多箱梁式（精选8篇）
多箱梁式 篇1
工程中斜梁桥由于斜交角的影响, 斜梁桥的受力分析、结构设计和施工都比正桥复杂, 因此对斜梁桥的分析提出了许多新的课题。解决斜梁桥的设计理论与方法、力学特点、构造特点、施工要点等问题也显得非常紧迫、重要。本文以斜交小箱梁桥为研究对象, 建立几种计算模型进行分析比较, 对斜交小箱梁桥建模过程中若干个问题的探讨。
该斜交梁桥为一座斜交角为45度的, 上部结构采用30m简支小箱梁, 预制梁高为1.40m, 横桥向由4片梁组成, 梁间距为2.7m, 桥面宽度为10.75m, 横向组合为:0.5m防撞栏+8m行车道+2m人行道+0.25m栏杆。主梁及10cm厚桥面现浇层采用C50混凝土。荷载等级为城-A级。由于该桥没有设横隔梁或横隔板, 各箱梁之间的荷载横向传递主要依靠于桥面系的现浇湿接缝, 故结构的横向效应及空间受力特性突出。下面为几种斜交梁的计算模型:
模型1:斜交梁格计算模型 (无刚臂) 。
纵梁的结构尺寸与实际结构相同, 轴线与原纵梁中心线重合, 由于10cm现浇层混凝土强度等级与预制主梁相同, 且与湿接缝整体浇筑, 因此主梁模型中增加10cm后的现浇层。纵梁纵向单元长度为0.27m, 每根主梁分为108个单元, 全桥4片主梁共有432个纵向主梁单元;由于工程实际没有横隔梁, 因此虚拟了横隔梁, 虚拟横隔梁高度0.22m (为箱梁顶板厚度0.12m加上现浇层0.10m) , 宽度为0.54m, 虚拟横隔梁与主梁45度斜交, 长度等于梁间距 (2.7/tg45°) m。全桥共有259个横隔梁, 由于在纵梁的模型中已经考虑了箱梁顶板及现浇桥面板的重量, 其中横隔梁材料的容重定义为0kN/m3。另外, 在边纵梁伸出来得刚臂来传递偏心荷载。斜交梁格计算模型 (无刚臂) 见图2。
模型2:斜交梁格计算模型 (有刚臂) 。
对于本文中所研究的预应力混凝土单跨分离箱斜交梁桥, 由于其没有设横隔梁或横隔板, 各箱梁之间的荷载横向传递主要靠桥面系的现浇湿接缝, 故结构的横向效应及空间受力特性突出。为了在计算模型中增加横向刚度, 从上面的斜交梁格计算模型 (无刚臂) 中的虚拟横隔梁长度方向分为三段 (0.70/tg45°+1.30/tg45°+0.70/tg45°) m, 其中2段 (0.70/tg45°) m的设置为刚臂, (1.30/tg45°) m长度的虚拟横隔梁高度0.22m (为箱梁顶板厚度0.12m加上现浇层0.10m) , 宽度为0.54m, 其中横隔梁及刚臂材料的容重定义为0kN/m3。其他设置与斜交梁格法模型相同。斜交梁格计算模型 (有刚臂) 见图3。
模型3:正交梁格计算模型 (无刚臂) 。
端部虚拟横隔梁依然与纵梁45度斜交, 其他虚拟横隔梁与主梁正交, 其他设置与斜交梁格法模型相同。正斜交梁格计算模型 (无刚臂) 见图4。
1 截面内力讨论
下面将集中荷载和均布荷载作用于桥梁时将三种模型各片梁的L/4、跨中和3L/4截面的内力和挠度和各支座反力列于表1～6, 图5和图6为两种荷载作用的示意图。
从表1及表2可知, 在桥梁中点集中荷载或桥梁中轴线通常布置均布荷载作用下, 内力如下几点规律:
⑴三种计算模型的L/4及3L/4截面各梁剪力、扭矩和弯矩的合计值基本相等。但是斜交梁格模型 (有刚臂) 与正交梁格模型 (无刚臂) 的各梁弯矩计算结果在横桥向比斜交梁格模型 (无刚臂) 更均匀。表明L/4截面内力计算中, 斜交梁格模型 (有刚臂) 与正交梁格模型 (无刚臂) 计算模型的基本相同, 均与实际结构较吻合, 而斜交梁格模型 (无刚臂) 精度较差。
⑵跨中截面各梁的弯矩和剪力合计值, 斜交梁格模型 (无刚臂) 最大, 斜交梁格模型 (有刚臂) 次之, 正交梁格模型 (无刚臂) 最小。横桥向各梁计算结果来看, 斜交梁格模型 (有刚臂) 与正交梁格模型 (无刚臂) 比较均匀, 表明这两种计算模型的横向刚度较大, 跨中弯矩分配越均匀, 跟实际结构比较接近。
2 挠度讨论
从表3及4可知, 在桥梁中点集中荷载或桥梁中轴线通常布置均布荷载作用下, 三种计算模型的L/4、跨中及3L/4截面各梁挠度的合计值基本相等。由于横桥向刚度较小, 斜交梁格模型 (无刚臂) 各梁的挠度相差比较大;而斜交梁格模型 (有刚臂) 和正交梁格模型 (无刚臂) 的横向刚度角大, 各梁协调受力良好, 因此各梁挠度计算结果均匀性相对较好。以上表明斜交梁格模型 (无刚臂) 精度较差, 而斜交梁格模型 (有刚臂) 和正交梁格模型 (无刚臂) 效果基本相同, 精度相当, 满足工程需要, 建议采用。
3 支座反力讨论
从表5及6可知, 在桥梁中点作用对称荷载 (集中力或均均布荷载) 下, 三种计算模型的各梁支座反力的最大反力出现在2号梁的钝角处, 最小反力出现在1号梁的锐角处。总体来看, 斜交梁格模型 (有刚臂) 及正交梁格模型 (无刚臂) 反力分布相对均匀, 表明后两种计算模型基本相同。
4 结论
从以上三种模型的比较可知, 斜交角为45度的斜交梁桥, 采用斜交梁格模型 (无刚臂) 由于横向刚度最小, 导致横向各片梁的协调受力较差;而斜交梁格模型 (有刚臂) 比斜交梁格模型 (无刚臂) 横向刚度大, 因此横向各梁的协调受力相对较好;另外正交梁格模型 (无刚臂) 的虚拟横梁长度比斜交梁格模型 (无刚臂) 的横梁长度短, 因而横向刚度比较大, 因此横向各梁的协调受力相对较好, 同时受力特性与实际结构比较接近。因此正交梁格模型与实际结构根据接近, 建议采用正交梁格模型建立斜交梁桥的计算模型。
摘要：本文简要分析斜交梁桥建模方法, 简单探讨了斜交梁桥采用斜交梁格 (无刚臂) 、斜交梁格 (有刚臂) 、正交梁格 (无刚臂) 三种不同的建模方式, 分析了集中荷载和均布荷载作用于三种模型各片梁的L/4、跨中和3L/4截面的内力和挠度和各支座反力分布, 得出正交梁格模型与实际结构根据接近, 建议采用正交梁格模型建立斜交梁桥的计算模型。
关键词：多箱梁式,斜交梁桥,计算模型,正交梁格,斜交梁格,刚臂
参考文献
[1]余海风.斜交梁桥受力性能研究.华南理工大学专业学位硕士学位论文2008.11
[2]范立础.桥梁工程.北京:人民交通出版社, 2001.
[2]交通部部标准.公路桥涵设计通用规范.JTG D60-2004.北京:人民交通出版社, 2004.
[3]刑志成.单梁式简支斜梁桥的计算方法.华东公路, 1983 (6) .
[4]夏淦, 邵容光.斜梁结构分析.江苏科学技术出版社, 1995.
多箱梁式 篇2
大体积鱼腹式槽型连续箱梁施工技术
结合广州新客站站房桥的工程实例,重点介绍了三跨32 m鱼腹式槽型现浇连续箱梁的主要施工工艺及关键技术,并对施工过程中发现的问题提出一些改进建议,从而为同类工程施工积累了一定经验.
作 者：张军辉 ZHANG Jun-hui 作者单位：中铁二十二局集团有限公司,北京,100043刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(14)分类号：U445关键词：站房桥 鱼腹式槽型连续箱梁 施工技术 预应力张拉
某鱼腹式连续箱梁桥设计 篇3
关键词：鱼腹梁,闭合框架,花瓶墩,结构设计
1 工程概况
本项目为城市主干路，跨越京沪铁路，为适应交通发展的需求，并结合城市的经济发展及总体城市规划的要求等，在确保功能安全情况下，重视桥梁景观设计，力求大桥总体平纵线形完美结合、结构造型新颖，同时与周围环境和谐协调。该桥采用30m跨径现浇预应力混凝土鱼腹式连续箱梁，不仅较普通连续梁在抗扭、抗弯上有利，而且其边腹板的流线型设计使得它较之普通箱梁风载体型系数更低，满足桥梁对抗风性能的要求。因本工程上部箱梁采用弧形截面，为与之相协调，形成整体的美观效果，墩柱采用新颖独特的花瓶式桥墩[1]。
2 技术标准
本线路为城市主干路；设计车速为50公里每小时；桥面宽度为18米．双向4车道；纵坡≤4%；横坡2%，净空高度≥5.5米；荷载等级为公路-I级，桥梁结构设计基准期100年，桥梁结构设计安全等级为一级；抗震设防基本烈度7度，地震动峰值加速度a=0.05g，地震动反应谱特征周T=0.40s。
3 上部结构设计
3.1 结构构造设计
箱梁横截面为单箱3室，梁高1.7m，保持三角箱室内腔尺寸始终不变，以便立模浇注。采用2道直腹板，直腹板跨中厚60cm，支点加厚为80cm；两侧斜腹板厚30cm，顶板厚25cm，底板厚25cm，在中支点处底板直线加厚为40cm。中横梁厚度为250cm，端横梁厚度为200cm。箱梁横断面如图1所示。
3.2 预应力布置
箱梁根据受力计算配置纵向预应力束，布置了腹板束、顶板通长束、顶板短束、底板通长束、底板短束。在各横梁处均设置了横向预应力束。所有钢束采用高强度低松弛钢绞线，主要技术指标为标准强度1860MPa，屈服强度比≥90%，低松弛（初试核载为70%持续1000h的松弛值≤2.5%）。所有预应力钢束均采用圆锚体系，在各施工缝处预应力筋通过联结器，可以分段进行连续张拉。
3.3 结构纵向计算
本结构分别采用桥梁博士V3.0平面杆系程序和MIDAS空间分析程序进行结构受力分析，按照现行规范标准对结构的受力情况进行了全面计算分析。内力计算主要考虑了下列各类计算内力：一期恒载（结构自重）、二期恒载（铺装、防撞护栏）、活载内力及基础不均匀沉降、温度力、混凝土收缩徐变、预应力及所产生的次内力等。按部分预应力混凝土A类构件设计，分析了施工各阶段及成桥运营阶段的应力及变形。计算结果表明，长期组合作用下主梁混凝土的最大压应力为14.36MPa、最小压应力为1.92MPa，无拉应力，满足规范要求；短期组合作用下主梁混凝土的最大压应力为14.36MPa、最小压应力为-0.15MPa，拉应力小于规范限值1.33MPa；抗力及主应力均满足规范要求。最大主压应力13.42MPa，最大主拉应力0.62MPa，满足规范要求。
3.4 桥面板计算
本文采用框架分析法，将箱梁空间三维问题转化为平面框架问题求解。其原理是将箱梁的长度方向上截取单位长度薄片框架，再按结构力学的方法进行分析。具体做法是先加刚性支承进行框架分析，再释放支承，将支反力以大小相等方向相反的力加到框架上，并将释放的荷载分解为对称荷载与反对称荷载分别进行计算，然后将三部分计算结果叠加而成[2]。主桥桥面板沿纵向每米范围内布置2根预应力钢束，间距50cm，两端交错单端张拉。用桥梁博士对该截面按部分预应力A类构件计算。桥面横向恒载集度按10cm混凝土、8cm沥青的桥面铺装进行计算，分隔带另计。汽车活载按车道荷载进行加载。桥梁博士在进行车道荷载加载时，将荷载看作单位力，用“横向分布系数”这个概念来描述汽车荷载作用在桥面横向时所产生作用效果。横向分布系数的计算，应根据某一荷载分布宽度范围内可能有的最大轴重比乘上这一宽度所得出。将主桥横向分成五个部分计算荷载分布宽度：悬臂部分、边腹板支点部分、边跨跨中部分、中腹板支点部分、中跨跨中部分。按照规范计算桥面荷载横向分布系数。计算结果表明，在顶板配置横向预应力钢束后能降低顶板底横向拉应力的水平，尤其是能有效改善由于集中荷载作用而引起的横向弯曲引起的集中效应。横向预应力的设置不仅提高了桥面板的抗裂性、增大了桥面板的横向刚度，而且大大提高了整体结构的耐久性，保证了桥梁结构质量[3]。
3.5 横梁计算
在两点支承的箱梁桥中，选取两支承点中间的横向间距的时候，我们通常首先要考虑上部结构应具有足够的倾覆稳定安全系数，然后在考虑墩柱自身与上部结构的受力优化。有些时候，我们会使用相对小的支承点之间的横向距离，旨在达到美观目的以及满足地面交通，然而，这样做就相应地加大了悬臂长度，进而增大和提高了结构的横向变形与应力，并且使得倾覆稳定安全系数减少。对于处于悬臂状态的箱室，当支座横向间距越小即悬臂长度越大时，箱梁边室横向受力越不利。因此，在此类弧形底宽箱梁的设计中，支座横向间距取值是否合理对箱梁结构横向受力影响很大。中横梁2.5m范围内布置5根和6根预应力钢束，纵向间距50cm。桥面横向恒载集度按10cm混凝土、8cm沥青的桥面铺装进行计算，分隔带另计。在各种荷载组合下，横梁应力、正截面强度和抗剪强度均满足规范要求。
4 下部结构设计
桥墩采用独柱花瓶式矩形桥墩，矩形墩沿横桥向通过圆弧形式进行墩顶扩大。桥梁下部结构墩柱形式采用独柱墩，既节约用地，便于桥下辅道系统对桥下空问的利用；又增强了桥梁下部建筑的通透性，提高了城市桥梁的美观效果。墩顶扩大后设置双支座。对上部结构形成稳定的支承体系，增强桥梁的稳定性和抗震性。花瓶墩采用撑杆-系杆体系进行配筋分析计算。
5 结语
本桥上部采用鱼腹式断面，结构轻盈美观，下部采用花瓶墩，墩身设弧形倒角，柔和了结构线条，与箱梁上下呼应，并有意识的对桥梁细部结构优化设计，为今后鱼腹梁的设计提供了经验。
参考文献
[1]徐亮.某鱼腹式箱梁的总体设计[J].山西建筑,2008,34(12):327-328.
多箱梁式 篇4
厦漳跨海大桥北汊北引桥, 为跨径50m的混凝土等截面连续箱梁。其中17跨位于岸滩上, 9跨位于海上, 引桥分六联, 跨径组成为4× (4×50) +2× (5×50) , 全长1300m。箱梁截面为单箱单室结构, 顶板宽15.9m, 底板宽7.0m, 翼缘悬臂长4.0m。墩身高度25.331～48.194m。采用下行式移动模架施工, 每套模架总重约1055t, 主梁单节最重约33t, 导梁单节最重约20t。每联首跨施工梁段长度为58m (含悬臂8m) ;尾跨施工梁长42m;其余段施工梁长50m (含8m悬臂) 。
2 模架简介
本模架为支撑牛腿自行、主梁下行式移动模架, 移动模架系统自下而上分别由主梁支承系统、主梁及支腿移动系统、主梁及承重横梁、主梁吊挂系统、模板及模板支承系统、导梁及辅助设施等组成。移动模架构造见图2.1。
3 施工难点
3.1 墩身高 (高度均高于25.331m) , 模架尺寸大 (模架尺寸:160.5m*23.4m*15.7m, 总重1055t) , 单件构件重 (最重35t) , 直接拼装需要搭设大型支架, 耗材多;要求大型吊车, 吊幅高, 拼装精度难以保证, 吊装风险大。
3.2 场地承载力差, NBP1#墩小里程侧是池塘, NBP1#～NBP4#墩间场地都是回填土、吊重大, 履带吊不能负载行走。
3.3 过程中有其它工作点并行施工:一是NBP3#墩右幅
钻孔桩施工、二是NBP2#右幅墩身、NBP3#左幅墩身正在施工, 因此交叉作业带来直接拼装局限。
4 拼装方法
4.1 根据以上工程特点, 采用移动模架整体提升技术拼装。将移动模架主体构件在NBP1#～NBP4#墩间地面拼装好后, 采用柔性钢绞线承重、计算机控制集群液压千斤顶的提升系统, 高空同步整体提升 (提升过程中安装支撑系统等附属设施) 到预定位置安装就位的施工技术。
4.2 整体提升动作控制原理由荷载均衡控制原理和位移同步控制原理组成, 即提升油缸数量确定之后, 每台提升油缸上安装一套位置传感器, 传感器可以反映主油缸的位置情况、上下锚具的松紧情况。通过现场实时网络, 主控计算机可以获取所有提升油缸的当前状态。根据提升油缸的当前状态, 主控计算机综合用户的控制要求 (例如, 手动、顺控、自动) 可以决定提升油缸的下一步动作。
4.2.1 荷载均衡控制原理和位移同步控制原理 (见图4.1) , 通过计算机控制指定的发送和回收来逐点调节各个吊点的荷载大小及位移, 达到均衡状态。
5 整体提升施工工艺流程
主体结构地面拼装→提升系统布置→提升设备安装→提升设备调试→试提升→正式提升及安装支撑构件→提升到位拆除提升系统
5.1 主体结构地面拼装
场地平整→台座布置→主梁拼装→底模横梁拼装→背带、撑杆拼装→模板拼装→导梁拼装→附属、安全设施拼装
5.2 提升系统布置
5.2.1 提升系统布置原则:
提升吊点位置布置合理、保证提升状态的结构受力与构件实际使用状态的受力情况基本吻合。
5.2.2 提升系统布置内容:
提升吊点布设, 提升支架布设, 液压系统比选及布设、电气、传输、通讯及控制系统布设。
5.2.3 根据以上原则确定模架提升吊点及提升支架布设见图5.1、图5.2:
5.2.4 根据模架重量及吊点布设情况, 确定模架吊点各布置参数如下表5.1:
5.2.5 提升系统主要设备如下表5.2:
5.3 提升设备安装
5.3.1 墩顶提升系统安装
墩顶提升系统分别布置在NBP2#和NBP3#墩墩顶, 包括提升支架安装、液压系统安装及钢绞线安装。提升支架通过预埋件与墩身固结。液压系统固定在提升支架上。根据各点的提升高度, 确定钢绞线长度 (吊点1、2钢绞线长31m;吊点3、4钢绞线长32m) , 钢绞线安装方法:上下锚具打半开, 钢绞线从提升油缸顶部穿入油缸, 通过疏导板, 油缸上端留出30厘米, 钢绞线穿好后, 压紧油缸的上下锚。
5.3.2主梁提升系统安装
地锚安装→钢绞线预紧及地锚就位→梳导板和安全锚就位→钢绞线的梳导及预紧
(1) 安装地锚时各锚孔中的三片锚片应能均匀夹紧钢绞线;其高差不得大于0.5mm, 周向间隙误差小于0.3mm。
(2) 将泵站系统压力调到5MPa, 将地锚提到落槽位置, 用导链将每根钢绞线拉紧;钢绞线松紧程度基本一致后, 升调泵站压力至6MPa预紧, 确保地锚就位。
(3) 安装安全锚的目的是油缸出现故障需要更换时使用, 也可以起安全保护作用。
(4) 通过疏导盘疏导钢绞线, 防止打绞, 疏导好后进行钢绞线预紧。
5.4 设备调试
5.5 试提升
试提升前整体检查, 检查内容包括:液压系统检查、支撑结构检查、主体结构检查及附属设施检查等, 并做好检查记录, 一切检查正常后方可进行试提升 (如图5.3) 。其过程是按照理论负载的20%、40%、60%、80%、100%对各点进行逐级加载进行试提升, 当模架提离拼装平台约20cm静置2h～4h后, 观察整个结构和提升系统有无变形、开裂等异常情况。检查合格后, 方可进行正式提升。
5.6 正式提升及支撑构件安装
试提升完成检查合格后, 进入计算机自动控制程序, 进行正式提升;提升速度控制在4m/h～5m/h, 其过程分三次完成。第一次提升2.0m后静置, 安装吊挂轮、三角架支腿横梁
及模架移动系统 (如图5.4) 。第二次提升7.6m后静置, 通过导链、吊机 (或挖机等其它设备) 安装横梁下的斜腿1和斜腿2及三角架支撑座 (如图5.5) 。第三次提升10.0m到预定位置, 把三角架支腿锚入墩身预留孔内, 用精轧螺纹钢对拉稳固后, 模架下落支承在支腿上, 完成模架的整体提升过程 (如图5.6) 。
5.7 提升到位、提升系统拆除
三角架支撑牛腿锚固到位, 精扎螺纹钢张拉合格后方可逐级卸载, 卸载过程防止偏载过大, 直到卸载完成, 拆除提升系统 (如图5.7) 。
6 提升过程注意事项
6.1 提升设备安装过程
6.1.1 应提前在墩顶安装预埋件, 用于锚固提升支架系统。
6.1.2 提升油缸安装位置应达到设计要求, 其自由端要安装钢绞线导向架。
6.1.3 要求每个油缸中的钢绞线左右旋相间, 要用疏导盘进行疏导, 防止交错或缠绕。
6.1.4 在地锚和油缸钢绞线穿好之后, 应对每根钢绞线施加预紧力。
6.2 提升过程
6.2.1 每次提升时, 要保证模架所有连接均拆除后才能逐级加载。
6.2.2 每个吊点油缸处钢绞线要喷润滑剂 (例如:脱锚灵) , 且需要工人正确疏导, 便于脱锚。
6.2.3 提升过程中, 安装支撑构件时, 模架要与墩身固定, 防止晃动。
6.2.4 动态观察各个点的运行情况, 记录好各点压力、高度及监控模架提升过程中的偏位情况, 对压力、高差等数据进行动态比较, 防止出现异常。
6.2.5 整体提升至预定高度时, 要缓慢减速, 安排人员监视就位孔情况, 若某些吊点与支承高度不符, 可进行单独的调整;调整完毕后, 锁定提升油缸下锚 (机械锁定) , 完成油缸安全行程。
6.3 安全设施保障
6.3.1 管理制度保障:
编制安全专项施工方案、检查会签制度、安全应急预案等制度保障, 统一建立指挥组、技术操控组、监控组、应急处理组、后勤组等现场安保机构。健全现场保障措施, 对现场施工人员进行三级培训和技术交底, 提升过程中组织专人监控。
6.3.2 设备安全保障:
(1) 液压系统:设有安全锚、液压锁、溢流阀等构件, 可防止断电、油管破裂情况下模架突然下坠。
(2) 控制系统:具有连锁设计系统, 具有异常自动停机、断电停机、勿操作停机、高差超差停机等功能。
6.3.3 其它安全保障, 按相关规范要求执行。
7 结语
通过厦漳跨海大桥两套移动模架顺利提升到位后的结果显示, 该整体提升技术应用具有:自动化程度高 (由计算机自行控制) , 安全保障性好 (把高墩拼装转化为地面拼装) , 经济效益大 (把大临支架投入转为零支架投入, 节省材料费用;把大型机械投入转行为小型机械投入, 节省机械费用) 、施工效率快 (可平行作业加快施工进度, 缩短工期) 等优势, 是解决高墩身大型构件高空拼装投入大、风险高、成本高等问题的有效方法。对同类型桥梁施工具有一定的借鉴意义。
摘要：厦漳跨海大桥北汊北引桥, 为跨径50m的混凝土等截面连续箱梁。其中17跨位于岸滩上, 9跨位于海上, 墩身高度25.331～48.194m。采用下行式移动模架施工, 模架主体结构在地面拼装后, 通过墩顶提升系统整体提升到预定位置, 在提升过程中安装模架支撑系统。该整体提升技术是解决高墩身大型构件高空拼装投入大、风险高、成本高等问题的有效方法。
关键词：高墩,移动模架,整体提升,施工技术,桥梁施工
参考文献
[1]中铁大桥局集团公司.MBEC1010-2010中铁大桥局集团企业标准[S].
[2]上海同新机电控制技术有限公司.移动模架液压同步提升施工技术方案, 2010.
[3]杨文渊, 等.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 1995.
多箱梁式 篇5
1 结构设计
本站E2线桥为武广场正线桥, (14) 轴～ (17) 轴为直线设置, 为3×32 m鱼腹式槽型连续箱梁。该桥梁体为4.42 m高的等高度槽型梁, 桥面为有碴轨道。梁横截面为单箱双室直腹板连续箱梁, 梁面宽13.1 m, 桥面沿横向设1.5%的坡, 边腹板厚120 cm, 中腹板厚150 cm, 梁底为鱼腹形, 圆曲线半径为24.65 m, 顶板坡底厚50.3 m, 底板厚50 cm, 顶底板在支座处加厚20 cm。梁体采用C50高性能混凝土。预应力筋采用高强低松弛钢绞线, 抗拉强度标准值为fpk=1 860 MPa, 弹性模量为Ep=195 GPa。锚固体系采用VSL体系。下部结构采用独柱墩身, 基础为钻孔灌注桩。
2 总体施工方案
广州新客站预应力混凝土连续槽型箱梁是目前国内首次使用于车站的新型桥式槽型连续梁, 采用满堂碗扣脚手架现浇施工, 支架基础采用水泥搅拌桩进行加固处理。支架顶、底托采用可调托撑, 施工支架搭设完毕后进行预压, 预压重为120%梁体重;底模与外侧模采用8 mm厚钢板制作, 槽钢作支撑, 内模为钢模。混凝土为自动计量的混凝土拌合站生产, 搅拌运输车水平运输, 泵车进行垂直方向送料、水平布料, 插入式振捣棒振捣。顶底板覆盖土工布洒水养护, 箱梁外侧采用喷头喷水养护。
3 桥型特点
1) 槽型梁是一种下承式桥梁结构, 列车荷载通过轨道、轨枕、道碴传递给主梁, 再由主梁传给下部结构。该结构建筑高度低, 便于压低线路高程, 对降低高架区间及车站建筑高度起到一定作用。
2) 该梁体混凝土体积较大, 第一跨混凝土960 m3, 混凝土浇筑顺序影响梁体施工缝的多少, 并影响梁体外观质量。
3) 该梁体中、边腹板、顶底板都有预应力, 预应力的张拉顺序及张拉工艺影响梁的使用功能及寿命周期, 需要经过论证、施工检验、量测, 才能得出正确结论。
4 施工工艺
4.1 基础处理
本桥支架基础采用水泥搅拌桩, 桩径0.5 m, 桩间距为1.3 m, 正方形布置, 加固深度7 m, 临近承台的搅拌桩与承台边缘不小于0.8 m, 其上铺设30 cm碎石, 经振动式压路机碾压密实后施作30 cm的C15混凝土。在 (16) 轴～ (17) 轴之间纵向坡度过大, 采用设置台阶方式处理。
4.2 支架搭设
碗扣式满堂支架搭设参数为:立杆纵向间距60 cm, 横向间距在边、中腹板下为60 cm, 其他位置90 cm, 横杆水平步距60 cm。模板支架四边满布竖向剪刀撑, 中间每隔四排立杆设置一道纵、横向竖向剪刀撑, 由底至顶连续设置, 用扣件式脚手架设置剪刀撑。剪刀撑纵向、横向按3 m间距布设, 平面不设剪刀撑, 但横桥向在中腹板和两边腹板荷载较大部位应在支架顶部增设一排剪刀撑。在支架顶部采用Ⅰ14工字钢按60 cm间距布置作横梁, 14 cm×14 cm方木按60 cm间距布置作纵梁。
4.3 模板安装
模板的安装顺序为:底模安装→侧模安装→端模安装 (底板腹板钢筋绑扎) →内模安装。固定端模安装时, 需测量校核其平面位置、水平度及垂直度。
内模采用钢模, 并按照设计进行定做。内模底部采用半封半开的形式, 即在底倒角处延伸60 cm底板, 增加混凝土上翻阻力, 有效控制内翻混凝土。内模防上浮装置采用设置Ⅰ14工字钢纵梁加钢筋拉杆装置能够有效地防止芯模上浮。
4.4 钢筋制作安装
钢筋制作安装的主要工作内容包括:钢筋骨架绑扎、预应力管道的安装及定位、预埋件的安装及定位、混凝土垫块的布置、钢筋骨架吊点的设置。
4.5 混凝土整体浇筑技术
4.5.1 混凝土整体浇筑
以第一段为例说明:
该段混凝土共960 m3, 采用两台布料机布料, 另外备用一台在前两台布料机发生故障时替代使用。
梁体混凝土纵向浇筑顺序:从 (14) 轴距端部横隔梁1.2 m处开始向 (15) 轴方向浇筑, 待正常后返回横隔梁位置, 保证每个作业面混凝土不超过初凝时间, 同时观察内模下端观察口返浆后方可向前继续浇筑。
横向浇筑顺序:1) 自中腹板下料至底部倒角平为止, 再向前浇筑;2) 自两侧腹板下料至边腹板底部倒角平为止, 再向前浇筑;3) 中腹板分层浇筑至顶板下倒角底部平为止, 再向前浇筑;4) 边腹板分层浇筑至顶板下倒角底部平为止, 再向前浇筑;5) 顶板自中间向两边逐渐浇筑至顶板上倒角底部平为止, 再向前浇筑;6) 中腹板分层浇筑至结束;7) 边腹板分层浇筑至结束。
4.5.2 线性控制点埋设
在混凝土终凝前, 进行线性控制点埋设。测点共设有6个, 2个轴线控制点, 4个标高控制点。轴线控制点为U形钢筋埋件, 标高点为“十”字头镀锌螺栓。在混凝土终凝后梁段移动前, 及时对测点进行测量。
4.5.3 混凝土养护
养护设专人负责, 在箱梁顶板及底板上覆盖土工布, 并保持潮湿, 模板未拆除前向模板表面洒水降温。特别注意对箱室内洒水、降温, 消除因内外温差引起的混凝土表面裂纹。
模板拆除后, 在箱梁内侧喷洒养护剂进行养护, 顶板及底板覆盖潮湿的土工布, 箱梁外侧用安装在两侧的喷头进行洒水养护。
4.6 预应力施工技术
4.6.1 预应力钢绞线安装
三跨槽型连续箱梁预应力筋分布在腹板以及腹板与底板交汇处梁体, 大部分沿曲线设置。施工中采取了“先穿法”, 即在浇筑混凝土前先将预应力钢绞线穿入波纹管, 穿束前检查锚垫板和孔道, 使波纹管内部畅通, 无存水和其他杂物。
4.6.2 预应力张拉
张拉以应力和伸长值双控法控制, 以前者为主要控制指标, 后者作为校核。
具体张拉工艺为:0→10%σk (做伸长量标记) →100%σk→持荷5 min→补拉σk (测伸长量) →回油锚固。
初始应力张拉:按每束根数与相应的锚具配套带好夹片, 将钢绞线从千斤顶中心穿过, 保证孔道轴线、锚具轴线、千斤顶轴线三者成一直线, 同时调整钢绞线束松紧程度, 使钢绞线受力均匀, 然后张拉至控制应力的10%, 划线作出标记, 以便记录伸长量和滑丝情况。
控制应力张拉:两端对称张拉至控制应力, 测伸长量, 持荷5 min, 在此期间如千斤顶回压则补足油压, 复查伸长量。对于伸长量超过千斤顶张拉行程的应在0.5或0.75张拉控制应力处设置倒顶。
张拉时的实际伸长值与理论伸长值应控制在±6%以内;否则, 暂停张拉, 待查明原因并采取措施予以调整后, 方可继续张拉。
4.6.3 孔道压浆及封锚
在预应力钢绞线张拉完成后48 h以内进行孔道压浆, 同一管道压浆应连续进行, 一次完成。采用真空辅助压浆工艺。注浆工艺包括:设备检查、密封孔道、试抽真空、搅拌、压浆、清洗、结束等过程。
5 施工体会及建议
1) 因为该梁体底板为鱼腹形, 故在混凝土浇筑过程的第1, 2阶段时间间隔稍微长些, 以免横向顺序第2阶段混凝土浇筑时, 底板混凝土上翻造成底板混凝土厚度过大, 增加梁体自重。2) 经现场量测中腹板与顶板斜交处混凝土温度与表层混凝土温度温差比较大, 宜设置冷凝管等降温措施。3) 底板装饰槽在初期采用矩形钢板焊接在钢模板表面, 后在拆模过程发现该处混凝土容易掉块影响底板外观质量, 采用梯形块后效果不错, 建议底板装饰槽采用梯形。4) 该桥的混凝土浇筑顺序与预应力钢绞线张拉顺序经过该工程实例检验比较合理。
6 结语
广州新客站预应力混凝土连续槽型箱梁是目前国内首次使用于车站的新型桥式槽型连续梁, C1, E2线桥 (14) 轴～ (17) 轴已于2008年11月顺利建成。在施工中, 由于严格了施工方案的优化和评审, 注重施工过程关键施工环节的控制, 成桥后混凝土质量内实外美, 表面平整, 线形流畅, 工程质量优良, 该桥综合施工技术居国内领先水平。
摘要：结合广州新客站站房桥的工程实例, 重点介绍了三跨32 m鱼腹式槽型现浇连续箱梁的主要施工工艺及关键技术, 并对施工过程中发现的问题提出一些改进建议, 从而为同类工程施工积累了一定经验。
关键词：站房桥,鱼腹式槽型连续箱梁,施工技术,预应力张拉
参考文献
[1]胡长虎.江汉航线青龙桥连续槽形梁施工技术[J].铁道标准设计, 2004 (6) :47-49.
[2]TZ 213-2005, 客运专线铁路桥涵施工技术指南[S].
多箱梁式 篇6
近年来, 城市交通基础设施建设飞速发展, 因此新建桥梁跨越已建道路的情况很多, 所以对于跨越道路的现浇箱梁施工工艺选择至关重要。
1 工程概况
霞客大道高架桥位于江阴市霞客镇, 为新建桥梁, 呈东西走向, 起讫桩号为K6+110-K6+732, 桥梁总长622m。桥梁共分为6联19跨, 跨径布置为3× (3×30m) + (38+60+38) m+ (3×30m) + (4×30m) , 现浇箱梁支架为碗扣式满堂支架, 其中第4联支架以6个门洞的形式跨越既有道路, 确保城市道路的通畅。
霞客大道现状:霞客大道为江苏省S229省道的一段, 该段为南 (无锡) 北 (江阴) 走向的快速一级通道, 道路宽度为105m, 其横向布设为7.75m (辅路) +26m (侧分带) +16.25m (机动车道) +5.0m (中分带) +16.25m (机动车道) +26m (侧分带) +7.75m (辅路) 。霞客大道与新建桥梁交角为75.62°, 单向主车道为四车道、辅车道为双车道。新建的霞客大道高架第4联的9#、12#桥墩位于辅道外侧, 主墩 (10#、11#) 分别位于两道侧分带内, 其中第1跨上跨西侧辅道, 主跨第2跨上跨霞客大道主车道, 第3跨上跨东侧辅道。
霞客大道高架桥第4联主桥上部为38m+60m+38m的预应力钢筋混凝土箱梁结构, 整幅单箱三室断面结构, 顶板宽度为26.5m、底板宽度根据边腹板高度变化而变化, 由14.9m渐变为16.9m。主墩处梁高为3.6m, 边跨端横梁及中跨横隔板处梁高均为2.1m, 其高度变化按照二次抛物线方程变化。第4联现浇C50砼共计3416m3。
2 总体施工方案
满堂支架采用碗扣式钢管脚手架, 支架整体宽度, 考虑四周平台和临边防护, 其顺桥向长为139.2m、横桥向宽为27.6m, 平均高度约为8.2m。脚手架钢管外径为4.8cm、壁厚δ按3.5mm计算, 依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ 166-2008》, 结合箱梁高度、横梁位置及腹板位置进行设计。
常规段支架立杆纵横间距为0.9m×0.6m, 横杆步距为1.2m;端横梁支架立杆为0.9m×0.6m, 横杆步距为0.6m;中横梁立杆为0.6m×0.3m, 步距为0.6m;门洞箱梁底板处0.3m×0.3m, 步距为0.6m, 翼缘板为0.3m×0.6m, 步距为1.2m。
3 施工工艺
3.1 地基处理和门洞基础的设置
地基以40cm厚5%灰土填筑, 检测其承载力不得小于250k Pa, 合格后浇筑10cm厚的C20混凝土垫层。跨路支架和门洞搭设时, 在完善交通组织方案报备并设置标志标牌后进行。门洞条形基础直接浇筑于铺有塑料布的沥青路面上, 基础为长30m、宽1.3m、厚0.5m的C20混凝土。
3.2 碗扣式脚手架搭设施工
支架按层搭设, 每搭设一层后, 即进行扫地杆和剪刀撑的安装, 以确保支架连成整体。剪刀撑搭接长度不得短于1.0m, 且不得少于3个旋转扣件连接。
3.3 门洞搭设施工和保护
辅道门洞净宽为4.5m、高4.9m, 主车道门洞净宽为4.0m、高为4.9m, 以满足辅车道货车、主车道小车通行的目的。门洞直接搭设于C20的条形基础上, 每个基础沿桥向设置5排立杆, 横桥向箱梁底板处立杆间距为0.3m×0.3m, 翼板处立杆间距为0.3m×0.6m。顶托上直接铺设沿桥向长150cm的10×10cm的方木、在方木顶部再铺设16×8cm的方木, 最后以I36a的工字钢作为纵梁, 形成门洞。门洞工字钢上满铺竹胶板形成防抛漏隔离网。辅道门洞工字钢长8.0m、主车道门洞长12m (相邻门洞共用中间碗扣式支架, 如无锡方向主车道2个门洞共浇筑3个条形基础) , 工字钢按简支方式安装于16×8cm的方木, 其间距腹板处为0.6m, 其余按0.9m控制。
门洞分别设置限宽4.0m (辅车道) 、限宽3.8m (主车道) 和限高4.9m (主、辅车道) 的标志牌并设置防撞墩和限位门架, 以防止车辆冲撞支架。
3.4 底模和临边防护施工
支架上方木横向采用8×16cm的马尾松、纵向为6×10cm马尾松作为底模骨架, 底模板采用1.5cm厚的竹胶板。临边防护在支架搭设时施工, 确保物体坠落, 确保行车、行人安全。
3.5 堆载预压和混凝土的施工
对支架整体采用土袋堆载预压, 堆载重量按照砼重的1.1倍进行, 预压周期为7天。预压期间, 特别采集门洞和主墩附近的数据, 以利于后期箱梁底板的线型的控制。
砼采用两次浇筑, 首次浇筑底板和腹板 (1960m3) , 末次浇筑顶板 (1456m3) , 采用两台泵车同时浇筑。
3.6 支架拆卸
支架拆卸严格按照规范进行。其中, 门洞工字钢拆除前, 先完成门洞顶部支架和防护竹胶板的拆除, 再以装载机作为主要拆除机械, 直接将工字钢装运至霞客大道路外场地上。
4 结构验算
结构验算包括:地基承载力、立杆轴力、工字钢、方木和模板的弯矩、剪力和强度以及支架的整体抗倾覆性, 验算时, 考虑预留足够的施工安全储备, 结果均符合规范要求。
5 结语
该支架直接以碗扣式脚手架作为竖向支撑, 以简支工字钢作为形成过车门洞, 相比采用螺旋钢管或贝雷梁等作为门洞材料而言, 前者不仅节省了工期、同时在材料成本和工费成本上都有较大幅度的节约, 创造了较为可观的社会效益和经济效益, 值得借鉴推广。
参考文献
[1]JGJ 166-2008, 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].
[2]路桥施工计算手册[M].人民交通出版社, 2010.
多箱梁式 篇7
1 在永久支座两侧设临时支座并在其中设锚筋的主墩箱梁临时固结方法
1.1 桥梁概况
某桥上部为80 m+140 m+80 m三跨预应力砼变截面连续箱梁,桥宽26 m,由上下行分离的两幅桥组成,单幅桥宽12.5 m。单幅桥箱梁采用直腹板式的单箱单室结构,顶板宽12.5 m,底板宽7 m,翼缘板悬臂长度2.75 m。悬浇时设计允许最大偏载为不得大于一个梁段的底板自重,约400 k N。0#块件及悬臂两侧1#~6#块件底板无纵向预应力索。
主墩箱梁临时固结构造图见图1。
1.2 优缺点分析
这种固结方法优点是构造比较简单;临时支座纵向间距较小,抗压刚度较大,永久支座基本不受力;在抵抗不平衡弯矩时,受拉侧临时支座为压力释放,梁体转角很小;顶板纵向预应力索张拉时没有临时支座间梁段正弯矩裂缝问题。
缺点是墩身要求较宽,影响美观;浇筑0#~1#块件支架一般需预压;体系转换时临时支座拆除较困难。
1.3 临时支座的抗倾覆安全性分析
计算图式见图2。
临时支座反力计算如下:
得RB=Qi/2+400li/410;RA、RB结果见表1。
抗倾覆安全系数K0=y/e0,其中y=2.05 m,e0=400(li-2.05)/(400+Qi),K0计算结果见表1。
由表1中结果可以看出,在最大不平衡荷载发生时,不论悬臂施工的节段位置如何,梁体自身都不具备抵抗不平衡弯矩的能力。
墩顶两侧临时支座内各设置22根竖向锚固钢筋,在最不利状态下其产生的抗倾覆能力为:(16mm)2π×770 MPa×22×4.1=55 858 k N·m>71.05×400=28 420 k N·m。锚固筋的作用是提高悬浇施工过程中的抗倾覆能力和控制梁体转动角度以及抵抗风荷载和其它偶然荷载对悬浇施工安全的影响,但设置不应过多。
2 在主墩两侧设支撑钢管(钢管中填充砼)并在其中设拉筋的主墩箱梁临时固结方法的计算、分析
2.1 桥梁概况
某桥上部为76.5 m+143 m+76.5 m三跨预应力砼变截面连续箱梁,桥宽28 m。箱梁采用直腹板形式的双箱单室结构。单幅箱梁顶板宽14 m,预留30 cm湿接缝,底板宽8.1 m,翼缘板悬臂长2.95 m。悬浇时设计允许最大偏载500 k N。0#块件、边跨1#~9#块件、中跨1#~7#块件底板无纵向预应力索。
主墩箱梁临时固结构造图见图3。
2.2 计算
(1)支撑抗压
(2)支撑内拉筋抗拉
(3)永久支座的抗压刚度
盆式橡胶支座组装出厂时,支座内各板件间有间隙,其间隙综合按我国现行《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT391—1999)的规定不得大于支座高度H的2%。
本桥使用的支座为GPZ50MN,其橡胶块为Φ1 392 mm,厚度70 mm。可认为组装时支座内各板件间间隙在受力时为非弹性变形,橡胶体在三向约束状态时的抗压弹性模量取5×103 MPa计算:
(4)刚度比
两个支撑抗压=1;支撑抗拉=0.022 1;永久支座抗压=29.533。支撑拉、压刚度比相差太大,需进行计算分析。
在承受设计允许最大不平衡弯矩(计算图式见图4),M=500×70.5/2=176 25 k N·m
(1)假定RA=R′A,且大于1 762.5 k N时,M全部由2组支撑承担,梁体转角θ=[tan-1(1 762.5×2.71687×10-7/5 000)]×π/180=9.577×10-8 rad,支撑中拉筋不受拉。
(2)假定R0>1 762.5/5=352.5 k N时,解方程(注:拉为+,压为-;计算图式见图4)
式中:
解得
2.3 分析
(1)本桥支撑的设计总承载力为(422 mm)2π×13.8 N/mm2×8=61 765.2 k N>0#块件的重量+(1#~19#)×2块件重量+2副挂篮重量(共61 108.2 k N),是安全的。
(2)从上述受力图式可以看出,永久支座承受的压力参与抵抗不平衡弯矩的条件为:
(1)其承受的垂直压力需大于3 400 k N,现(0#+2×1#)块件重量为10 255 k N,是3 400 k N的3.02倍,可采取在0#、1#块件浇筑成型后、顶板预应力索张拉前先放松后再人力刹紧楔形块的工序。为确保安全,在进行这项工作时应一侧拉筋先适当锁紧,再放松另一侧楔形块,交替进行完成该工作。
(2)支撑的垂直压力<17 625 k N·m/10 m。如2根支撑的垂直压力≥17 625 k N·m/10 m(其值受悬浇块件重量和顶板索张拉影响很难计算),则梁体的不平衡弯矩全部由支撑承担;如支撑的垂直压力小于17 625 k N·m/10 m,除支撑以压力释放形式抵抗部分不平衡弯矩外,其余部分将由永久支座承受的压力参与抵抗,达到减少拉筋拉力的目的。我国《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT391—1999)规定:支座竖向转动角度不小于0.04 rad。故悬浇过程中梁体的微小转动对支座是没有影响的。
(3)支撑顶部梁体向上移动0.000 1 mm,将随2根支撑已受的压力承担不平衡弯矩的份额而同比例减少。但偏载引起的梁体转动,影响立模标高和合龙时两侧梁端高差,较第1种临时固结方法(即永久支座两侧设临时支座与锚筋)敏感得多。
(4)为了确保安全,力求平衡、对称浇筑;控制梁体浇筑体积误差,防止误差累积;并在支撑位置梁顶埋设测点,进行定点监测是十分必要的。
3结语
支撑式主墩箱梁临时固结方案的优点是可以减少墩身宽度,增加桥梁美观;在支撑和墩身作为浇筑0#、1#块件的支架承重柱时,可以减少现浇支架预压这一繁琐工序;同时也大大减少支架材料用量,合龙时体系转换较为容易,明显缩短了工序时间,具有一定的经济效益。
由于支撑受力的数值很难准确计算,同时为了减少支撑间梁段承受正弯矩的风险,本文结合其特点提出了在悬臂施工状态永久支座受力参与抵抗不平衡弯矩的具体做法,以供参考。
本文在撰写过程中,得到了谈长庆教授的悉心指导,在此谨致谢意!
摘要：文章对支撑式主墩箱梁临时固结的2种方法进行探讨,提出了永久支座参与抵抗不平衡弯矩的条件和具体做法,对预应力混凝土连续梁桥悬臂施工时的墩梁临时固结措施提出建议,以供参考。
关键词：连续箱梁,悬臂施工,支撑固结,分析
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[S].
多箱梁式 篇8
广东省某高速公路单孔多室曲线连续箱梁桥桥跨组合为三联4×20 m+(30+40+30)m+3×20 m,双向四车道,桥面宽16.5 m,桥梁全长250 m。水泥混凝土桥面铺装,上部结构的第一联和第三联为整体现浇钢筋混凝土连续箱梁,第二联为预应力连续箱梁(A类构件设计)。其中第一和第二联的部分桥跨位于半径120 m的曲线上。设计荷载:汽车—超20级,挂车—120。检查发现该桥主要存在以下病害:
连续箱梁结构第一、二联连续箱梁发生横向位移,最大相对滑移量达到了11 cm,引发下部结构桥墩的弯道内侧立柱出现横向裂缝,裂缝集中在立柱与地面交界处的横桥向内侧,在离地面2 m的范围内分裂,最大宽度达到0.4 mm,最小宽度在0.08 mm～0.1 mm之间,桥台位置箱梁与前墙顶死,耳墙出现斜向裂缝。
2 力学模型建立
对于小曲率的曲线连续箱梁桥由于其结构空间效应不明显,可以展开成直梁计算[1,2,3],大曲率的曲线连续箱梁桥恒载作用下的受力分析可以使用空间杆系有限元模型计算,而活载的作用则需要引入影响面进行加载,影响面的构造方法可以基于杆系理论,不考虑箱梁的畸变,建立的影响面的横断面为直线[4,5,6]。对于大跨度连续箱梁,由于存在较多的横隔板及纵隔板,全部采用壳单元模型,往往计算模型的单元数量巨大,本文提出单箱多室箱梁的梁板模型方案。
2.1 模型单元的比选
在建立空间有限元模型时,箱梁顶、底板和纵、横肋的截面选取有两种方式:采用板单元及梁单元。建立模型时,主要考虑以下截面结合形式:
1)纵、横肋不考虑上翼缘,把上翼缘都放到桥面板中,纵、横肋采用梁单元,这样对梁单元截面有所削弱。
2)纵、横肋取工字形截面,取上翼缘与下翼缘等宽,纵、横肋采用梁单元。
在确定箱梁顶、底板纵、横肋节点位置时又有两种处理方式。
3)纵、横肋等杆件单元的节点在各自形心处,桥面板的节点在自身的形心处,如图1所示。在梁—梁、梁—板对应节点处用刚臂连接。
4)纵、横肋等杆件单元的节点与桥面板单元共节点,指定梁单元的形心相对节点偏移量。
根据上述对桥面系的处理方式,建立了以下4个模型:
模型1:纵、横肋等杆件的节点在各自形心处,其不考虑上翼缘,该模型为上述1)与3)的结合。
模型2:纵、横肋等杆件的节点在各自形心处,其考虑上翼缘,该模型为上述2)与3)的结合。
模型3:箱梁顶、底板与纵、横肋等杆件的节点与正交异性板共节点,纵、横肋不考虑上翼缘,该模型为上述1)与4)的结合。
模型4:箱梁顶、底板与纵、横肋等杆件的节点与正交异性板共节点,纵、横肋考虑上翼缘,该模型为上述2)与4)的结合。
2.2 梁单元剪切变形影响问题
在多横肋的整体箱梁结构中,纵、横肋的剪跨都较短,梁高较大,因此可能会受到剪切变形的影响。为考察该问题,建立了如下三个简支梁模型:
板梁模型Ⅰ:“工”字形截面上翼缘用板壳元模拟,其余部分用倒“T”形截面空间梁单元模拟,板和梁之间用刚臂连接,不考虑剪切变形。
板梁模型Ⅱ:与板梁模型Ⅰ相同,但考虑剪切变形。
壳元模型Ⅲ:“工”字形截面上、下翼缘和腹板全部用板壳元模拟。
现用一算例比较上述三种模型的位移及应力情况,有限元模型图见图2,图3。
三个模型均加了5个单位集中力,计算竖向挠度如图4所示,挠度差别较大,考虑剪切变形的模型Ⅱ计算所得的结果较接近壳元模型Ⅲ,壳元模型Ⅲ没有用梁理论,可认为是精确的结果。
由图4,图5可知,模型Ⅱ,Ⅲ位移大小及应力水平差别不大。本文采用模型Ⅱ进行仿真分析,用空间梁单元模型建立曲线连续箱梁影响面的方法,进行结构的空间效应分析。
3 曲线连续箱梁侧移计算分析
采用空间梁板单元建立该桥有限元模型,墩柱在地面处固结;墩梁链接处采用弹性连接模拟单向支座,竖向和横桥向(径向)也采用弹性连接。计算结果表明,主梁结构受力状态良好,短期状态、长期状态应力满足规范要求,抗力满足强度要求,主梁满足A类构件设计要求。固定支座处墩柱底部受力最不利,横桥向最大弯矩为1 470 kN·m,对应顺桥向弯矩为2 290 kN·m,对应轴力为8 015 kN。顺桥向最大弯矩为230 kN·m,对应横桥向弯矩为1 471 kN·m,对应轴力为8 196 kN。6号墩M=2 724 kN·m,N=8 014 kN或者M=2 726 kN·m,N=8 196 kN。根据规范第5.3.9条圆形截面偏心受压构件计算公式,Nu=10 324 kN或Nu=10 484 kN,强度满足要求。检算结果表明极限荷载未超过其抗力,根据检查到墩底部2 m范围内产生的水平裂纹,说明应力已经超过混凝土拉应力要求。该裂纹的产生与主梁的侧移有相当关系,此处墩顶主梁累计发生5 cm横桥向侧移,墩柱的受力行为等同于以一个已知墩顶位移(控制位移5 cm)逐级加载的静力弹塑性的推导分析(Pushover Analysis)。经计算,固定支座墩顶产生5 cm位移时,相当于墩顶作用650 kN的水平力,此力足以使墩柱产生0.3 mm～0.4 mm的裂缝。
4 病害原因分析
1)箱梁偏移原因分析。
主要由于在汽车离心力、制动力、温度作用等最不利状况组合作用下,单个支座水平合力最大值(标准值组合)达420 kN,大于支座摩阻力300 kN,而双向支座处没有设置纵、横向限位装置,导致梁体沿横向和纵向均有滑移现象。
由于活载的最不利作用只是瞬间的,其使梁体产生偏移后,由于支座摩阻力大于活载不是最不利时产生的水平力及降温、收缩徐变产生的水平力的合力,所以梁体不会恢复到原来的设计状态,直到下次最不利荷载产生的水平力大于支座摩阻力时,梁体又会往外侧偏移,现在梁体出现的偏移应该是多次最不利于水平荷载作用逐次累加后的结果,从而使第一联与第二联之间产生了5 cm的相对错位现象。
2)固定支座墩产生裂缝原因分析。
主要由于梁体偏移后引起墩顶位移过大,导致弯矩过大引起。
5 结语
运用梁板模型研究了单箱多室曲线连续箱梁的侧移问题,为同类箱梁结构计算分析提供仿真计算方法。
参考文献
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