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公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計-文庫吧資料

2025-06-28 16:34本頁面
  

【正文】 合攏階段中跨合攏階段中支點中跨合攏階段中跨合攏階段中跨1/4 中跨合攏階段 中跨合攏階段中跨1/20中跨合攏階段0中跨合攏階段通個內(nèi)力圖和數(shù)據(jù)可以看出在中合攏階段,主梁最大負彎矩為1266410kN③ 中跨合攏階段內(nèi)力圖36中跨合攏階段恒載彎矩圖(單位:kNm,發(fā)生在墩頂;從墩頂?shù)竭吅蠑n階段負彎矩成拋物線性遞減,并在邊合攏階段開始變?yōu)?;在邊合攏結(jié)束后邊跨現(xiàn)澆段出現(xiàn)正彎矩,最大正彎矩為149574kNm)表34 邊跨合攏階段內(nèi)力數(shù)據(jù)位置軸向(kN)剪力z(kZ)彎矩y(kN②邊跨合攏階段內(nèi)力。m)備注邊跨1/4最大懸臂階段最大懸臂階段邊跨1/2最大懸臂階段12542最大懸臂階段邊跨3/4最大懸臂階段最大懸臂階段中支點1273598最大懸臂階段1273598最大懸臂階段中跨1/4234099最大懸臂階段234099最大懸臂階段通過內(nèi)力圖和數(shù)據(jù)可以看出,主梁最大負彎矩為1282850kN本設(shè)計列出各個主要施工階段內(nèi)力計算結(jié)果見下:① 最大懸臂階段內(nèi)力圖34最大懸臂階段恒載彎矩圖(單位:kN用MIDAS/Civil對橋梁進行施工階段分析時,程序會自動生成以下荷載工況并保存與其相應(yīng)的分析結(jié)果。 施工階段內(nèi)力計算采用懸臂施工的連續(xù)梁,其恒載彎矩與一次落架形成的連續(xù)梁有很大的不同。本橋主梁采用懸臂澆筑對稱平衡施工,結(jié)構(gòu)經(jīng)過懸臂剛構(gòu),單跨固端梁,簡支梁等不同體系最后才形成多跨連續(xù)梁,施工過程中不斷進行體系轉(zhuǎn)換,使得內(nèi)力計算更為復(fù)雜,所以計算時要分施工階段進行。恒載內(nèi)力主要包括主梁自重引起的主梁自重內(nèi)力和后期恒載(如橋面鋪裝、人行道等)引起的二期恒載內(nèi)力。 模型承臺底端模擬為固定支座,邊支座模擬為活動支座。步驟7: ① 拆除邊跨臨時支座及吊籃,安裝中跨合攏段吊籃;② 澆筑中跨合攏段;③ 待混凝土強度達到85%后,張拉中跨頂板及底板預(yù)應(yīng)力索。步驟5:安裝邊支座,搭設(shè)滿堂支架,現(xiàn)澆邊跨等高梁段。步驟2:① 對稱澆筑1塊;② 混凝土強度達到85%后,張拉預(yù)應(yīng)力索T1和W1;步驟3:① 移動掛籃;② 綁扎鋼筋,支模;③ 對稱澆筑2塊;④ 混凝土強度達到85%后,張拉預(yù)應(yīng)力索T2和W2。 施工階段的定義施工階段主要是根據(jù)單元的劃分以及實際施工過程來定義。掛籃自重的添加與濕重類似,取掛籃重120噸,作用在每一節(jié)段上的掛籃重量相等,同樣簡化到節(jié)點上,并加上一附加彎矩。因此,二期橫載集度為橋面鋪裝集度與防撞護攔集度之和,即: = + =(2512+2312)+25(+) =(3)混凝土濕重及掛籃自重在施工過程中,濕重是每一節(jié)段在澆筑后的自重,混凝土的濕重是比較大的,其中的水分會隨著時間的推移而揮發(fā),混凝土的濕重也會減輕,但在施工中是不可以忽略的,每一節(jié)段的混凝土濕重可以通過查詢獲得。(2)二期橫載橋面鋪裝層寬12m,由下至上依次為8cm厚的C40混凝土調(diào)平層,防水層,瀝青混凝土橋面鋪裝層,混凝土和瀝青混凝土容重分別取25 kN/m^3,23 kN/m^3。其計算公式為: (32)式中:i—單元號;—i號單元恒載集度;—i號單元的毛截面面積。恒載主要包括主梁自重(前期恒載)引起的主梁自重內(nèi)力和后期恒載(如橋面鋪裝、人行道等)引起的二期恒載內(nèi)力。如下表32為成橋階段(無樁)時的邊界條件。剛構(gòu)橋較為特殊的是中墩與主梁采用固結(jié)的形式,只需將主梁節(jié)點與墩的節(jié)點用“一般連接”中的“剛性”加以連接即可。定義的截面包括,邊支點截面,中支點截面,以及設(shè)有橫隔板的截面,腹板、底板變化處的截面等。 截面的定義以及邊界條件的添加箱梁截面的定義通常有兩種方法:一是,在MIDAS/CIVIL中設(shè)計截面的部分,通過直接輸入數(shù)據(jù)來加以定義,此種方法適用于平坡或?qū)ΨQ的雙坡截面,單坡的截面將無法定義;二是,通過截面特性計算器導(dǎo)入dxf文件計算截面特性值來設(shè)計界面,此種方法較為廣泛,無論何種形式的截面均可采用此方法,但是應(yīng)注意導(dǎo)入的截面要保證封閉,變截面兩端的截面線段數(shù)量相同,轉(zhuǎn)角、交點等應(yīng)一一對應(yīng)。但是在實際工程中考慮一定的安全儲備,常采用混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值,參見《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(D622004),各種材料的基本特性數(shù)據(jù)見表31??紤]到實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護和受力情況,實際構(gòu)件強度與試件強度之間存在的差異,基于安全取軸心抗壓強度標準值與立方體抗壓強度標準值的關(guān)系按下式確定: (31) 式中:為棱柱體強度與立方體強度之比,對于混凝土強度等級為C50及以下的取=,對于C80取=,兩者之間按線性內(nèi)插取值。圖32 1/2主梁節(jié)段劃分 材料本設(shè)計中,主梁采用C55級混凝土,墩身采用C40混凝土,承臺、樁基礎(chǔ)采用C30混凝土;預(yù)應(yīng)力束采用1860標準鋼絞線。主梁合攏段取200cm,其余部分劃分為550cm(0塊)+350cm5+400cm5+450cm8=7900cm(懸臂對稱澆筑段);邊跨有19m的不對稱段,考慮到地形邊坡較平緩,搭設(shè)滿堂支架較為簡便,故采取先邊合攏再中合攏的方式,因此邊跨劃分為75cm2+150cm++400cm4(邊跨現(xiàn)澆段)=1900cm。 節(jié)段的劃分 本橋梁橋跨為100+160+100m,另外橋墩高50m,承臺厚5m,根據(jù)節(jié)段劃分原則劃分該橋梁結(jié)構(gòu)。在建立節(jié)點和單元之前,需要將結(jié)構(gòu)劃分為若干個節(jié)段。事先對要分析的結(jié)構(gòu)行為有一個比較深刻的認識,要以較深厚的力學(xué)理論和較豐富的工程實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)。故本設(shè)計采用MIDAS/CIVIL來進行建模分析。MIDAS/CIVIL是針對土木結(jié)構(gòu),特別是分析預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式,同時可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析。計算結(jié)果正確與否主要與選用的分析模型及分析方法有關(guān),對這些的分析判斷是結(jié)構(gòu)分析工作中非常重要的一個環(huán)節(jié),絕不可忽略,一般要求分析者具有扎實的力學(xué)基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。如圖31所示為橋梁結(jié)構(gòu)分析的基本過程。仿真分析技術(shù)是了解橋梁結(jié)構(gòu)在施工、正常運營及極限承載狀態(tài)下性能的一種重要手段。合攏段施工應(yīng)注意以下幾點:① 合攏段應(yīng)采用早強、高強、少收縮混凝土;② 合攏段混凝土澆筑時間應(yīng)選在一天中溫度較低時,并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜;③ 加強混凝土的養(yǎng)護。本設(shè)計取2m。在合攏段施工過程中,由于溫度變化、混凝土早期收縮、已完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、新澆混凝土的水化熱,以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等因素,對尚未達到強度的合攏段混凝土有直接影響,故必須重視合攏段的構(gòu)造措施,使合攏段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào),并在施工過程中能傳遞內(nèi)力。在各跨上需考慮不平衡段底板鋼束彎起錨固的要求,還需設(shè)置預(yù)留伸縮槽。 橫隔板懸臂施工的連續(xù)梁大多采用箱形截面,抗扭剛度較大,故除支點部位零號塊內(nèi)設(shè)置橫隔板外,主橋沿縱向一般不設(shè)橫隔板。零號塊已不能處理為一般的桿系,對重要橋梁都要進行零號塊空間應(yīng)力分析。圖210承臺尺寸及樁的布置圖(單位:cm) 特殊節(jié)段處理 零號塊零號塊是懸臂澆筑施工的中心塊體,又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。本設(shè)計選擇承臺尺寸為20m20m5m,材料采用C30級混凝土,16根樁均勻分布,邊緣挑出部分為175cm。承臺的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式?jīng)Q定。圖29地層及樁基構(gòu)造圖(單位:cm,地層標高單位:m) 承臺尺寸擬定樁基承臺可分為柱下獨立承臺、柱下或墻下條形承臺,以及筏板承臺和箱形承臺等。一般,若上部建筑物較高,荷載較大時,宜采用大直徑樁,尤其是大直徑人工挖孔樁比較經(jīng)濟實用。該臨界深度值對于砂、礫為(3~6)d,對于粉土、黏性土為(5~10)d。樁端進入持力層的深度,對于黏性土、粉土不宜小于2d,碎石類土不宜小于1d。樁材采用C30級混凝土。地勘資料為,第一層為軟塑黏土,土層厚度為6m;第二層為硬塑黏土,土層厚度為6m;第三層為堅硬、半堅硬黏土,土層厚度為8m;第四層為礫巖、礫石,土層厚度為12m;第五層為卵石及堅硬礫石,土層厚度為18m。 樁基礎(chǔ)尺寸擬定樁基礎(chǔ)的設(shè)計要求選型恰當(dāng)、經(jīng)濟合理、安全適用,對樁和承臺有足夠的強度、剛度和耐久性;對地基(主要是樁端持力層)有足夠的承載力和不產(chǎn)生過量的變形。圖28墩身截面尺寸(單位:cm)要滿足雙薄壁墩有足夠的柔性,擬定墩高50m,(如圖28)墩身截面設(shè)計為200700cm的矩形,內(nèi)部空心,為了減小應(yīng)力集中設(shè)有倒角2020cm,墩壁厚50cm,兩墩中心線間的距離為740cm,凈距540cm。鋼筋混凝土雙薄壁橋墩可增加橋墩剛度,減小主梁支反力峰值,增加橋梁美觀性。橋墩一般指多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)物,它除承受上部荷載外,還要承受流水壓力、風(fēng)力以及可能出現(xiàn)的地震力、浮力、船只和漂流物的撞擊力等。具體如圖25:圖25主梁橫截面細部尺寸(單位:cm) 另外,邊墩及中墩處截面應(yīng)設(shè)置橫隔板,其尺寸如圖26,27。為了減小應(yīng)力集中,有必要在截面上設(shè)置梗腋或倒角,外輪廓設(shè)有20030cm,12570cm兩個梗腋,內(nèi)輪廓上方設(shè)8070cm的倒角,下方設(shè)6040cm的倒角。因此,擬定底板最小厚度為30cm,以二次拋物線y=+(坐標系同圖24;單位:m)漸向根部加厚到80cm,中墩處底板也另外加后到110cm。設(shè)計中擬定頂板厚度為30cm,中墩處由于受力的復(fù)雜性,保守地加厚了頂板厚度為50cm。一般情況下,頂板厚度通常不變,底板厚度由跨中向根部逐漸變厚。由于中墩處受剪力較大、較復(fù)雜,故加厚到110cm,并在設(shè)墩的地方加設(shè)橫隔板。(5)大跨度橋腹板應(yīng)采用變厚度形式,從跨中向支點分段線形逐步加厚,變厚段一般為一個節(jié)段長。 腹板厚度腹板主要承受剪力作用,跨中腹板厚度的選定,主要取決于布置預(yù)應(yīng)力筋和澆注混凝土必要的間隙等受力、構(gòu)造要求。設(shè)計中選取中支點處梁高=,跨中梁高=。(2)中跨跨中梁高與中跨跨度之比為/=1/40~1/55,即是中跨跨中梁高為中跨跨度的1/40~1/55。其中,單箱單室截面構(gòu)造簡單,便于施工,腹板總厚度小,節(jié)省材料,因此,本設(shè)計選用單箱單室截面。另外,為了節(jié)省材料,可以將腹板中間挖空,因此,箱型截面就應(yīng)運而生了,這種截面的核心距較大,軸向壓力的偏心就可以增大,也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋的力臂可以增大,能夠充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的作用;箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大,對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利;這種截面形式具有優(yōu)越的受力性能,因而在工程中常被選用。合理地做法是,把盡可能多的材料布置得離中性軸遠一些,如工字形(I形)截面。在線彈性范圍內(nèi),梁截面上各點的正應(yīng)力是與各點到中性軸的距離成正比的。該截面上,以中性軸Z軸為分界,上側(cè)為壓應(yīng)力,下側(cè)為拉應(yīng)力,并且某點應(yīng)力大小與它到中性軸的距離成正比。圖21橋跨總體布置圖(單位:cm) 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 截面形式的選擇截面的擬定需要考慮多種因素的影響,以便選出最適合的截面形式,例如,應(yīng)盡量節(jié)省材料,做到受力合理,另外還應(yīng)考慮外形線條的美觀。根據(jù)以上敘述,本設(shè)計橋梁總長360m,確定橋跨為100+160+100m。對于三跨連續(xù)梁,~;對于多跨連續(xù)梁,~。建橋處的地形、地質(zhì)與水文條件,以及通航要求等對孔跨分布常常起決定性的作用;此外,還要結(jié)合墩臺、基礎(chǔ)及支座的構(gòu)造,綜合分析比較才能選出最優(yōu)方案。連續(xù)梁橋可以做成三跨或者四跨一聯(lián)的,也可以做成多跨一聯(lián)的,一般不超過六跨。(4)對于采用連續(xù)體系的多孔橋梁,應(yīng)從結(jié)構(gòu)的受力特性考慮,使邊孔與中孔的跨中彎矩接近相等,合理地確定相鄰跨之間的比例。(3)當(dāng)在山區(qū)的深谷、水深流急的江河以及水庫上修建時,為了減少中間墩,應(yīng)加大跨徑。對于變遷性河流,根據(jù)具體條件,應(yīng)多設(shè)幾個通航孔。一般應(yīng)滿足以下要求:(1)對于通航河流,在分孔時首先應(yīng)滿足橋下的通航要求。 橋跨布置 橋跨分孔對于一座較長的橋梁,應(yīng)當(dāng)分成若干孔。 主要材料(1)混凝土:梁體為C55混凝土,墩身為C40混凝土,承臺及樁C30;(2)鋼 材:縱向和橫向預(yù)應(yīng)力筋采用高強度低松弛鋼絞線,(面積為140 mm2),標準強度為fpk=1860Mpa;豎向預(yù)應(yīng)力筋為JL32精扎螺紋鋼筋,標準強度為785MPa,普通鋼筋采用R23HRB335級鋼筋;(3)錨具:縱向預(yù)應(yīng)力采用OVM15型錨具,預(yù)應(yīng)力管道均按金屬波紋管成孔設(shè)計。%;(6)支座沉降:按1cm考慮;(7)溫度荷載:整體升降溫20oC;(8)施工方法:主梁采用懸臂澆注分段對稱平衡施工,中跨及邊跨合攏段采用吊模澆注,掛籃自重、施工荷載控制在370噸以內(nèi),掛籃自重按120噸計;(9)橋軸平面線型:直線。外觀 該橋型主梁呈拋物線形,采用變梁高,視覺上給人以纖巧大方、勻稱美觀的感覺,與周圍的山水景物相得益彰、和諧得體。適用性 連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂對稱施工,混凝土收縮徐變小,伸縮縫少,便于行車;橋墩一般較高,便于橋下通航、泄洪以及行人通行。綜上所述,決定選用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋作為設(shè)計橋型。另外,主梁外觀呈曲線形,纖細優(yōu)美,比例勻稱,得體大方;墩具有柔性,很好地適應(yīng)溫度、風(fēng)荷載、地震等引起的變形,具有很強的抗震性能。首先,墩梁固結(jié),不需要定期更換支座;跨中梁高減小,大大減輕了自重,節(jié)省了工程造價。由于鉸的存在,導(dǎo)致跳車,舒適性不好,另外,剪力鉸位置易發(fā)生破壞,還有其剛度和穩(wěn)定性都不如連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu),現(xiàn)在已基本被連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)取代。橋型美觀 、宏偉、輕型,適用于大跨懸臂平衡施工,可無支架跨越深水急流,避免下部施工困
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