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      預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

      2018-08-31 10:22張結(jié)合
      中國科技縱橫 2018年9期
      關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

      張結(jié)合

      摘 要:在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天,我國橋梁工程建設(shè)取得了突飛猛進的發(fā)展,然而隨著交通事業(yè)的發(fā)展和橋梁使用要求的提高,結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜,橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)十分繁重。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)在施工性能和經(jīng)濟效益方面具有明顯優(yōu)勢,不僅能夠使結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪承載力大幅提高,而且具有較好的抗震性和整體性,應(yīng)用前景廣闊。本文結(jié)合某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁的工程實例,圍繞該橋的設(shè)計和構(gòu)造特點,重點分析了橋梁上部結(jié)構(gòu)計算和上下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計,以期能為有關(guān)方面的需要提供借鑒和參考。

      關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土;連續(xù)箱梁橋梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計

      中圖分類號:U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2018)09-0072-02

      在橋梁工程中,預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁因其特有優(yōu)勢被建筑單位廣泛應(yīng)用,其具有較好的結(jié)構(gòu)剛度、美觀的結(jié)構(gòu)外形、簡單的養(yǎng)護方式以及較低的施工成本等特點,已成為45-55m跨度橋梁中最主要的橋型之一。通過長期實踐能夠看出,雙向4車道的高等級公路橋面寬度一般為12m左右,預(yù)應(yīng)力箱梁通常采用兩種結(jié)構(gòu),一種是單箱雙室箱梁結(jié)構(gòu),另一種是單箱單室結(jié)構(gòu)。箱梁預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置方式通常分為三種,一是豎向,二是橫向,三是縱向。本文通過某公路主線橋梁設(shè)計,淺談預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及體會。

      1 工程概況

      某公路工程中,設(shè)計橋梁總長度為170m,設(shè)計載荷為1級,設(shè)計車道為4車道,橋面全寬24m,分離式梁橋,每橋12m,人行道設(shè)計為1.5m,機動車道為2*3.75m,非機動車道為3m,設(shè)計時速為每小時100千米,按照7度烈度進行地震設(shè)防,橋面縱坡為2.0%,橫坡為1.5%,橋梁不存在平曲線和豎曲線。

      2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

      2.1 施工材料

      在施工以前,需要對施工原材料進行嚴(yán)格把關(guān),以保證工程整體質(zhì)量。橋梁施工中使用C50混凝土,橋面的鋪裝層下部選用10cm厚C50防水混凝土,中面層選用6cmAC-20I中粒式瀝青混凝土,上面層選用4cmAK-13A型瀝青混凝土抗滑表層。連續(xù)梁使用C50混凝土,橋墩、承臺使用C30混凝土,樁基、搭板使用C25混凝土。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束使用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,標(biāo)準(zhǔn)強度為1860MPa。預(yù)應(yīng)力管道全部使用鍍鋅金屬波紋管,支座采用盆式橡膠支座。

      2.2 橋型結(jié)構(gòu)構(gòu)造

      (1)布置結(jié)構(gòu)跨經(jīng)。地質(zhì)、地形等多種因素都會制約橋梁跨孔的布置。要最大程度的確保施工便捷,受力合理,跨孔配置協(xié)調(diào)一致。通常來說,相同的跨徑可應(yīng)用于等高度小跨徑連續(xù)梁中,此次施工采用30m+30m+30m的跨徑。(2)梁高??缰薪孛媪焊叩母呖绫纫话銥?/30-1/50,對變高度連續(xù)梁一般為1/14-1/18;本橋為30m的跨度,跨中截面梁高為1m,支點截面梁高為2.2m。(3)橫截面形式。箱形截面因其眾多優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用與城市橋梁和公路橋梁上部結(jié)構(gòu)中,其不僅具有較好的橋下視覺效果、較大的跨越能力、較強的扭矩性能和便捷的架設(shè)方式,而且能夠節(jié)省材料、明確受力點。因此,此次施工采用單箱雙室箱形截面。(4)箱梁橫斷面細(xì)部構(gòu)造。一是頂板,箱梁的頂板需要與預(yù)應(yīng)力鋼筋布置和橫向抗彎的需求相符合,通常腹板間距在大于3.5m且小于7m的范圍內(nèi),頂板厚度控制在0.18-0.3m之間;二是底板,箱梁底板通常需要與預(yù)應(yīng)力鋼筋布置需求相符合,一般變高度連續(xù)梁底板控制在0.25-0.3m的厚度,對于橫梁附近位置通過加厚過渡進行處理;三是腹板厚度,腹板厚度不僅需要滿足受力需求,而且還要達(dá)到預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造的連接和錨固的要求,一般腹板厚度控制在大于0.4且小于0.8m的范圍內(nèi),加厚過渡處理變高度連續(xù)梁中靠近橫梁的位置,箱梁一般采用直腹板;四是懸臂板,在橋面板彎矩調(diào)節(jié)過程中,腹板間距和懸臂板長度調(diào)節(jié)是主要手段,懸臂板長度一般為2.0m,懸臂端部厚度通常控制在0.16-0.20m范圍內(nèi),懸臂根部厚度一般控制在大于0.4m且小于0.6m范圍內(nèi);五是承托,在頂補板與腹板連接的位置需要布置承托,承托分為橫承托和豎承托兩種形式。橫承托有利于頂?shù)装迨芰?,豎承托有利于腹板受力。通常需要將豎承托設(shè)置在受抗剪、主拉應(yīng)力控制的位置(圖1)。

      2.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

      (1)梁的有效寬度計算。在梁承受彎矩過程中,受剪力滯效應(yīng)影響,T型梁和箱型梁的頂?shù)装逅芾瓑簯?yīng)力隨著離腹板距離的變遠(yuǎn)導(dǎo)致受力不斷變小,并非全梁受力?,F(xiàn)如今,有很多方法進行橋梁剪力滯計算,其中包括差分法、線條法以及比擬桿法,不過現(xiàn)如今等效寬度法應(yīng)用比較廣泛。(2)主梁內(nèi)力計算。在計算恒載內(nèi)力時,以縱向取1m的板條為基準(zhǔn),一期恒載內(nèi)力的主梁支座截面的恒載集度為,主梁跨中截面的恒載集度為。二期恒載橋面鋪裝、欄桿的內(nèi)力計算包括瀝青混凝土找平及抗滑層 ,鋼筋混凝土面層為,鋼筋砼防撞欄為。(3)預(yù)應(yīng)力筋的安裝和綁扎。通過對吊裝和吊具、綁扎質(zhì)量以及內(nèi)模整體安裝進行綜合考慮,將全部鋼筋分成兩部分,一部分為頂板鋼筋,另一部分為底腹板鋼筋,在胎架上綁扎底腹板鋼筋,在完全綁扎好底腹板以后再安裝頂板鋼筋,隨后進行頂板鋼筋的綁扎。鋼筋需要在加工廠制作成半成品,現(xiàn)場焊接、綁扎在梁體底座,使其成型。根據(jù)放樣結(jié)果進行卡具的安裝綁扎,在綁扎卡具上先進行腹板外側(cè)水平鋼筋的安裝,隨后進行腹板箍筋的安裝,并綁扎水平筋,先將腹板外側(cè)水平鋼筋安裝在綁扎卡具上,隨后將安放腹板箍筋和水平筋進行綁扎。將底板箍筋擺放在綁扎卡具上,對應(yīng)綁扎底板箍筋與腹板箍筋,隨后將水平筋與底板主筋進行穿梭綁扎。

      2.4 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

      橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須符合以下原則:具有較低的成本造價、較少的維修養(yǎng)護、較短的施工工期、較好的外觀造型以及安全耐久性強等。尤其是在對互通立交跨線橋進行施工時,必須合理設(shè)計施工方案,在確保安全穩(wěn)定的前提下,對上下部結(jié)構(gòu)進行合理協(xié)調(diào),同時保證其經(jīng)濟性和美觀性。在橋梁設(shè)計中,墩臺極為重要,且對橋梁上部結(jié)構(gòu)起到支撐作用,能將壓力傳遞給地基部分。所以,土質(zhì)構(gòu)造、水文地理、河床斷面和冰凍情況、結(jié)構(gòu)受力情況等都直接影響著橋梁墩臺及其基礎(chǔ)的設(shè)計。根據(jù)總體設(shè)計要求,并與上部結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào),雙柱式墩為本橋橋梁的施工方式,應(yīng)將墩柱直徑控制在1.4m左右,控制橫向柱間距在6.80m左右,將盆式橡膠支座設(shè)置在每一個墩柱頂面;在進行橋墩基礎(chǔ)施工時,通常使用樁柱連接的鉆孔灌注樁基礎(chǔ),將樁徑控制在1.6m左右,樁長控制在大于32m且小于36m范圍內(nèi)。在設(shè)置墩頂時,考慮到橫向穩(wěn)定性,需要進行橫系梁的設(shè)置,將橫系梁設(shè)置在墩頂位置,寬度控制在1.0m左右,高度控制在1.20m左右。

      3 結(jié)語

      綜上所述,現(xiàn)如今,隨著科技技術(shù)的不斷進步,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計如今越來越合理,且其工藝簡便、易于推廣,能夠有效提升施工質(zhì)量,促進施工進度,并且經(jīng)濟效益顯著。在進行橋梁施工以前,需要全面驗算支架的強度、變形量和穩(wěn)定性,防止在施工中出現(xiàn)問題。同時進行支架預(yù)壓工作,對支架變形情況進行嚴(yán)格控制,在澆筑過程中一定要加強觀測和監(jiān)控支架模板穩(wěn)定及對稱。在預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工過程中,相關(guān)施工人員需改進落后的施工工藝,并消除前期施工中出現(xiàn)的一系列施工問題,從而提高箱梁施工質(zhì)量,提升橋梁工程的施工水平。

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