小半徑曲線梁橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、2010年 11月第 11期 城市道橋與防洪校飛燕, 邢 亮, 張河錦(余姚市交通設(shè)計(jì)院, 浙江余姚 315400小半徑曲線梁橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)摘 要:現(xiàn)階段橋梁由于地形條件的限制, 多采用曲線橋梁和匝道橋 。 特別是小半徑曲線梁橋, 除承受彎矩 、 剪力外, 還有較 大扭矩和翹曲雙力矩的作用 。 在施工運(yùn)營(yíng)中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題, 產(chǎn)生問(wèn)題的原因是多方面的, 有的在連續(xù)梁曲線內(nèi)側(cè)端支座脫 空; 有的曲線梁體向曲線外側(cè)徑向整體側(cè)移; 有的墩梁固結(jié)處在立柱頂部 (與梁底銜接處 產(chǎn)生水平環(huán)形裂縫等危及橋梁正 常使用的現(xiàn)象 。 該文結(jié)合某跨鐵路上跨立交橋的設(shè)計(jì), 淺談小半徑曲線箱梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 。關(guān)鍵詞:小半徑曲線

2、橋梁; 設(shè)計(jì)要點(diǎn); 箱梁; 立交橋中圖分類號(hào):U448.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-7716(2010 11-0039-021工程概況為適應(yīng)鐵路部門 “ 全封閉 、 全立交 ” 的要求,拆除原平交道口并在原道口位置西側(cè)新建一座上跨立交橋, 由于受平面線形的限制, 上跨主橋采用25m+36m+36m+25m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)彎箱梁 。2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1 設(shè)計(jì)荷載:公路 -級(jí);(2 溫度荷載:結(jié)構(gòu)體系溫差 ±22 , 溫度梯度參照 10cm 瀝青鋪裝參數(shù);(3 橋面凈寬:8.0m;(4 設(shè)計(jì)車速:40km/h 。3設(shè)計(jì)參數(shù)3.1箱梁構(gòu)造橋梁上部結(jié)構(gòu)為四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 曲線

3、箱梁, 位于在圓曲線和緩和曲線上, 曲線半徑 最小為 80m 。 分跨布置為:25m+36m+36m+25m= 122m 。 主梁為單箱單室箱梁,梁高在第一跨由 1.4m 漸變?yōu)?2.0m,在第三跨又由 2.0m 漸變?yōu)?1.4m; 梁高為跨徑的 1/17。 頂板寬 8.0m, 底板寬 4.0m, 箱梁翼板懸臂 2.0m, 腹板厚 50cm, 頂.底 板厚 20cm 。 支點(diǎn)處設(shè)橫隔梁, 中橫隔梁寬 2.0m, 端橫隔梁寬 1.0m 。 箱梁跨中橫斷面見圖 1。 3.2預(yù)應(yīng)力布置箱梁采用單向預(yù)應(yīng)力體系 。 縱向預(yù)應(yīng)力筋采 用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(12-75及 7-75, 鋼束 均為一端張拉 。

4、箱梁跨中預(yù)應(yīng)力鋼束布置見圖 1。 3.3支座布置由于本橋曲線半徑較小, 結(jié)構(gòu)在荷載作用下, 彎扭偶合作用明顯, 結(jié)構(gòu)扭矩較大 。 為減小扭矩, 在各墩均設(shè)置雙支座 。 支座布置示意見圖 2。 3.4防崩鋼筋設(shè)置小半徑曲線梁橋的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束沿箱梁腹 板平面曲線線型變化而布置成水平曲線,預(yù)應(yīng)力 鋼束對(duì)混凝土產(chǎn)生較大的徑向力,它除對(duì)相鄰兩 預(yù)應(yīng)力束之間的混凝土產(chǎn)生局部承壓作用外, 還 對(duì)預(yù)力束與箱梁內(nèi)弧側(cè)之間的混凝土產(chǎn)生崩彈作 用, 故這種徑向力對(duì)箱梁腹板的受力是很不利的 。 為了解決這個(gè)問(wèn)題, 在鋼束布置時(shí), 相鄰兩預(yù)應(yīng)力 鋼束之間留有 14cm 的混凝土厚度,箱梁腹板留 有 18cm 的混凝土

5、厚度保護(hù)層來(lái)抵抗這種側(cè)向崩 彈力, 同時(shí)在腹板內(nèi)設(shè)置防崩鋼筋 。 防崩鋼筋示意 見圖 3。4設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1 小半徑曲線梁橋的構(gòu)造形式與直線梁橋有 不少相似之處, 但由于它是曲線梁橋, 其結(jié)構(gòu)受力 的特點(diǎn)不同, 在構(gòu)造處理上也相應(yīng)有其較多特點(diǎn) 。 (2 由于曲線梁橋比直線梁橋的受力復(fù)雜, 對(duì) 結(jié)構(gòu)的抗彎 、 抗扭性能要求高于同跨徑的直線梁 橋, 故采用整體性好 、 抗扭剛度大就地澆注的連續(xù) 箱形梁橋比較好 。收稿日期:2010-06-07作者簡(jiǎn)介:校飛燕 (1982- , 女, 浙江余姚人, 助理工程師, 從 事公路橋梁設(shè)計(jì)工作 。 橋梁結(jié)構(gòu) 39城市道橋與防洪2010年 11月第 11期 (3

6、彎橋異以直線橋梁受力的主要因素為:圓 心角 (反映主梁的彎曲程度 、 橋梁寬度與曲率半徑之比 、彎扭剛度比 、 扇形慣性矩 EI 。 設(shè)計(jì)時(shí)對(duì) 于以上因素綜合分析, 以確保計(jì)算的精度 。(4 小半徑曲線梁橋的梁高大于跨徑的 1/18時(shí), 是比較經(jīng)濟(jì)的 。 在特殊情況下也不應(yīng)小于跨徑的 1/22。(5 由于混凝土的收縮 、 徐變涉及的因素較多, 每個(gè)工程中混凝土的材料 、 級(jí)配不盡相同, 要很精 確的計(jì)算出混凝土收縮 、 徐變對(duì)小半徑曲線梁橋 的作用較難 。 故在設(shè)計(jì)小半徑曲線梁橋, 最好采用 普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁 橋, 縱向預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線, 但鋼 束一

7、般不大于 12-75, 壓應(yīng)力應(yīng)小于 12MPa, 拉 應(yīng)力小于 1MPa, 為預(yù)應(yīng)力 A 類構(gòu)件即可 。(6 與一般的直線橋相比, 曲線箱梁橋頂板 、 底板和腹板中的縱向受力鋼筋 、 橫向鋼筋 、 箍筋 、 水平分布鋼筋都要考慮到全橋計(jì)算和構(gòu)造上的需 要, 并適當(dāng)加強(qiáng) 。(7 在預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁橋中設(shè)置防崩鋼筋 。 (8 在支承形式上, 小半徑曲線梁橋通常三種 布置形式:a.全部采用抗扭支承 。 b.兩端設(shè)置抗扭 支承, 中間設(shè)單支點(diǎn)鉸支承 。 c.兩端設(shè)置抗扭支 承, 中間既有單支點(diǎn)鉸支承, 又有抗扭支承的混合 式支承, 下部墩柱當(dāng)與之相匹配 。對(duì)于多跨小半徑曲線連續(xù)梁橋,全部為抗扭 支

8、承與中間為點(diǎn)鉸支承的,兩者在荷載作用下的彎矩和剪力值差別甚小, 而且曲率的變化對(duì)彎矩值的影響也只有 1%2%;, 但對(duì)扭矩的影響, 則隨 曲率的增大而加大 。 當(dāng)各跨圓心角大于 30°時(shí), 中 間設(shè)單支點(diǎn)鉸支承的扭矩控制值比全部為抗扭支 承的扭矩控制值要大 15%左右 。 在中間設(shè)獨(dú)柱式 單支點(diǎn)曲線連續(xù)梁內(nèi), 上部結(jié)構(gòu)的扭矩不能通過(guò)中 間單支點(diǎn)支承傳至基礎(chǔ), 而只能由曲線橋兩端設(shè)置的抗扭支承來(lái)傳遞 。在此情況下連續(xù)梁的全長(zhǎng)成為 受扭跨度,這也是我們常常所說(shuō)的扭矩的傳遞作 用 。 必然造成曲線橋兩端抗扭支承處產(chǎn)生過(guò)大的扭 矩, 造成曲線梁端部?jī)?nèi)側(cè)支座脫空, 所以在必要時(shí), 須對(duì)多跨橋梁

9、中間墩設(shè)置兩支點(diǎn)的抗扭支承 。如果在中間墩點(diǎn)支承向曲線外側(cè)方向預(yù)設(shè)一 定偏心值,就可以調(diào)整曲線梁橋的梁體恒載扭矩 分布, 有效地降低兩端抗扭支承的恒載扭矩值 。 但 這一措施對(duì)減少活載扭矩的影響較小,這是由于 活載引起的扭矩中車輛偏載占了很大一部分 。(9 必要時(shí)可在墩頂設(shè)置限位擋塊或采用墩梁 固接的辦法來(lái)限制曲線梁橋的梁體徑向位移 。5結(jié)語(yǔ)(1 小半徑曲線梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜, 其 溫度效應(yīng) 、 預(yù)應(yīng)力效應(yīng) 、 活載的影響面加載都不同 于直線橋梁的計(jì)算 。 但通過(guò)高精度的有限元分析計(jì)算, 可以較為準(zhǔn)確地掌握其結(jié)構(gòu)的受力行為 。針 對(duì)其不同于直線梁的受力特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中采用相 應(yīng)的有效措施,是

10、可以設(shè)計(jì)出較為可靠且經(jīng)濟(jì)適 用的曲線橋梁的 。(2 小半徑曲線梁橋?qū)嶋H設(shè)計(jì)中多用雙柱墩提 供抗扭支承, 而用獨(dú)柱墩通過(guò)預(yù)設(shè)支座偏心調(diào)整主梁扭距分布 。這種經(jīng)濟(jì) 、 合理的措施在城市高架 橋,特別是曲線匝道的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用 。 但獨(dú)柱 墩在偏載作用下常常容易產(chǎn)生支座脫空及梁體傾 斜等安全隱患,所以設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)此類結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn) 行偏載條件下進(jìn)行空間有限元分析, 以確保結(jié)構(gòu) 安全, 并在此基礎(chǔ)上采取必要的結(jié)構(gòu)措施 。橋梁結(jié)構(gòu)40Keywords:self-anchored suspension bridge, bridge linearity, parabola, subsection catenar

11、yComparison of Shear-resistant Calculations on New and Old Criterions for 3×22-m Steel Reinforced Concrete Continuous Box Bea !m Zhang Jianjun (33 Abstract:Combined with the inclined section shear0resistant designs on the new and old criterions, and taking 3×22-m steel reinforced concrete

12、box beam in Shijiazhuang City Shitai Expressway Interchange as an example, the article compares the difference, and introduces the application of the shear-resistant module of a bridge doctor in this design.Keywords:steel reinforced concrete box beam, inclined section shear resistance, new criterion

13、, bridge doctorMeasurement and Calculation of Static Load Compression Limit Bearing Capacity of A Cement Agitating Engineering Pil !e Wang Xinqi, Yang Xiaorong (37 Abstract:The article uses the static load experimental data of a pile to deduce the vertical compression limit bearing capacity of the s

14、ingle pile by the double-curve process, and contrasts and analyzes the calculation value with the measured value. It is verified that it is simple and practical to use the double-curve process to forecast the vertical compression limit bearing capacity of the single pile with the high precision.Keyw

15、ords:single pile, limit bearing capacity, forecast model, double-curve processDesign Gist of Small-radius Curve Beam Bridg !e Xiao Feiyan, Xing Liang, Zhang Hejing (39 Abstract:The curve beam bridge and ramp bridge are mostly used for the bridges in the present phase because of limited by the terrai

16、n condition. Especially, the small-radius curve beam bridge has the actions of larger torsional moment and warping duo-moment besides enduring the bending moment and shearing force. There are many problems happening in the construction and operation. The causes of the problems are the voids in the s

17、upport at the inner side end of the continuous beam curve, the integral lateral movement vertically along the outside of the curve of the curve beam, and the horizontal ring crack caused by the pier beam concreted at the top of the upright pole (at the linking up with the beam bottom, which will end

18、anger the normal using of the bridge. According to the design of a grade separation overpassing a railway, the article elementarily discusses the design gist of the small-radius curve box beam.Keywords:small-radius curve bridge, design gist, box beam, grade separationBriefs about Expansion Joint in

19、Bridge !s Zhang Xiao (41 Abstract:The article introduces the types and structure of expansion joint used in bridges, analyzes the reasons of usual damages for the expansion joint of highway bridges, and gives some advice about design, fabrication, construction and maintenance of expansion joint.Keyword:expansion joint