

先简支后连续梁桥,内力好挠度分布可调,与梁体的承载能力特性相吻合,行车舒适,抗震性能好,是一种较为经济合理的结构型式。

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