刚构桥设计（共12篇）
刚构桥设计 篇1
1 概述
本文以高平至沁水高速公路里必沁水河特大桥刚构部分为例,简单介绍一下连续刚构桥梁的设计。该桥刚构部分方案为(80+3×150+80)m预应力混凝土刚构。
2 主梁构造
2.1 箱梁主要尺寸
1)连续刚构上部结构为直腹板预应力混凝土箱梁,箱梁断面为单箱单室,采用横向、竖向、纵向预应力混凝土结构,箱梁顶面、底板横坡与路线横坡一致。
2)箱梁底宽7.0 m,顶宽12 m,悬臂长2.5 m。合龙段处箱梁顶、底板厚0.3 m,中心高度为3.5 m(见图1);0号块顶板厚0.8 m,中心高度为9 m,底板厚为1.2 m;从悬臂端到0号块根部箱梁高度按
2.2 预应力体系
1)主梁按三向预应力设计。
纵向预应力采用15-10,15-17,15-19,15-21和15-22,15-25的钢绞线,塑料波纹管成孔,采用两端张拉,锚具参考OVM群锚体系。横向预应力采用12.7-3的钢绞线,镀锌金属波纹管成孔,锚具采用BM13扁锚体系,采用单端张拉对横向预应力钢绞线进行张拉。
竖向预应力采用镀锌金属波纹管成孔,钢筋采用精轧螺纹粗钢筋,直径32 mm,竖向预应力施工的准确与否,对腹板斜截面主应力影响较大,要求采取可靠的施工方法确保竖向预应力施加的准确。竖向预应力采用二次张拉工艺,控制张拉力为542.9 kN,张拉到位后拧紧螺母,再检查竖向预应力值,由两个班组分别进行,对张拉后的粗钢筋采用不同颜色的油漆做标记,施工时严禁水泥砂浆进入竖向预应力钢筋管道。
2)本设计中钢束引伸量计算中的相关参数为:
偏差系数取0.001 5,管道摩阻系数取0.25,一端锚具变形钢束回缩值取6 mm,钢束松弛系数取0.3。
3 下部结构
桥墩采用双薄壁空心墩形式。双薄壁空心墩:顺桥向宽3.0 m,横桥向宽7.0 m,横、顺桥向壁厚分别为0.80 m和0.60 m。箱梁下部结构示意图见图2。
桥墩基础均采用灌注桩。
4 结构计算
刚构按空间杆系采用MIDAS/Civil建立全桥模型计算,桥面板计算按单向板和悬臂板计算,特殊部位采用空间实体单位分析。
刚构主梁按全预应力构件设计。
4.1 设计采用的作用
4.1.1 永久作用
沥青混凝土重力密度:24 kN/m3;
混凝土重力密度:26.0 kN/m3;
钢材重力密度:78.5 kN/m3;
基础相对变位:主墩按2 cm考虑;刚构连接墩按1 cm考虑;装配式箱梁支座不均匀沉降按0.5 cm考虑。
混凝土收缩及徐变作用:按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定计算。
4.1.2 可变作用
汽车荷载:公路Ⅰ级,刚构部分根据桥面宽度按三车道布置,横向折减系数0.78,并考虑横向偏载系数1.15;汽车荷载制动力及冲击力:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定计算;风荷载:按《公路桥梁抗风设计规范》计算,活载风Vz=25 m/s;百年风V10=30 m/s;
温度:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定计算。
4.2 刚构主梁主要计算结果
主梁各部分在施工期间的拉应力最大值σcc′=0.04 MPa,小于限值0.7ftk′=1.73 MPa;压应力最大值σcc′=14.96 MPa,小于限值0.70fck′=22.365 MPa;施工阶段应力满足规范要求。
正常使用阶段在短期效应组合下+80%有效预应力作用下主梁未产生拉应力,满足规范要求。
短期效应组合下,当考虑竖向预应力作用后,主梁最大主拉应力为1.17 MPa,满足规范要求。
标准值组合作用下,主梁最大压应力17.2 MPa,小于限值 0.5fck=17.75 MPa;最大主压应力16.16 MPa,小于限值 0.6fck=21.3 MPa;满足规范要求。
考虑挠度长期增长的活载作用下最大静挠度为48.35 mm,小于挠度限值150 000/600=250 mm,满足规范要求。
4.3 主桥稳定性计算结果
按不考虑横桥向系梁和考虑横桥向系梁计算了自重作用下单墩稳定性,计算结果见表1,表2。
按不考虑横桥向系梁和考虑横桥向系梁计算了自重和二期恒载作用下全桥稳定性,计算结果见表3,表4。
计算结果表明稳定系数大,结构具有较好的稳定性。
5 结语
本文主要从上部构造、下部结构、刚构结构计算三方面对该桥进行了阐述,希望对类似桥梁的设计有一定的参考价值。
参考文献
[1]JTJ001-97,公路工程技术标准[S].
[2]JTJ021-89,公路桥涵设计通用规范[S].
[3]JTJ023-85,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[4]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[5]JTJ004-89,公路工程抗震设计规范[S].
[6]JTJ024-85,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[7]JTG C30-2002,公路工程水文勘测设计规范[S].
刚构桥设计 篇2
文章较详细地介绍了连续刚构桥合拢中的几个关键问题.首先对劲性骨架进行了理论分析和构造建议,然后介绍了施加配重的原理及方法,最后介绍了千斤顶顶开的理论和计算,对连续刚构桥梁的.合拢施工有一定的指导作用.
作 者：颜建敏 俞赓鑫 Yan JianMin YuGengxin 作者单位：颜建敏,Yan JianMin(台州市公路水运工程监理咨询有限公司,浙江台州,318000)
俞赓鑫,YuGengxin(浙江省大成建设集团有限公司,浙江杭州,10012)
高速公路连续刚构桥研究 篇3
【关键词】连续刚构桥；结构分析；有限元模型
1、工程概况
某大桥桥位区属中山地貌，地形起伏较大，桥区范围内中线地面高程915～1025m，最大相对高差110m。左幅桥桥跨布置为：3.0m（桥台）+4×40m（连续T梁）+（50+90+50）m（连续刚构）+2×30m（连续T梁）+3.0m（桥台）+（60m）路基+3.0m（桥台）+3×40m（连续T梁）+2×（4×40m）（连续T梁）+3×40m（连续T梁）+3.0m（桥台）；右幅桥桥跨布置为：3.0m（桥台）+（30m+4×40m）（连续T梁）+（50+90+50）m（连续刚构）+3×40m（连续T梁）+2×（4×40m）（连续T梁）+2×（3×40m）（连续T梁）+3.0m（桥台）。桥位区覆盖层主要为粉质黏土、碎石、块石，下伏基岩为泥质灰岩。
2、技术标准
技术标准包括以下方面内容：
a）设计车速：80km/h；
b）设计荷载：公路—Ⅰ级；
c）桥面宽度：单幅12m；
d）地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本场地的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s；
e）设计洪水频率：1/100。
3、主桥结构设计
3.1桥梁布置
本桥区位跨越典型的V字型山谷地形，若采用预制T梁墩高最高达90m，此方案不可行；需采用大跨径跨越V字型山谷，方案采用主跨90m刚构桥跨越，为了减小边墩不平衡弯矩及方便边跨合龙施工考虑，边主跨比多取0.55，本桥边主跨比为0.56。5号主墩处为约50m的岩堆体，因此将5号墩承台下挖至右幅墩等高以改善上部主梁受力性能，并采取确实有效的措施保证5号墩岩堆的稳定性。
3.2主梁截面
主桥位于半径为1244m的曲线段上，为了方便悬臂浇筑施工，主梁采用单箱单室直腹板变截面，强度等级为C55的预应力混凝土连续箱梁，箱梁顶板宽12m，箱梁底板宽6.5m。主墩箱梁墩顶根部梁高5.5m，长5m，与跨径之比为1/16.4，接近文献[3]建议的最大值；向中、边跨方向41.5m范围内梁高变化采用2次抛物线，其余为等高梁段，梁高为2.5m，与跨径之比为1/36，超过建议的最大值1/50，增加跨中梁高以提升跨中主梁刚度，以期有效避免因主梁刚度不足导致的跨中长期下挠值过大现象。墩顶箱梁底板厚为100cm，箱梁跨中底板厚度为32cm，在距离墩中心线3.5m处，向中、边跨方向40.5m范围内底板厚变化采用2次抛物线由75cm变化至32cm，通过提高截面尺寸降低混凝土截面应力与徐变系数，起到降低因徐变导致跨中长期下挠值。0号块顶板厚为50cm，其余部位顶板厚度为28cm，悬臂端顶板厚度为20cm。1～4号块箱梁腹板厚度为70cm，在5号块范围内变化为60cm，6～8号块箱梁腹板厚度为60cm，在9号块箱梁腹板厚度变化为50cm，10～12号块箱梁腹板厚为50cm。增加腹板的厚度提高箱梁的竖向抗剪切能力，并有效提高抵抗箱梁斜截面抗裂性能，降低腹板出现斜裂缝的风险概率，也改善了因底板钢束产生的径向力导致腹板的拉应力，同时提高了箱梁的竖向刚度，对跨中后期长期下挠也有改善作用。
3.3预应力
主桥箱梁采用三向预应力结构，纵向预应力采用M15-19、M15-16、M15-12钢绞线；顶板横向预应力采用BM15-3钢绞线，竖向采用竖向预应力采用高强精轧螺纹粗钢筋（准=32mm）。对于顶板、后期跨中底板与边跨底板纵向预应力采用M15-19钢束，布设时保证了钢束的平弯段与钢束的竖弯段不在同一区间完成，远离腹板钢束需较快平弯至腹板内侧，这样设计考虑使得钢束容易定位且施工时容易操作，平弯钢束时需要考虑钢束与锚固截面钢束的空间位置，避免锚固位置钢束的锚固垫板与预应力管道相冲突。腹板弯起索，腹板内布置弯起钢束有效提高箱梁竖向刚度，抵抗主拉应力。腹板内弯索仅需要进行竖向弯起，腹板弯索摩擦损失较大，预应力效率低，因此本桥采用M15-16钢束；竖向预应力钢筋沿桥轴向每0.5m布置一根，在腹板内交错布置，同时保证与横向预应力钢筋位置不冲突，考虑短钢筋的预应力损失较大，因此在边跨部分箱梁梁高较小的节段未进行布置。
3.4主桥施工
主梁0号块节段总长10m，在墩顶和墩旁临时托架上立模现浇，边跨托架现浇梁段长3.84m，边、中跨合龙段长2m；1、2、3、4、5号梁段长3m，6号～11号梁段长为4m，采用挂篮悬臂浇筑法施工。挂篮设计重量为75t，为最大节段重量的0.63倍，同时挂篮需要保证足够的刚度，挂篮需要进行预压测试，测试采用最大节段重量的1.3倍控制，可采用水箱加载或砂袋加载方式。本桥采用合龙顺序为先边跨后中跨，因本桥所处边墩地形较陡，不宜采用支架现浇，需要采用托架现浇段方式，设计初期考虑本桥边主跨比为0.56，考虑采用钢导梁将边跨现浇段与合龙段整体现浇，后期考虑桥位处“V”字山谷地形施工状态下不宜控制最大悬臂状态，因此取消此种合龙方式，采取主边跨过渡墩架设托架进行边跨现浇段与合龙段。
3.5主桥下部结构
6、7号桥墩为主桥桥墩，墩身采用空心薄壁墩，墩身采用空心薄壁墩，顺桥向厚4.5m，横向宽6.5m。用以预埋临时托架预埋件，墩底设置2m厚的实心段。主墩承台尺寸为10.25m×10.25m×4m，基础采用4根直径2.5m的钻孔灌注桩。采用空心薄壁墩刚度较大，抗扭、抗弯性能均比较好，同时随着墩高增加其柔度不断增大，也可较好适应于高墩情况，同时避免在山区陡壁上开挖承台，必须合理选取承台尺寸，避免承台开挖对山体扰动，必要时可按高桩承台设计，本桥因5号主墩处于50°倾角的岩堆体上，降低了承台位置，改善了上部受力性能，降低了边坡失稳风险。
5、8号桥墩为主、引桥过渡墩，采用Y型桥墩，盖梁采用高底盖梁构造以适应两侧梁高的变化，左幅8号桥墩同时设置8cm的预偏心。Y型桥墩不仅能够适用于桥梁内外侧横坡变化较大地形，避免双柱墩内外墩高度差异性较大的结构不利，并较实体墩其材料省，造价较低。
4、结语
本文以某高速公路的一座连续刚构桥为实例，对其方案、结构尺寸、预应力钢束布设、结构受力性能进行了相关问题分析，以期为其他山区高速连续刚构桥的设计者提供可参考的设计思路，以保证结构安全，确保工程顺利进行。
参考文献
[1]JTGD60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].
[2]JTGD62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3]邵旭东，李立峰.桥梁设计与计算[M].北京：人民交通出版社，2007.
多孔长联V形刚构桥设计 篇4
桥位周边地势起伏较小, 桥位处水面宽约510 m, 水深2~3 m。地貌类型为垅岗地形, 属长江三级阶地。地层自上而下依次为人工填土、黏土、残积土、强、中风化泥质粉砂岩。
1 桥型总体设计
结合建桥自然条件, 本着“安全、实用、经济、美观”的原则, 经多方案比选后, 主桥选用 (40+5×60+40) m多孔V形刚构桥, 主桥总体布置见图1。主桥采用V形刚构桥方案, 结构新颖美观, 总体布局合理, 与周边环境协调性好。
V形刚构是一种多跨连续梁和刚架的混合体系, 兼有刚架和梁的力学特点, 由于V形墩的斜腿减小主梁的跨度, 使梁的最大正、负弯矩峰值明显降低, 从而使梁的建筑高度得以减小[1]。V形刚构虽能使上部建筑高度减小, 但其受力状态发生较大变化。在结构自重、温度、混凝土收缩、徐变等作用下, 主墩墩底会产生较大的内力, 特别是墩身高度较小, 多跨连续时, 影响尤为严重[2]。
主桥联长为380 m, 墩身高度5.5~8.5 m。由于联长较长, 桥墩较矮, 因此在维持主跨规模不变的前提下, 寻求一个受力合理、结构安全、适用美观的结构体系, 成为设计中的关键问题。
2 结构体系
对于主桥的结构体系提出以下5种方案进行比选。
1) 方案一:主桥不设铰及挂孔。主桥为1联, 联跨布置为 (40+5×60+40) m。
2) 方案二:在主桥第4跨设25 m挂梁。主桥为3联, 联跨布置为 (40+2×60+17.5) m+25 m+ (17.5+2×60+40) m。
3) 方案三:在主桥第3跨和第5跨分别设25 m挂梁。主桥为5联, 联跨布置为 (40+60+17.5) m+25 m+ (17.5+60+17.5) m+25 m+ (17.5+60+40) m。
4) 方案四:在主桥第4跨跨中设铰。主桥为2联, 联跨布置为 (40+2×60+30) m+ (30+2×60+40) m。
5) 方案五:在主桥第3跨和第5跨分别设铰。主桥为3联, 联跨布置为 (40+60+17.5) m+ (42.5+60+42.5) m+ (17.5+60+40) m。
分别对5种结构方案进行分析计算, 各方案墩底截面最不利状态下最大应力值见表1 (应力值受拉为正, 受压为负) 。
根据计算分析, 得出以下几点。
1) 方案一在温度、混凝土收缩徐变等荷载的作用下, 最不利主墩墩底会产生较大的内力, 配筋不能满足受力需要。方案不成立。
2) 方案二和方案四在温度、混凝土收缩徐变等荷载作用下, 对于最不利墩底截面, 将顺桥向厚度加大至4.2 m方可满足受力要求, 而且需要配置大量预应力筋。结构尺寸过大, 影响美观, 与桥梁整体结构不协调, 造价较高, 不宜采用。
3) 方案三和方案五在温度、混凝土收缩徐变等荷载作用下, 对于最不利墩底截面, 配置一定的预应力钢束, 即满足受力需要。考虑到行车舒适性, 尽量少设伸缩缝以利于行车舒适, 方案五较方案三减少两道横向伸缩缝。
根据上述分析比较, 推荐对桥结构受力更为有利、对行车舒适度影响较小的方案五。
3 上部结构设计
主桥上部结构采用 (40+5×60+40) m V形刚构。主桥分为3联, 孔跨布置为 (40+60+17.5) m+ (42.5+60+42.5) m+ (17.5+60+40) m。桥面全宽为27.5 m, 主桥分为左、右两幅, 两幅之间设置2 cm断缝。主梁采用变截面连续箱梁, 横断面为单箱单室斜腹板截面 (见图2) , 截面高度变化曲线为圆曲线, “V”形撑与主梁衔接处采用圆曲线顺接。
单幅主梁顶板宽度为13.74 m, 采用单箱单室截面;主梁两侧悬臂长度3.0 m, 悬臂端部厚度0.2 m, 根部厚度0.5 m;主墩与箱梁相接的根部截面梁高为3.6 m, 中跨跨中、V形墩墩顶跨中及边跨直线段梁高均为1.8 m;箱梁顶板厚度为0.28 m;箱梁底板厚度:中跨跨中、V形墩墩顶跨中及边跨直线段均为0.25 m, 根部至中跨跨中及边跨直线段按圆曲线由0.5 m渐变至0.25 m;中跨跨中及边跨直线段腹板厚0.5 m, 靠近V形墩及V形墩墩顶小跨腹板厚0.7 m;在边跨支点处、V形墩斜腿顶部、牛腿铰接处设置横梁。
主梁采用双向预应力体系, 纵向预应力钢束设置腹板束、顶板束、底板束。腹板束通长布置, 顶板束布置在负弯矩区, 底板束布置在正弯矩区。横向预应力采用扁锚体系, 按顺桥向0.5 m间距布置在箱梁顶板内。预应力钢束均采用φs15.2 mm钢绞线。
4 下部结构设计
4.1 V形墩结构设计
主桥主墩采用V形墩 (见图3) , 斜腿顺桥向厚度为1.4 m, 墩身顺桥向厚度为2.0 m, 单幅横桥向宽由4.0 m变化至与箱梁底板等宽;单幅承台尺寸为 (11.2×7.4×3.0) m, 基础均采用11根φ1.2 m钻孔灌注桩基础, 成梅花形布置, 顺桥向3排。墩身采用预应力混凝土结构, 按A类预应力混凝土构件设计。
4.2 桩基础
V形墩斜腿与梁和承台固结, 由于斜腿抗推刚度大, 使桩的刚度对温度变化、混凝土收缩徐变等因素在结构产生的次内力更加敏感[3,4]。因此如何选择桩的布置形式和桩径, 尽可能控制基础规模, 同时又满足承载力要求、具有较小的抗推刚度, 是设计研究的目标。
在设计过程中, 分别对主墩采用11根φ1.2 m和9根φ1.5 m的刚度进行对比计算, 计算结果见表2。由表中数据可知, 顺桥向转动刚度系数前者为后者的44%, 混凝土减少30%, 降低工程造价, 设计更合理。因此本桥主墩基础选用11根φ1.2 m。
5 结构计算
5.1 计算内容及计算方法
总体纵向计算采用平面杆系理论, 按A类预应力混凝土构件验算结构在施工阶段、使用阶段应力、极限承载力及整体刚度进行内力应力、主梁极限承载力计算。计算模型考虑群桩基础的影响, 将承台和桩基利用整体刚度相等之原理把群桩基础模拟成双杆“п”形结构。计算过程中考虑恒载、活载、混凝土收缩徐变、预应力、温度变化、支座沉降、施工荷载等各项作用。
5.2 主要计算结果
正常使用极限状态长期效应组合下, 主梁上缘最小正应力为1.38 MPa, 主梁下缘最小正应力为0.1 MPa;正常使用极限状态短期效应组合下, 主梁上缘最小正应力为0.1 MPa, 主梁下缘最小正应力为-1.1 MPa, 主梁主拉应力为-1.2 MPa;持久状况主梁上缘最大压应力为13.08 MPa, 主梁下缘最大压应力为12.44 MPa, 主梁最大主压应力为13.08 MPa, 均满足现行规范要求。
6 施工方法
主桥采用全联支架现浇施工, 先施工第一、三联, 然后施工第二联。主桥完全位于水中, 箱梁施工采用组合支架。支架下部为梁式支架 (钢管桩+贝雷梁+混凝土面板) , 支架上部为碗扣式满樘支架。墩顶梁段局部支架下部结构为“钢管柱+型钢梁”。
7 结语
V形刚构桥结构轻巧、线条流畅、美观新颖。采用V形墩缩短计算跨径, 降低梁高, 节省上部工程材料, 经济性较好。当桥位处水面较宽、景观要求较高时, 多孔长联V形刚构桥因良好的美观性和经济性, 有着其特有的价值。
该桥于2012年9月开工, 于2014年10月竣工通车, 通车运行状况良好。大桥犹如一条长龙横跨汤逊湖, 不仅发挥着疏解交通的基本功能, 同时因其优美的造型成为汤逊湖上一道美丽的风景。
参考文献
[1]上海市政工程设计研究总院.桥梁设计工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 2007.
[2]王少峰, 宋丽, 郭忆.多跨连续V形刚构桥设计分析[J].山西建筑, 2010, 36 (14) :316-317.
[3]陈铭, 杨正武.千岛湖大桥主桥设计构思.桥梁建设[J], 2003 (2) :35-37, 49.
刚构桥设计 篇5
大跨度连续刚构桥的Pushover分析
文章介绍了Pushover分析方法的基本原理和加载模式,对某大跨度连续刚构桥实体工程分别采用五种常用的荷载模式进行了全桥结构纵向和横向的.Pushover分析,并对其进行了抗震性能评价,算例分析结果可为同类桥梁工程的抗震设计提供参考.
作 者：叶光耀 刘廷望 曹云强 YE Guang-yao LIU Ting-wang CAO Yun-qiang 作者单位：惠州市道路桥梁勘察设计院,广东,惠州,516000 刊 名：西部交通科技 英文刊名：WESTERN CHINA COMMUNICATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U448.23 关键词：连续刚构桥 Pushover分析 加载模式 抗震设计连续刚构桥梁的施工控制研究 篇6
【关键词】连续钢构，施工事项，合拢，控制措施
【中图分类号】U445.4【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）02-0240-02
一、 工程背景简介和例举工程实例
现代社会经济，文化，生活发展迅速，人们的需求逐步增加，对于生活中的各个方面人们不仅满足于表面的形式，对于更深层次的追求在加深。当今社会，随着我国国民经济和桥梁施工技术的快速发展，桥梁建设规模也迅速扩大，为满足人们日益增长的需求，越来越多的大跨度现代化桥梁或者是多跨预应力混凝土连续桥梁被修建起来，整体性能好，连续性能超强，应用便捷，外观时尚美丽，在竖向的作用力下位移和变形也都比较小并且具有刚度相对较大等诸多优点，这些多功能的优势桥梁使人们的生活更加便捷，安逸，交通更加顺畅。大跨度现代化桥梁或者是多跨预应力混凝土连续桥梁凭借以上的优势，在人们的生活中占据了不可或缺的地位，在桥梁建设发展中增添了光辉的一笔，对于以后类似工程的设计和施工提供了可靠的实践经验。
桥梁的结构类型多种多样，大跨度连续钢构桥梁的结构是高次超静定结构，由于这种特定的结构类型，所以在施工建设施中往往要求选择采用悬臂施工，同时要求做到在施工进行过程当中选择的施工技术以及安装程序一般也是和桥梁建成以后的线性以及承载力密切相关。在施工进行的过程当中，对于桥梁本身的结构以及其本身结构所受到的荷载状况在不断发生变动的现象，和相应的且内部的结构力以及变形状况也就会不断的发生着变化的现象也需要十分密切的关注。在进行工程实施的工程当中需要工程人员对桥梁的每个施工过程中出现的数据进行具体透彻的分析，检测，还需要对每个修建过程进行实验测量，抽查比对，进行试验验证，确保在建设过程中每一项数据要求都能达到要求，每一项的规定都可以落实，做到计划和实际工程结果相一致，保证工程中的每一部分都准确实现，为实现以上需求，要求工作人员认真负责，做到严谨细致。
下面我们依据一段主跨为46+80+46m的大桥为例，分析大跨度连续钢构桥梁的结构和建设过程中的一些注意事项和施工措施。该大桥的施工采用在0#块上采取墩上搭设托架的方法来进行施工，1#块到10#块之间采用挂篮悬浇的方法来进行施工。总共的施工分为12段进行，严格根据不同路段的特点采用不同的施工方法。悬浇的块段长在修建中包括3.0m、3. 5m和4.0m这样三种。实验用80km/h的行车速度来计算的话，将整体的路宽设置在24.5m，分为双向四车道。
二、上部结构施工
2.1 混凝土施工
桥梁建设中，进行混凝土施工时，因为其具有位置相对较高、工程量大且顶应力筋的布置相当复杂的显著特点，并且具有施工难度系数很高，建筑公司对于工程质量要求极高的问题，所以我们在进行桥梁混凝土施工时注重注意解决以下3方面问题：首先，采用自动计量拌和站来进行混凝土的拌制以及运输，与此同时配套采用混凝土运输车来进行运输。其次，砼灌注时，需要选择采用混凝土输送泵来进行灌注施工，同时采取必要的措施来保障混凝土能够直接到达灌注的上方部位。最后需要注意的事项是，捣固操作的时候，再砼灌注完成以后再进行纵向波纹管的安装。
2.2 挂蓝的安装及预压测试
在已经完成的梁段顶上进行挂蓝的安装，首先将挂蓝相关的各个构件运输到现场，之后用重吊机将其吊至梁顶上，最后利用重吊机配合人工进行挂蓝的拼装。保证各个构件的就位与安装都于设计图纸上的状况相一致，是整个进行安装过程中最为重要的环节。通常采用先拼装下挂，然后再拼装上挂，在拼装完成以后，一般情况下需要专门的验收小组对所完成的工作进行必需的检测和查收，再确定所有相关方面的处理都符合实际的要求以后才能够将其交付使用。
2.3 挂蓝的悬浇施工
挂蓝的悬浇施工是十分复杂的尖端施工技术，在建设施工过程中会出现方方面面的问题，其中有两方面的问题值得我们尤为注意，以下将这两方面问题详细阐述：第一方面，钢筋的绑扎以及预应力管道安装过程当中的问题。我们针对这样现实中时常出现的问题，采取以下三种措施来应对：（1）安装预应力管道时，必须严格按照安装设计的要求进行安装，（2）纵向管道当中一般会存在的较多接头，要对其采取良好而必要的处理方法，同时注意采取一些必要的措施防止管道有堵塞现象发生。（3）建设施工过程中，采取必要的措施来对预应力管道进行加强和稳固，并且注意保障相对应的整个体系的保护层厚度。
第二方面，混凝土的浇筑问题。因为悬浇箱梁的混凝土标号通常都比较高，所以在进行混凝土的浇筑时，要严格做好混凝土事先的配合比设计，将混凝土在混凝土拌合场集中的进行拌制以后就由搅拌运输车运输到指定的位置，然后采用混凝土输送泵来进行泵送和到位浇筑。浇筑要保证其对称性，是进行悬浇的关键，同时一定要做到重量的偏差绝对不能超过设计中给出的要求和规定。
三、合龙施工控制
3.1 合龙原则分析
受暴雨降温或者是太阳日照等自然因素对于共轭悬臂端面之间的相对位置具有显著影响，不仅是自然因素，合龙段的自重、合龙段混凝土所发生的徐变等自身变化或者是施工、风力等外界荷载带来荷载等现象对共轭悬臂端面之间的相对位置所带来的影响也很大。针对这些影响因素，在进行合龙施工的过程当中需要遵守两个方面的原则，第一，确保低温灌注混凝土，第二，确保两个共轭的悬臂端又拉又撑。此项原则具体来说就是在进行灌注合龙段混凝土之前就需要采取临时锁定的措施来强制性的限制住两个共轭的悬臂端进行连接合龙，目的在于较好的保证其在连接过程中的相对固定状态，同时能够相应的预防合龙段混凝土在灌注或者是早期硬化的过程当中发生不良的体积变化情况。混凝土的灌注需要注意温度，往往选择在一天之内温度最低的时候进行，通过对温度的选择保证新浇筑成型的混凝土在温度上升之前就已经达到了终凝的状态，并且还可以在温度再次下降时已然有有要求程度的强度。
3.2 边跨现浇段施工
现浇段箱梁施工过程当中采用的是碗扣式钢管落地支架，横桥方向上设置工字钢、纵向上设置为方木，将模板以及钢筋等安装在其上面以后就可以采取一次性的浇筑完成。在支架搭设完成以后还需要按照给出的施工载荷来对其进行预压，采用这种方法，主要是为了确保施工的安全性，同时并消除这一过程当中出现的非弹性变形现象，在进行施工控制的时候按照实测的变形量施工，预压过程中直接采用沙袋加载的方法来进行施工建设。
3.3 边跨合龙段施工
3.3.1 合龙温度的选定
施工过程中，往往按照设计的要求确定合龙温度，合龙温度的范围是15--25℃左右，其中最佳温度是20℃左右，在进行施工的过程当中，一般情况下根据当地的实际天气情况来进行选择，采取自然降温的方式得到最佳的合龙温度。较长时间范围内，如果气温的变化幅度不是特别大，则混凝土的应力的变化情况一般是十分符合理想需求的。
3.3.2 合龙顺序
合龙有严格的顺序和步骤要求：（1）在边跨合龙位置处设置临时的指甲（2）安装模板（3）安装合龙段筋性骨架、波纹管以及钢筋（4）安装侧模和内模（5）浇筑合龙段混凝土（6）完成预应力束的张拉（7）拆除讲主墩的临时固结、挂篮以及支架。
3.4 中跨合龙段的施工
3.4.1 合龙温度的确定
在温差比较小的阴天，并且是一天当中温度最低的时刻选择中跨合龙的温度，同时不要忘记合龙温度的范围是15--25℃左右。
3.4.2 合龙工序的选择
合龙工序的顺序和步骤：（1）安装合龙段吊架（2）安装两梁端间水平筋性骨架（3）在两悬臂之间各自加上配重（4）进行合龙端混凝土的现浇过程（5）逐级的将压重卸除掉（6）张拉预应力束并接触吊架。
3.5 合龙段施工的注意事项
合龙段施工过程中需要注意的事项有一下几方面：（1）合龙段混凝土的浇筑时要尽可能的选择在温度比较低的时候来进行（2）保障合龙段混凝土与梁体之间的良好连接（3）减小收缩开裂的可能性。
总结：
本篇文章主要是例举工程实例，说明和分析了大跨度连续钢构桥梁的施工工艺流程以及其控制措施和方法，在这其中重点论述和强调的就是其合拢段的施工以及这一施工阶段当中的控制事项。为整个工程的最终的顺利完工，安全有效投入应用，提供了正确的理论依据和实验证明结果，为今后类似的工程建设起到领路的先锋作用，为社会和国家带来源源不断的经济利益和文化积淀。
参考文献
[1] 郭卫军.多跨预应力混凝土钢构连续梁桥的合龙施工[J].黑龙江科技信息，2008（1）
[2] 薛家伟.大跨径预应力连续钢构施工控制[J].四川建筑，2008（3）
连续刚构桥梁的设计与计算 篇7
1 连续刚构桥梁的设计
1.1 连续刚构桥梁的构造设计
(1) 主梁设计要点
在连续刚构桥的主梁设计中, 因为构造自身的腹板高度比较低, 因此不需要布置竖向预应力, 只需要使用一般的钢筋就能够达到良好的抗剪结果。
(2) 主墩设计要点
在连续刚构桥的主墩构造设计中, 使用薄壁空心桥墩是一般的做法, 并让横桥向桥墩的两侧呈圆弧面, 详细设计时, 顺桥向的宽度要限制在3m以内, 承台厚度要限制在2.8m, 建议采用桩基础设计。
(3) 护栏设计要点
在对桥梁护栏构造实行设计时, 能使用现浇混凝土的办法, 同时为了把因混凝土热胀冷缩对桥梁构造变形的影响进一步降低, 能在桥面上每间隔必定的间距布置一条伸缩缝, 并加设温度缝。
1.2 连续刚构桥梁的应力控制设计
在连续刚构桥梁中, 直接关系到桥梁构造的全体质量的是应力设计的合理与否。很多项目实例表明, 引发连续刚构桥桥身变形的关键因素是桥梁自重, 而预应力的张拉结果则可以有效把桥身对底板的压应力减少。在桥身应力控制的设计经过中, 影响主梁应力结果的关键原因是弯矩与剪力, 因此要把桥身主梁截面的正应力和支点周围的主拉应力作为控制核心。
1.3 连续刚构桥梁的线形控制设计
在连续刚构桥梁的线性控制设计当中, 对悬臂的建筑影响很大的主梁的立模标高, 关系着主梁线性的平顺。在确定立模标高的时候, 假如思考的原因相对符合现实, 并在实施经过中准确控制, 则桥梁的线性设计结果会很好。
如下是立模标高的计算公式:
式中:Hilm-i节段立模高度;
Hisj-i阶段设计标高;
fi1-本施工和之后浇筑每个段对该点的影响;
fi2-本段施工纵向预应力束张拉后对该点的影响值;
fi3-徐变、收缩、温度、构造系统转换、二期恒载、活载影响值;
fig-挂篮弹性变形对施工段的影响值。
跟着悬臂的接连伸长, 每个参数接连加大对挠度的影响。主梁的挠度重要和主梁节段的重量与预应力有着紧密的关系。所以, 我们应该关键思考挂篮附加变形与挠度变形调整值, 并继续修正立模标高的计算公式。
2 连续刚构桥梁计算结果分析
以82.5+128.5+82.5m三跨连续刚构为例:
2.1 结果分析
(a) 因为重力作用, 主梁边跨承受正弯矩, 并且在L=27.5m处达到最大, 为M=89218.01 (k N·m) , 然后边跨的正弯距开始渐渐的减小, 在L=52.5m左右减小到0。左右减小为0。从此, 边跨梁最先承受负弯矩而且快速增长, 最大的是塔根右侧负弯距, 为M=314500.41 (k N·m) 。
(b) 在L=80和L=85截面左右两侧负弯距存在差值, 这是由于此桥桥墩指定限制为稳固端, 属刚性连接的墩梁固结, 能够传递弯矩, 故桥墩也承受了局部弯矩。
2.2 桥墩单元轴力分析
(a) 柱式桥墩的构造特征是从分离的2根或几根立柱 (或桩柱) 所构成, 是桥梁中实用相对多的一种桥墩方式。它的外形美观, 圬工体积少, 而且重量比较轻。
(b) 桥墩要承担所有主梁单元和桥墩的自重, 当有活载作用时, 还要承担所有活载, 之后把这些荷载统统传递给墩台桩基。桥墩为5.99MPa的最大压应力值, 设计要求相符。
2.3 挠度分析
(a) 挠度发生的因素:影响大跨径连续刚构桥的后期变形的原因有很多, 像混凝土收缩徐变、主梁刚度的转变、降低纵向预应力的有效性、竖向接缝质量对后期变形的影响、预拱度设置偏差、汽车活荷载长期效应的影响、不高的施工质量水平, 管理不完善等。
(b) 控制主梁跨中下挠的对策:在设计上, 确保梁有充足的正截面强度与斜截面强度;施工掌控上, 使用预抛高的办法掌控大跨径连续刚构的线形;在施工上, 要掌控混凝土的坍落度在桩基以内, 尽能够的把混凝土加载龄期延长。预应力管道定位必须要准确, 保证建设充足的预应力。
结语
连续刚构桥是一种特别具有生命力的桥梁构造方式, 现已变成为大跨度预应力混凝土桥梁的第一选桥型。在桥梁设计中, 要对已成同类型桥梁实行分析与调查, 借鉴其顺利的经验, 取长补短, 来完成构造安全、造型美观与景观协调的桥梁设计理念。
摘要：作为一种轻型桥梁的连续刚构桥, 因为其构造美观、行车平稳舒适、方便养护、费用低等优势, 在国内桥梁项目工程建设中得到了广泛运用。桥梁设计是保证连续刚构桥梁整体稳定性的最为主要的步骤之一。
关键词：连续刚构桥梁,设计,计算结果分析
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].
V墩式连续刚构桥的设计 篇8
1.1V墩式连续刚构桥的优点
采用V形墩的连续刚构桥, 缩短了梁的计算跨径, 降低了梁高。与竖直墩的连续刚构桥相比, 减少了跨中和支点部位的弯矩峰值[1], 节省了上部工程材料数量。由于主梁的建筑高度减少, 从而降低了桥面标高, 使得纵坡平缓。对于城市桥梁来说, 便于行人和非机动车辆通行。这种结构对于减少两岸引桥的高度和长度有着十分重要的意义。悬臂长度短, 因而施工挠度较易控制[2]。从桥型外观上看, V形墩的连续刚构桥上部结构轻巧, 线条流畅, 桥型美观。
1.2V墩式连续刚构桥的设计重点
V形节点是V墩式连续刚构桥的设计难点。从结构概念上讲,V撑属于偏压构件,以压弯为主,其设计的思路应该是通过调整截面形式、V墩倾斜角度等来优化弯矩与轴力的比例关系,使得尽可能不出现拉应力。与V撑相连接的部分,受力仍然以弯曲为主,是梁的性质,可以按照常规梁的方法设计V形节点的其余部分。需强调的是,尽可能不在V撑中采用预应力来调整其受力状态。一方面,这种方法调整效果很差;另一方面,V撑本质上仍然是墩的作用,完全可以通过几何构形调整其受力性质,而无需牺牲经济性,将上部的造价成本转移到下部来。
此外,V形墩梁式桥的施工关键在于V形墩墩身, 其施工较一般竖直墩复杂。V形墩斜腿可以整体现浇, 也可以整体预制、整片起吊安装, 其关键在于控制V形墩斜腿在施工过程的叠加内力与设计要求相吻合[3]。斜腿与墩顶箱梁相交接处的藕节点结构较复杂。 当采用多跨结构时, 往往因温度内力大, 整体杆系计算难以反映真实状态,需要采用空间实体分析。
1.3V墩式连续刚构桥的设计流程
V墩式连续刚构桥设计过程的核心是V形节点。围绕该核心,V墩式连续刚构桥的设计流程见图1。
2工程实例
某V墩式连续刚构桥,跨径布置60 m+90 m+60 m,桥面宽16 m,单箱单室。桥跨立面布置见图2。挑臂长3.6 m,梁体高度按二次抛物线从2.2 m变化到4.5 m;V形墩与桩基承台采用铰接。
二期恒载考虑0.17 m铺装和两侧各10 kN/m的防撞墙;活载4车道公路一级;整体升降温20 K,梯度温差14 K;不均匀沉降0.01 m。
首先采用杆系模型对结构整体进行分析。三角区在恒载作用下:上拉杆通过预应力平衡拉力,全截面受压;下压杆在小偏心弯矩作用下,在两端有拉应力,最大拉应力为1.4 MPa。活载产生的弯矩,在墩顶区域,大部分转化为V形拉压杆内的轴力。活载在V形墩内产生的拉应力为1.0 MPa。
综合考虑恒载、活载、整体升降温、梯度温差和沉降之后,得到组合应力。从荷载组合的结果可以看到,短期组合下,主梁上部全截面受压,无拉应力。标准值组合下,最大压应力为13.5 MPa。均满足规范要求。短期组合下,V形斜撑的拉应力最大为 2.1 MPa。
整体杆系分析中,V形节点处各控制截面的性态指标见表1,控制截面划分图见图3。
依据V形撑脚最不利荷载组合下的内力状态,对V形撑脚配筋。结果表明,在短期组合下,最大弯矩为58 188 kN·m时,对应轴力为54 236 kN。配筋采用间距2×ϕ32@150 mm的钢筋,单侧配筋率为0.004,钢筋应力为143 MPa,验算裂缝为0.18 mm,满足规范要求。
为验证上述整体模型分析在关键节点处的可靠性,采用空间实体模型,对斜腿与墩顶箱梁相交接处的藕节点进行空间应力分析(见图4)。
从上述分析中可见,V形节点处的实体分析最大拉应力小于杆系模型结果。因此,上述配筋设计是合理的,能够满足安全性与适用性的要求。目前该桥已建成通车,成桥荷载试验表明,该桥设计合理。
3结语
本文探讨了V墩式连续刚构桥的优点,并提出其设计重点与解决方法,制订了设计流程。通过1座V墩式连续刚构桥的设计,验证了本文思想与方法的可靠性,为类似工程提供借鉴。
参考文献
[1]王萍.V形墩连续刚构桥设计[J].公路,1997(6):12-16.
[2]邹纪民.浙江东阳江大桥V形墩施工[J].公路,2002(12):14-15.
斜交刚构桥设计中的斜交弯矩研究 篇9
1 工程实例
某铁路刚构桥,梁体中心跨径(13.5+16+13.5)m,0.8UIC荷载,双线,墩轴线与梁体横向交角41°,端部截面与线路中心线正交,墩顶处梁高1.7 m,跨中处梁高1.2 m,桥面宽12.2 m,截面形式如图1,图2所示。
建立空间有限元模型来计算荷载沿墩横向的分布,见图3。只建立梁部模型,在墩梁相接处取几个节点加固定约束,在边支座中心处加横向及竖向约束,荷载按桥面实际位置分不同工况施加,那么,加约束处的支反力即代表沿墩横向荷载的分布。表1为一种活载工况下,1号墩沿墩横向的荷载分布及“斜交弯矩”结果。表1中NODE为沿墩横向所加固定约束的节点号,FZ为1号墩上加约束处的支反力,X,Y为约束处至墩中心的距离,MY,MX为各约束点的“斜交弯矩”,∑MY,∑MX为1号墩桩顶的“斜交弯矩”。从表1可看出:该工况下荷载沿墩横向分布很不均匀,中跨钝角处199号节点荷载分布最大,锐角处248号节点荷载分布最小,甚至是向上的荷载。
各工况下“斜交弯矩”如表2所示,表2中所列“重轴在1号墩”及“重轴在中跨跨中”均指沿梁体中心线的位置。从表2可看出,在自重及二期恒载作用下,“斜交弯矩”较小,这是因为本刚构是梁端正交的多跨刚构连续梁桥,而自重及二期恒载沿全梁接近均布,所以沿墩横向荷载分布较均匀。如果是单跨或梁端斜交刚构,则荷载分布沿墩横向从钝角向锐角逐渐减小。总“斜交弯矩”大小应由自重+二期恒载+基础相对变位+活载引起的“斜交弯矩”组成。从表2中可看出,工况6,9,11,12不控制设计,其余几种活载工况与恒载工况、基础相对变位工况引起的“斜交弯矩”分别与其余荷载引起的桩顶力组合作为计算桩基的荷载。事实证明,“斜交弯矩”对桩基配筋及桩长均有一定影响,墩轴线与梁体横向交角越大,“斜交弯矩”越大,设计时不可忽视。
kN·m
2 结语
对于斜交角度较大的刚构桥,“斜交弯矩”在计算刚臂墩及桩基时不可忽视。
参考文献
[1]车宇琳,冯云成,包琦玮,等.桥梁设计常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2005.
[2]TB 10002.3-2005,铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].
[3]黄棠,王效通.结构设计原理[M].北京:中国铁道出版社,1988.
[4]TB 10002.1-2005,铁路桥涵设计基本规范[S].
[5]TB 10002.5-2005,铁路桥涵地基和基础设计规范[S].
多跨连续V形刚构桥设计分析 篇10
关键词：连续刚构,受力分析,铰设置
1 概述
刚构桥是指上部承重的梁、板与墩、台的柱式墙壁整体结合在一起的一种桥梁结构。其构思是利用墩台与上部结构的固结构造,使跨中弯矩减小,同时在墩、台与梁结合处产生弯矩与推力,在同样同行荷载与使用同样建筑材料下,刚构桥的单跨跨径可以加大并减小梁高。刚构桥因桥墩的形式不同可分为门式刚构、斜腿刚构、T形刚构、V形刚构等。
近年来随着我国桥梁事业的发展,V形刚构桥被广泛采用。如浙江省淳安县千岛湖大桥(70+7×105+70+40)m,桂林漓江大桥(67.5+95+67.5)m等。V形刚构桥减少了支点和跨中弯矩值,降低了梁高,节约了材料;同时结构轻盈、线条流畅、造型美观,成为经济实用的景观桥梁的又一合理选择。
2 天泉湖大桥设计特点分析
天泉湖大桥位于国家4A级景区铁山寺国家森林公园天泉湖景区内,盱眙县城南侧,湖面宽度约160 m,采用(28+5×40+28)m连续V形刚构体系。
通过计算我们发现,V形墩的采用使得构造既有梁的特征,也具有拱的特点。虽能使上部构造减小,但受力状态也发生了较大变化。在结构自重、预应力、整体温度、收缩、徐变、活载的作用下,主墩墩底会产生较大的水平力和弯矩,特别是主墩竖直高度较小、多跨连续时,影响尤为严重。这种水平力和弯矩会对刚构的受力状态产生较大的影响,同时会造成基础的规模大大增加,必须在设计过程中采取合理的措施,予以解决。
1)确定合理的边、中跨跨度。通过计算并查阅大量文献资料,并结合现场的实际情况,确定大桥边跨长28 m,中跨长40 m,边跨∶中跨=0.7,接近最佳比例0.6。2)确定墩身合理倾角。经计算并查阅大量文献资料,发现随着墩身倾角的扩大,主梁弯矩、拉力变化不大,但主梁轴向压力迅速增大,对主梁受力有利,与此同时主墩下部的水平力也在增加,对基础不利,倾角又不宜过大,合理范围为35°～45°,本桥墩身倾角采用40°。3)确定梁高及墩身厚度。考虑到本桥主跨跨径不大,采用较小的梁高,不便于施工,结合连续梁的高跨比,确定本桥采用等截面梁高1.7 m,高跨比约为1/23。V形墩墩身由于轴力较大,弯矩较小,斜腿截面高度可比主梁适当减小。通常斜腿下端可采用跨中梁高的0.4倍～0.8倍,斜腿上端可采用斜腿下端的1.2倍～1.5倍。本桥斜腿下端截面高0.8 m,斜腿上端截面高1.0 m。4)合理布置预应力钢束。本桥在设计过程中采用部分预应力设计理论,减小结构预应力,减小梁体弹性压缩,同时也减小了结构后期收缩徐变;全桥合龙后,通过在边跨施加部分预应力调整结构次内力。5)确定合理的合龙方式及施工步骤。计算及文献资料表明,先中跨后边跨的合龙方式可有效的减小墩底的水平力及弯矩,同时采用逐段施工的方式也可以有效的减少预应力及收缩徐变产生的内力,本桥施工顺序及合龙方式均采用上述方法实施。6)合理选择铰的位置。文献资料显示如将V形墩的下端视为固定,则单孔桥为9次超静定结构,以后每增加一孔就增加6次超静定。超静定次数过多,温度变化、收缩徐变等造成附加内力增大。为了消除这种影响,可选择设置铰,降低超静定次数,从而减少附加内力。铰可以设置在主梁上,也可以设置在墩上,我们分别对两种情况进行了对比计算,计算结果见表1,表2。表中数据显示无论是将铰设置在墩底还是主梁上,随着超静定次数的降低,均可以有效降低温度、收缩、徐变等产生的附加内力。改善主梁受力状况,减小基础规模。虽然两种方法都可以满足结构的使用要求,但是天泉湖大桥所处位置为水库,水面高低起伏较大,最低最高水位相差近9 m,如在墩底设置支座(铰),不仅外形美观受到影响,而且支座的养护、维修、替换也存在较大问题,解决难度大,费用高。
经计算,本桥牛腿(铰)设置在距离主墩中心14 m处,接近跨径1/4(10 m)的位置。牛腿(铰)处挠度仅1 cm,满足规范要求,对行车舒适度影响极小,取得了良好的效果。
3 天泉湖大桥设计计算
经过上述比较最终天泉湖大桥设计如下:主梁采用预应力混凝土等截面单箱单室连续箱梁,箱梁梁高1.7 m,V腿与箱梁交接处按圆弧变化,梁高按直线变化,梁端横梁为1.0 m厚,墩顶横梁为1.5 m厚,箱梁在横桥向底板保持水平,箱梁顶板设2%的双向横坡。腹板斜率为2.48保持不变,主桥箱梁采用纵向预应力体系。箱梁顶板厚度为0.25 m;底板厚度由跨中的0.25 m渐变至墩顶处0.5 m;腹板厚度由跨中0.5 m渐变至墩顶处为0.7 m;均随梁高变化段按直线变化。主桥上部采用少支架逐联逐段施工,纵向预应力分段分批张拉。全桥由中间至两侧逐渐合龙。主桥纵向预应力采用Φs15.2规格的钢绞线束,OVM锚固体系,钢束张拉锚下控制应力采用σk=0.75R
主墩采用V形墩造型,墩身厚度为墩顶1.0 m直线变化到墩底0.8 m,宽度为墩顶5 m变化到墩底4 m(见图1)。
主桥结构静力分析采用《桥梁博士3.2》进行计算,计算时考虑基础与箱梁的共同作用,按集成刚度的原理,将本桥柔性桩基础模拟为双柱的支撑形式。计算中按有关规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合,分别对结构施工和使用阶段的强度、应力和刚度做了验算。计算结果符合现行规范要求,能够满足使用需要。
4 结语
V形墩刚构桥结构轻盈、造型优美、受力合理、节省投资,适合作为景观桥型使用,但由于其为多次超静定结构,在墩高不能满足的情况下,受结构自重、预应力、整体温度、收缩、徐变、活载等影响内力较大,应采取合理的措施将不利因素予以一一消除或减小。通过本文分析,不难看出,合理的选择铰的位置,能够迅速的减小附加内力,使结构达到理想的受力状态,满足使用要求。希望本文能给桥梁结构设计者带来一定的借鉴价值。
参考文献
[1]上海市政工程设计研究总院.桥梁设计工程师手册[M].北京:人民交通出版社,2007:7.
[2]彭文成.V型墩连续刚构主墩底水平力和弯矩的计算分析[J].交通科技,2004(4):12-14.
[3]王萍.V型墩连续刚构桥分析[J].公路,1997(5):12-16.
浅谈预应力连续刚构桥线形控制 篇11
关键词：连续刚构；悬臂浇筑；线形控制
一、概述
大跨预应力连续刚构桥多采用节段悬臂施工方案，由于施工中各节段的受力体系及所受荷载都在不断变化，桥梁的内力状态和变形都比较复杂。如控制不当，将给桥梁施工安全，外观线形、可靠性、行车条件等方面带来不利影响。就成桥线形而言，由于不合理的节段立模标高设置，可能导致合拢时两悬臂端高差过大，影响合拢精度，使得线形起伏过大，影响行车舒适等。因此线形控制工作是十分重要的。
二、线形控制方法
在桥梁悬臂施工中，最困难的任务之一就是施工挠度的计算与控制。而影响挠度的因素较多，主要有挂篮的变形、节段自重、预加应力的大小、施工荷载、混凝土收缩与徐变、日照和温度变化等。
施工节段的立模标高可参考下式确定：
式中：Hi -i节段前端点立模标高；
H0 -i节段前端点设计标高；
fi自重-i节段自重（含该节段预应力张拉）所产生的原结构挠度；
fi后期-i节段以后各节段在施工过程中产生的挠度；
fi徐变-i节段混凝土在今后由徐变产生的挠度；
fi挂篮自重-i节段施工时，由挂篮、模板等自重产生的挠度；
fi挂篮变形-i节段施工时，挂篮弹性变形产生的挠度；
fi温差-i节段施工时，由日照、箱梁不均匀温度场引起的挠度；
从上式中各参数意义可以看出，要想很好的控制挠度，必须施工过程中作好挠度监控。只有在施工中作好挠度观测，才能为立模标高提供准确的依据，进而控制整个梁体的线形。
三、施工实例
东莞市芦村特大桥中堂水道主桥为75m+120m+75m预应力混凝土连续刚构双幅桥，采用三向预应力体系，梁底按圆曲线变化。梁体截面为单箱单室，单幅顶板宽15m，底板宽7m，0#段根部梁体高6m，跨中高2.5m。T构分17个节段，节段长分别为2.0 m，3.0m，3.5m。
1.理论计算
在悬灌施工开始前，我们首先对施工挂篮进行荷载预压试验，取得挂篮的最大弹性变形值。其后对每种节段长中最重节段和最轻节段在施工时的受力情况进行了分析，分别按挂篮就位绑扎钢筋前、浇筑混凝土后，两种工况对施工挂篮各吊杆、锚杆的受力进行了详细计算。将计算结果汇总制表，报设计院和监控单位。设计院和监控单位根据我们所提供的数据进行了初步分析计算，得出大桥悬臂施工的理论预拱值。
2.施工挠度监控
①制定监控措施
在0#段施工完毕后，即在其顶板恢复中线，并利用全站仪建立高程控制点，作为主梁挠度监控的基准点。在主梁悬灌施工时，在T构的每个节段的前端点，三个腹板处布置三个高程观察点，这样既可以测量箱梁的挠度，又可以观察箱梁是否发生扭转变形。观察点布置在离块件前端10厘米处，采用Φ16钢筋，埋设位置在箱梁翼板与承托交接处及箱梁内顶板与中腹板倒角交接处，上端钢筋头露出箱梁混凝土表面2～3厘米。在埋设钢筋时，钢筋下端必须立于模板上保持竖直，并焊在节段钢筋网上固定。为了和其它预埋件区别，将观察点的钢筋头磨圆，用红油漆加以標记各高程控制点，并用混凝土包裹保护。
挂篮施工中在每节段浇筑混凝土前、浇筑混凝土后、张拉前、张拉后，采用精密水准仪配铟钢尺（精度达到1mm）分四次抄平进行挠度观测，每次观测完毕后将数据报给监控单位。监控单位根据观测数据向我方提供下一节段立模标高。
此外，T构在施工过程中每施工4个节段，将各墩顶和该悬浇节段的高程、中线进行一次联测。
同时，为了减少人员观测误差的影响，我们抽调专人组成测量组，专门负责全桥的测量工作。
②控制观测时间
在芦村特大桥悬臂节段施工时，正值夏季高温季节，日照温差影响很大。我们前期在一天的不同时间段内进行了测量，通过数据分析发现：每天上午，阳光直射梁体右侧；中午后，阳光直射梁体左侧。这就造成单箱左右两箱室温差不一致，形成不均匀温度场，从而引起箱梁同一截面上左右两边挠度变化不一致，使梁体发生扭曲，影响了测量精度。而当一天内气温变化幅度不大的时候，侧挠度变化相对稳定。因此，为了减少温差、日照对梁体挠度的影响，我们要求每次进行挠度观测时必须在早上7点左右，气温相对较低的时候进行。
③控制张拉时间
在以往的预应力桥梁施工中，在施加预应力时，往往只参考混凝土的强度。只要混凝土强度达到设计要求，即开始张拉，而不参考混凝土的弹性模量。事实上，混凝土的弹性模量是否达标直接影响到两个方面：即预应力的施加是否能够达到设计要求、今后混凝土的徐变对整个结构的影响能够达到设计要求。
基于上述考虑，在芦村特大桥预应力张拉时间的确定，采用混凝土强度和混凝土弹性模量“双控”进行。同时，在一天中气温较高时不得进行预应力张拉，以减少预应力损失。
④梁体内力监控
为了准确反映出施工中梁体内力变化与挠度变化之间的关系，并对比理论值与实际值的差别，在芦村特大桥施工中，监控单位在每个T构的各特征节段都埋设了应变片。在每个节段的张拉前、张拉后均进行应力观测。将观测数据与挠度观测数据共同分析。
3.数据分析
在经过上述施工控制和现场数据采集后，由监控单位对应力观测数据和挠度观测数据进行分析。监控单位采用广州市政设计院的桥梁静动力分析系统BRCAD对数据进行分析，通过与原理论计算值进行对比，调整预拱值。并对误差产生的原因进行分析，对在后继施工中需注意的事项提出要求。
4.控制结果
大桥合拢最大误差15mm，箱梁顶面标高误差最大24mm，满足规范及设计要求。
四、结论
预应力连续刚构桥线形控制是一个庞大的系统工程，它贯穿与整个桥梁悬臂施工过程，历时时间长，工作烦琐艰苦，对施工现场管理和技术控制的要求都非常高。只要建立完善的施工控制系统，就可圆满的完成工作。
参考文献：
[1]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计.北京：人民交通出版社，2000.
刚构桥设计 篇12
上海浦东锦康路张家浜桥位于浦东陆家嘴地区,北依上海科技馆和浦东新区区政府,南至逸飞创意产业街,东接世纪公园,西邻杨高南路。根据规划,张家浜创意街区段“应突出桥梁现代气息,且桥梁应加强张家浜滨水游憩景观意象力与可识性”。经过多次的方案比选,演化、深化,最终选定张家浜桥为带景观拱的V形斜腿刚构桥,如图1所示。
2 结构总体布置
张家浜河道河底宽度20 m,两岸各6 m防汛通道,河道常水位2.5 m,通航净宽18 m。桥梁上部结构采用14.01 m+27.18 m+14.01 m的带钢箱梁挂孔的无桥台钢筋混凝土V形刚架桥结构形式,横断面一幅式布置,桥梁全宽24.5 m。两边跨采用现浇混凝土V形刚架斜腿刚构,主跨采用钢结构箱梁挂孔。在挂孔上设置刚架拱作为装饰,形成的整体效果见图1。V形墩由主梁、中斜腿、边斜腿三部分组成。主梁采用横向4片肋板式,各片箱梁底宽3.7 m,横向净距2.4 m,边斜腿考虑结构受力及构造需要,全断面等宽布置,中斜腿与四片梁肋对应,分成四片,且上宽下窄。V形刚构两斜腿下设置承台,桥梁下部采用钻孔灌注桩基础。
3 结构受力特点
本桥造型新颖,结构受力独具特点。传统的斜腿刚构有文献[1]中第433页的V形桥墩连续刚构桥和将直腿改为斜腿的可称斜腿刚架桥。文献[2]中第390页提到的无桥台斜腿刚架桥,其主跨和边跨是连续的,亦不同于其第393页提到的设置铰的情况,使用铰实际上在构造上很难做到,因为要传递水平力。 而本处采用挂孔,不传递水平力和弯矩,只传递竖向力。因此为了实现独特的建筑造型和结构处理,必须针对具体结构分析其受力特点。其总体结构受力特征为:边跨采用V形斜腿刚构,形成混凝土的三角刚架,三角刚架伸出牛腿,以支承主跨钢箱梁。因此主跨钢箱梁应该视为简支。该斜腿刚构的V形三角刚架由上部桥面板梁,边斜腿和中斜腿相互刚接组成,边斜腿兼作挡土墙用。
该斜腿刚构由于三角刚架采用牛腿搭接中孔钢箱梁,因此在结构计算时,挂孔应作为附属结构,可作为简支梁计算其受力,然后将其解除,计算主体结构时,可将附属结构的反力施加于主体结构。主要荷载分为两部分,一部分是刚架自身处荷载作用,一部分是挂孔传来的竖直集中力。自身部分荷载作用下该结构为刚架结构,受到挂孔力部分也应看作刚架受力,若看作桁架,则为机动体系。基于此,结构受力较为不利,弯矩很大。由于主跨挂孔对于刚架只有竖向力作用,水平方向主跨和边跨无约束,因此不传递水平力,故而三角刚架不受水平力作用,对于上海软土地基减小了不少压力。但挂孔传给刚架的竖向力会对刚架产生较大的弯矩,对下部结构亦产生弯矩,因此承台较大,桩基数量较多。本桥无桥台,边斜腿可以兼作挡土墙用,其土压力应该按主动土压力计算。
4 结构计算分析
根据上述对结构的认识和理解,利用Midas软件建立空间有限元模型进行计算(见图2)。首先计算挂孔受力,将钢箱梁横向分成四片,利用梁格法进行计算。而后根据计算结果得出单片钢箱梁结构反力,在三角刚架计算时,将其施加到相应牛腿部位。
三角钢架在承台底视为固结。
由于三角刚架主要承受刚架自身处荷载作用和挂孔传来的竖直集中力,又根据规范要求,将永久荷载和可变荷载组合,得到短期效应组合作用下三角刚架各部分的上下缘最大、最小应力,如图3～图6所示。
从结果可以看出,桥面板梁为拉弯构件,边斜腿和中斜腿均为压弯构件。组合荷载作用下,边斜腿由于自重弯矩和挂孔荷载的弯矩的叠加抵消效应,弯矩较小,其压应力在3 MPa内,拉应力在2 MPa以内。组合荷载中斜腿的弯矩则较大,尤其在脚趾处,存在较大的负弯矩,为4 448 kN。其应力图也可看出,脚趾处应力也较大。因此,该处设计应该引起重视,加强构造措施和配筋。桥面板由于为拉弯构件,可以设置预应力。
传给下部桩基的反力有3 168 kN·m的弯矩,由于每片梁的下部反力由6根桩承受,桩间距均为2.8 m,根据群桩的受力计算,则弯矩产生的桩基反力为:
5 结语
本文介绍了位于逸飞创意街和上海科技馆之间的锦康路张家浜桥的设计,对其建筑造型进行了描述,然后重点分析了其独特的结构受力特点,从而为施工图绘制和工程建设阐明了概念。该桥在方案形成过程中,以结构受力来服从建筑造型的需要,但同时也在造型既定的情况下不断优化结构受力。采用挂孔,避免了中跨对三角刚架基础形成水平推力的问题,适应于上海的软土地基。采用钢箱梁,大大减轻了挂孔自重,从而对三角刚架形成尽可能小的外部弯矩作用。桥下三角刚架底部设有景观平台,形成独特的休闲水景。本桥沟通了科技馆和创意街,同时在设计上融科技和艺术于一体,是人类智慧的体现。
参考文献
[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]上海市政工程设计研究院.桥梁设计工程师手册[M].北京:人民交通出版社,2007.
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