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巴黎拜仁(分析连续刚构桥梁设计)

  • 2022-09-22 13:05
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分析连续刚构桥梁设计

摘要:连续刚构桥以其自身具有较高抗震性、成本低、外形美观、行车平顺性好、施工便捷等优点,在我国桥梁工程项目建设中获得了广泛应用。想要确保连续刚构桥梁的整体稳定性,桥梁设计是最为重要的环节之一。为此,本文从连续刚构桥的应用现状着手,对连续刚构桥梁的设计要点进行分析,期望通过本文的研究能够对连续刚构桥梁设计质量的提高有所帮助。

关键词:桥梁;连续刚构;设计

中图分类号:U448.23文献标识码: A 文章编号:

一、连续刚构桥的应用现状分析

在桥梁工程中,刚构具体就是指用刚接来替代铰接的一种桥跨结构形式。连续刚构桥梁是连续梁桥与T形钢构桥梁的完美结合,其兼具这两类桥梁结构的受力特点,结构整体性超强、外观造型简洁大方、行车和抗震性良好,并且整体造价也相对较低,施工方法也比较成熟,结构本身还具有较大的跨越能力,对地质条件的适应能力较强。正因连续刚构的这些优点,使其在实际工程项目建设中获得了非常广泛的应用。早在上个世纪60年代开始,前联邦德国便采用悬臂浇筑法在莱茵河上建成了沃尔姆斯桥和本道夫桥,这两座桥梁结构的主跨径分别为114.2m和208.0m,均是采用薄壁桥墩替代T形刚构桥的组大桥墩,中孔为剪力铰、边孔为连续结构体系。此类桥型可以是连续刚构桥的雏形,这是因为它的主要受力特性已经非常接近于连续梁桥。自此之后,日本在上世纪70年代相继修建了浦户大桥、彦岛大桥和滨名大桥,这三座桥梁的主跨径分别是230m、236m和240m,均为带铰的连续刚构桥梁。因为T形刚构桥的铰接构造相对比较复杂,在温度以及徐变作用的影响下,会使铰内产生出一定的剪应力和整体结构次内力,若是预拱度设计的不合理,很有可能造成桥面纵坡呈折线形,这对于行车安全非常不利,所以在当时便产生出了取消铰接构造的连续刚构体系桥梁的想法,其中较具代表性的有澳大利亚的门道桥,该桥主跨径为260m,还有挪威的拉夫特通道桥,主跨径为298m。

就我国而言,由于受诸多方面因素的制约,在早期的公路工程建设中,里程数较少、载重量低,公路项目主要以小规模为主,与之相应的桥梁结构也多以简支梁和拱桥为主。近些年来,随着我国经济的飞速发展,推动了交通运输业的发展速度,为了满足不断增长的交通运输量,高等级公路工程项目建设日益增多,与普通公路不同,高等级公路对于路线线形指标的要求比较高,这是这一原因推动了我国桥梁建设的发展,各类桥梁结构不断被引入国内,其中也包括了连续刚构桥。1990年我国正式建成了首座连续刚构桥,即广州洛溪大桥,该桥的主跨径为180m,在当时来讲,是桥梁跨径上的一次突破,自此之后,随着公路工程建设的不断加快,连续刚构桥的数量也随之大幅度增多,较具代表性的有重庆石板坡长江大桥复线桥,该桥主跨径为330m,苏州长江大桥辅航道桥,其主跨径为268m等等。

二、连续刚构桥梁的设计要点

桥梁设计属于一项较为复杂且系统的工作,想要使一座桥梁顺利建成并具有良好的使用效果,就必须认真做好设计工作,并在设计过程中充分考虑各个方面的因素,只有这样才能设建造出真正完美的桥梁。下面本文从连续刚构桥设计的几个主要方面对设计要点进行论述。

(一)结构设计要点

在连续刚构桥梁结构设计中,承载力设计是比较重要的环节,尤其是大跨径的连续刚构桥,其承载力设计更为重要。

1.主梁设计要点。在连续刚构桥的主梁设计中,由于结构本身的腹板高度相对较低,所以不需要设置竖向预应力,只需要采用普通的钢筋便可以达到良好的抗剪效果。需要注意的是,若是桥梁结构悬臂长度相对较短时,不应设计横桥向预应力。

2.主墩设计要点。在连续刚构桥的主墩结构设计中,通常的做法都是采用薄壁空心桥墩,并使横桥向桥墩的两侧呈圆弧面,具体设计时,顺桥向的宽度应控制在3m以内,承台厚度应控制在2.8m,建议采用桩柱式设计。

3.护栏设计要点。在对桥梁护栏结构进行设计时,可采用现浇混凝土的方法,同时为了进一步降低因混凝土热胀冷缩对桥梁结构变形的影响,可在桥面上每间隔一定的距离设置一条伸缩缝,并加设温度缝。

(二)预应力控制设计要点

在连续刚构桥梁中,应力设计的合理与否直接关系到桥梁结构的整体质量。大量工程实践表明,引起连续刚构桥桥身变形的主要原因是桥梁自重,而预应力的张拉效果则能够有效减少桥身对底板的压应力。为此,在计算预应力作用引起的桥梁结构变形时,不可以只采用直接刚度法对桥身的变形度进行计算,还要考虑桥梁本身自重的影响。在桥身应力控制的设计过程中,影响主梁应力效果的主要因素是弯矩和剪力,所以应当将桥身主梁截面的正应力以及支点附近的主拉应力作为控制重点。在具体工程中,还应充分结合现场测试情况和所用材料的特性,这样才能使应力控制设计更加合理。

(三)线性控制设计要点

由于连续刚构桥梁的跨径一般都比较大,所以,线性控制较为重要。在该环节的设计中,主梁结构的立模标高对悬臂的影响较大,其直接关系到主梁线形的平顺性。在对立模标高进行确定时,应尽可能贴合实际去考虑各方面因素的影响,这样才能确保线性设计效果达到最佳。通常情况下,各个参数会随着悬臂的伸长而加大对扰度的影响,这样一来,在施工阶段会由于节段重量的增大引起挂蓝变形,所以,应当充分考虑到挂蓝附近变形和扰度变形,并对其参数值进行相应的调整,然后以此为据对立模标高的计算公式进行修正。

(四)施工设计要点

桥梁设计与施工有着非常密切的关系,设计的合理与否直接影响施工质量,所以在连续刚构桥施工设计中,应当充分考虑到原材料的选用和施工操作规范的设计,这是确保桥梁能够顺利建成的重要部分。首先,在混凝土材料的选择上,桥梁上部结构应当尽量选用标号较高的混凝土,在无特殊要求的前提下,建议采用50#混凝土,承台则采用30#混凝土即可,桩基最好采用30#的混凝土。由于混凝土的热胀冷缩性会在一定上影响桥梁结构的整体使用寿命。我国不同的地方日常温差较大,在计算分析时,必须考虑这一因素,可按照预埋传感器的实测温度推导出测试结果,并根据实际需要适当对梁段的立模标高进行调整;其次,钢筋的选择。当钢筋直径大于10mm时,应选用Ⅱ级钢筋,当直径小于10mm时,宜采用Ⅰ级钢筋。工程施工中使用的全部钢筋均必须符合国家现行的GB1499-2008中的有关规定要求。

参考文献

[1]徐君兰.顾安邦.连续刚构桥主墩刚度合理性的探讨[J].公路交通科技.2009(5).

[2]冯卫军.高墩大跨度连续刚构桥优化设计及其地震响应时程分析[D].北京交通大学.2008(10).

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