大型橋梁的設(shè)計(jì)分析以及通病處理

1、大型橋梁地設(shè)計(jì)分析以及通病處理摘要：本文主要結(jié)合某大型橋梁實(shí)際情況及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn), 闡述了該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 , 并針對(duì)大跨徑梁橋地常見(jiàn)病害, 對(duì)本橋地設(shè)計(jì)存在問(wèn)題提出有針對(duì)性地措施, 以供參考 .關(guān)鍵詞：橋梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；病害；措施abstract: this paper a large bridge actual situation and design standards, this paper expounds the bridge structure design, and in the light of long-span bridge common disease of this bri

2、dge design problems put forward some measures to for reference.keywords: bridge。structure design。diseases。measures中圖分類號(hào)： tu318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：某大型橋梁位于城市南部, 全長(zhǎng) 1398m,橋位處河流主河道寬約650m,輔河道寬約 700m.根據(jù)前期勘測(cè)和初步設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn) , 該橋采用主跨 138m地剛構(gòu) - 連續(xù)組合體系 , 引橋采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)剛構(gòu) t 梁方案 . 主橋采用單薄壁墩 , 引橋采用獨(dú)柱 t 型薄壁墩；基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁 .1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)

3、 公路等級(jí)：二級(jí)公路； (2) 橋梁設(shè)計(jì)荷載：公路 -i 級(jí)； (3) 設(shè)計(jì)行車速度： 80kmh；(4) 橋梁寬度：橋?qū)?12.0m, 行車道寬： 2×3.75m；(5) 設(shè)計(jì)洪水頻率：特大橋：1300；(6) 地震動(dòng)峰值加速度值： 0.05g ；(7) 風(fēng)荷載：基本風(fēng)速為24ms.2 引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 引橋上部結(jié)構(gòu)采用 30m及 40m先簡(jiǎn)支后連續(xù)剛構(gòu) t 梁,30mt 梁梁高 185cm,40mt 梁預(yù)制梁梁高 230cm.橋面寬 12.0m, 梁間距 2.35m, 一孔共 5 片梁 .t 梁預(yù)制后吊裝施工 , 待安裝就位后現(xiàn)澆整體化層、濕接縫及現(xiàn)澆連續(xù)段 , 并張拉負(fù)彎矩鋼

4、束形成結(jié)構(gòu)連續(xù) . 全橋橋面設(shè) 2.0 單向橫坡 , 通過(guò) t 梁翼板斜置形成 .2.2 引橋下部結(jié)構(gòu)引橋橋墩均采用實(shí)心薄壁式 t 形墩 , 墩高 7m-39m,墩柱寬度均為 3.6m, 依據(jù)墩高、水深及船撞風(fēng)險(xiǎn) , 橋墩構(gòu)造分別為： 140cm厚墩身配兩根 d160cm樁基、 180cm厚墩身配兩根 d2oocm樁基、 210cm厚墩身配兩根 d220cm樁基 . 橋墩蓋梁內(nèi)設(shè)置橫橋向預(yù)應(yīng)力 , 橋墩樁基均為鉆孔灌注嵌巖樁 .3 主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 主橋上部結(jié)構(gòu)主橋跨徑組合為66m+120m+2×138m+120m+66m,為預(yù)應(yīng)力砼剛構(gòu) -連續(xù)箱梁組合體系 . 箱梁梁高和底板厚度

5、均按1.8 次拋物線設(shè)計(jì) .采用單箱單室預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),120m 跨梁高從跨中 3.1m 變化到主墩根部地 7.0m；138m跨梁高從跨中 3.1m 變化到主墩根部地 8.0m；兩側(cè)懸臂為 2×28m,懸臂板根部厚度為 80cm；底板寬 6.0m, 頂板寬 11.6m；120m跨箱梁底板厚度從 30cm變化到根部 80cm(根部 o#梁段采用直線變化加厚到 120cm)；138m跨箱梁底板厚度從 30cm 變化到根部 90cm(根部 o#梁段采用直線變化加厚到 120cm)；腹板厚度采用 40cm、60cm及 90cm三種厚度 (90cm 厚度僅用在 o#梁段 ), 中間設(shè)過(guò)渡段； o

6、#段腹板厚度均為 90cm,底板厚均為 120cm.上部結(jié)構(gòu)典型截面見(jiàn)圖 1.圖 1 上部結(jié)構(gòu)典型截面 ( 單位： cm)要注意地是 , 由于次中跨 (120m)和正中跨 (138m)地不對(duì)稱 , 懸臂現(xiàn)澆分塊時(shí) , 若按單個(gè) t 構(gòu)全對(duì)稱設(shè)計(jì) , 邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度將達(dá)到14m.但是 , 由于現(xiàn)澆段處河床以上墩高達(dá)41.5m, 且該處基巖裸露 , 現(xiàn)澆段支架施工難以實(shí)施 , 故考慮用吊架施工 . 計(jì)入 2m合攏段后 , 吊架施工長(zhǎng)度將達(dá)到16m,梁段總重達(dá) 440t, 吊架設(shè)備要求太高 , 施工投入太大 , 亦難以實(shí)施 . 這樣 , 為減小邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度 , 保證施工方案經(jīng)濟(jì)可行 , 在邊跨 t

7、 構(gòu)懸澆階段加設(shè)一個(gè)不平衡梁段 , 施工時(shí)另一端利用配重保證 t 構(gòu)懸澆時(shí)地平衡 .3.2 預(yù)應(yīng)力體系箱梁設(shè)置縱向、橫向和豎向地三向預(yù)應(yīng)力.(1) 縱向預(yù)應(yīng)力：設(shè)置了頂板束、底板束和腹板束. 鋼束型號(hào)采用直徑15.2mm-12、直徑 15.2mm-15、直徑 15.2mm-17和直徑 15.2mm-19鋼絞線 , 除邊跨頂板束采用單端張拉外 , 其余鋼束均采用兩端張拉 . 每束張拉力分別為 2344kn、2930kn、3320kn 和 3711kn, 錨具分別采用 15-l2 錨具、 l5-l5 錨具、 l5-l7 錨具和 15-l9 錨具 .(2) 橫向預(yù)應(yīng)力：橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用直徑15.2

8、mm-3鋼絞線 , 一端錨固 , 一端張拉 , 相鄰兩根鋼束采用交錯(cuò)張拉錨固, 每束張拉力為 586kn. 管道采用金屬波紋管成孔 . 固定端錨具采用15pb-3 錨具 , 張拉端錨具采用15b-3 錨具.(3) 豎向預(yù)應(yīng)力：箱梁豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 jl32 高強(qiáng)精軋螺紋粗鋼筋 , 鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 , 張拉力為 673kn. 管道用預(yù)埋鐵皮管成孔 .為防止豎向預(yù)應(yīng)力松弛, 豎向預(yù)應(yīng)力采用兩次張拉工藝.3.3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主墩為單薄壁箱形墩 , 墩身壁厚均為 60cm.為加強(qiáng)墩身防撞能力 , 各主墩墩身內(nèi)承臺(tái)頂面以上 20m范圍內(nèi)填充砼片石 . 主橋中間 2#-4# 主墩為墩梁固結(jié)剛構(gòu)墩 . 墩

9、身橫向?qū)?6.om, 縱向?qū)?4.0m, 承臺(tái)厚為 4.0m, 封底砼厚 0.8m, 承臺(tái)配 6 根直徑 2.2m 地鉆孔灌注樁基礎(chǔ) .主橋外側(cè) l# 、5# 主墩為墩梁分離連續(xù)墩 . 墩身橫向?qū)?6.0m, 縱向?qū)?3.5m, 承臺(tái)厚為 3.5m, 封底砼厚 0.8m, 承臺(tái)配 6 根直徑 2.0m 地鉆孔灌注樁基礎(chǔ) .過(guò)渡墩采用實(shí)心薄壁式t 形墩 , 墩柱寬度為 3.6m, 墩厚 230cm,配4 根直徑 2.2m 樁基 , 承臺(tái)厚度為 3.5m( 從防撞角度考慮 , 過(guò)渡墩尺寸適當(dāng)加大 ). 墩頂設(shè)置挑臂式蓋梁 , 蓋梁內(nèi)設(shè)置橫橋向預(yù)應(yīng)力 .橋墩樁基均按嵌巖樁設(shè)計(jì), 施工時(shí)嚴(yán)格清孔要求

10、, 樁底沉渣厚度均不大于 5cm.4 連續(xù)剛構(gòu)常見(jiàn)病害原因大跨徑地梁式橋經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后, 常出現(xiàn)梁體跨中下?lián)?, 腹板出現(xiàn)斜裂縫等常見(jiàn)病害 . 跨中下?lián)现饕蝽攀湛s徐變引起. 早前地設(shè)計(jì)過(guò)分追求結(jié)構(gòu)地輕型化 , 由此導(dǎo)致構(gòu)件較薄 , 混凝土地應(yīng)力高 , 而徐變變形又與應(yīng)力正比 . 同時(shí)箱梁地板件越薄 , 理論厚度越小 , 徐變系數(shù)則越大 , 后期徐變變形也就越大 . 從某種意義上說(shuō) , 結(jié)構(gòu)地過(guò)分輕型化加大了砼梁橋地徐變變形 , 從而加大了跨中梁體下?lián)?.腹板出現(xiàn)斜裂縫地主要原因在于砼主拉應(yīng)力過(guò)大 . 一方面 , 從上世紀(jì) 90 年代 , 在箱梁橋地設(shè)計(jì)中 , 較普遍地取消彎起束 , 而用縱向

11、預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力來(lái)克服主拉應(yīng)力 . 這樣做方便施工 , 可以減薄腹板地厚度 . 但精軋螺紋鋼豎向預(yù)應(yīng)力筋不可靠 , 有效預(yù)應(yīng)力不易得到保證 , 腹板易出現(xiàn)斜裂縫 . 另一方面 , 一般地平面計(jì)算中僅考慮豎向和縱向來(lái)計(jì)算主拉應(yīng)力 , 未計(jì)入橫向應(yīng)力地影響 , 這使得主拉應(yīng)力計(jì)算值較實(shí)際偏小 , 導(dǎo)致腹板易出現(xiàn)斜裂縫 .5 常見(jiàn)病害處理措施針對(duì)上述大跨梁橋常見(jiàn)病害及原因, 本橋設(shè)計(jì)中采取了以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：(1) 適當(dāng)加大箱梁梁高 . 箱梁墩頂根部梁高高跨比為 1/17.3, 跨中梁高高跨比為 1/44.5, 梁高較以前地設(shè)計(jì)均做了適當(dāng)提高 . 墩頂梁高加大后 , 跨中彎矩減小 , 有助于減小跨

12、中截面地應(yīng)力水平 . 同時(shí) ,跨中梁高加大 , 不僅加大了截面剛度 , 跨中構(gòu)件理論厚度也加大, 相應(yīng)徐變系數(shù)則小 . 這均有利于減小后期砼地收縮徐變效應(yīng).(2) 加大跨中下緣壓應(yīng)力儲(chǔ)備 . 跨中下?lián)铣Ｅc底板橫向裂縫一起發(fā)生 , 并相互影響、惡化 . 適當(dāng)加大跨中下緣壓應(yīng)力儲(chǔ)備 , 防止徐變下?lián)蟽?nèi)力重分布引起跨中彎矩加大而導(dǎo)致底板出現(xiàn)橫向裂縫 .(3) 優(yōu)化預(yù)應(yīng)力布置 , 使截面高度方向壓應(yīng)力盡可能均勻布置 . 這樣可使主梁受力盡可能接近軸壓構(gòu)件 , 砼徐變以軸向?yàn)橹?, 有助于減小對(duì)跨中下?lián)系赜绊?.(4) 控制主拉應(yīng)力水平 . 適當(dāng)增加腹板厚度 , 加設(shè)腹板彎起鋼束 ,在不計(jì)入豎向預(yù)應(yīng)力效應(yīng)時(shí), 保證腹板主拉應(yīng)力不超過(guò)規(guī)范限值0.4 .(5) 加強(qiáng)施工措施 . 設(shè)計(jì)文件中要求砼張拉齡期不少于 5d, 以減少后期預(yù)應(yīng)力損失