橋梁博士等截面整體現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的一般設(shè)計方法及流程
一、等截面現(xiàn)澆連續(xù)梁設(shè)計的基本資料及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、常用的規(guī)范及資料 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》《相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)書》OVM預(yù)應(yīng)力錨具的相關(guān)資料(確定錨固端的錨具的間距尺寸、施工空間等)2、設(shè)計安全等級 高速公路上的大橋一般為一級;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1; 其它預(yù)應(yīng)力橋梁可均取二級;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0;3、環(huán)境類別 我省按寒冷地區(qū)均取II類;影響鋼筋保護(hù)層尺寸,配筋圖及結(jié)構(gòu)尺寸需注意。4、材料預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁一般取C50混凝土,鋼筋混凝土連續(xù)梁一般取C40混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋一般取標(biāo)準(zhǔn)強度fpk =1860MPa的Φs15.2鋼絞線。張拉力一般取0.7~0.75fpk;普通鋼筋除了部分防裂的鋼筋網(wǎng)及架立筋,一般全用II級鋼。錨具參照OVM預(yù)應(yīng)力群錨體系錨具設(shè)計,一側(cè)錨具變形量取6mm。預(yù)應(yīng)力孔道現(xiàn)全采用塑料波紋管成孔,相應(yīng)摩阻系數(shù)取0.15,偏差系數(shù)取0.0015;以上影響預(yù)應(yīng)力損失的計算。二、等截面現(xiàn)澆連續(xù)梁設(shè)計尺寸擬定1、使用跨徑 (中跨) L≤50米;2、邊中跨比 Lb/Lz=0.8~1.0;3、梁高 h/Lz=1/15~1/25;一般取用1/20略高一點;4、截面類型,以箱形截面為主;5、細(xì)部尺寸懸臂長度:≤4.0米;一般3.0米以下,3.0米以上需特殊設(shè)計;懸臂端部高度15~18cm;根部(計算確定),一般1/5~1/10懸臂長度,一般取用1/5~1/6。箱寬:一般不大于7.0米;頂板厚度:1/15~1/25腹板中距,一般22~28cm;近支點4~6米應(yīng)漸變家后一般加厚10cm~15cm即可;底板厚度22~28cm,常用25、27cm,主要受構(gòu)造尺寸限制,布置底板鋼束的需要。近支點4~6米應(yīng)漸變家后一般加厚10cm~15cm即可;腹板厚度:跨中主要由構(gòu)造確定,波紋管外徑+鋼束凈距+鋼束凈保護(hù)層。支點同時由構(gòu)造及抗剪需要,滿足最小厚度需要(橋規(guī)P29第5.2.9條的規(guī)定)。邊支點受鋼束錨固平彎的需要,一般取60~85cm。橫梁中橫梁受力需要,一般1.5~2.5米;梁端橫梁一般1.0~1.4米;根據(jù)規(guī)范第9.3.2條的規(guī)定,內(nèi)半徑小于240米的曲線橋一般跨中加一道厚20~40cm的跨中橫梁;加腋:上加腋 1:2~1:4; 下加腋 1:0.5~1:2;一般用25×25cm;小跨徑并且箱較窄時可取20×20cm。其它構(gòu)造 泄水管 通風(fēng)孔 間距3~5米左右。 施工天窗 等強度封閉,微膨脹混凝土。三、 計算要點1、施工方法 只考慮滿堂支架現(xiàn)澆施工,具體的施工周期應(yīng)按施工時間確定,一般:第一階段澆全橋混凝土并張拉預(yù)應(yīng)力束,時間可按混凝土28天齡期,取28天;第二階段澆混凝土鋪裝及防撞墻,時間3個月;第三階段澆瀝青鋪裝時間為1年(考慮路基施工與路面施工的間隔)。第四階段為橋博建議的按規(guī)范10年的徐變時間?紤]預(yù)應(yīng)力束分批張拉時,第一階段應(yīng)細(xì)化。2、預(yù)應(yīng)力度,按交通部正在進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力公路橋梁通用設(shè)計圖技術(shù)指導(dǎo)的精神,統(tǒng)一按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計;3、橫向分布系數(shù)的確定,按姚齡森《橋梁工程》的計算方法,我們一般按車道數(shù)折減后提高1.15(考慮箱梁的偏載)作為橫向分布系數(shù)。4、連續(xù)結(jié)構(gòu)與簡支結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別在附加內(nèi)力的計算上基礎(chǔ)不均勻沉降 軟土2cm,一般土基1cm,巖石0.5cm,最不利組合;溫度按通用規(guī)范非線性溫度梯度;同時考慮升溫及降溫。5、箱梁的橫向分析按橫向框架計算,可取1~2米跨中截面;按汽車(重車)活載橫向加載。橫向分析時溫度取箱室內(nèi)外溫差±10~15度(根據(jù)地區(qū)及跨徑)計算。6、橫梁的計算按蓋梁的計算方法,縱向計算的恒載反力分1/2加在腹板中心處,活載距離橫梁一半箱寬以外的內(nèi)力分1/2直接加載在在腹板中心處,距離橫梁一半箱寬以內(nèi)的內(nèi)力橫向布載。7、內(nèi)側(cè)腹板半徑小于240米的連續(xù)箱梁應(yīng)按曲線梁設(shè)計,最好用空間分析程序進(jìn)行,橋博采用空間曲線梁格法,其抗彎、抗剪及使用階段的各項計算是沒有問題的,但其曲線梁的支反力計算完全錯誤,這在交通口的同行中是公認(rèn)的,已發(fā)生多座采用橋博設(shè)計小半徑曲線梁而造成支座托空病害的橋梁。8、注意有效翼緣分布寬度的計算按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》第4.2.3條。四、計算結(jié)果查看要點預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁需控制的因素主要參照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》第5~7章的相關(guān)條款。注意橋博程序不能自動完成極限承載能力抗剪強度驗算,一般情況采用相應(yīng)的尺寸及箍筋可通過,特殊設(shè)計時需手算。1、承載能力極限狀態(tài)抗彎強度——即結(jié)構(gòu)抗力與計算彎矩效應(yīng)的比較;2、短期效應(yīng)組合抗裂驗算——拉應(yīng)力及主拉應(yīng)力是否滿足規(guī)范要求;對于全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),全梁不得出現(xiàn)拉應(yīng)力,但中支點梁頂處無法實現(xiàn),一般可根據(jù)規(guī)范4.2.4條的規(guī)定對使用彎矩削峰后重新手算拉應(yīng)力,我們一般控制不超過1.0MPa,同時橫梁側(cè)面截面的壓應(yīng)力應(yīng)大于0.5MPa。3、持久狀況應(yīng)力驗算——混凝土的最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定,我們一般控制不超過15MPa(C50)。預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定。
4、最后一個施工階段結(jié)束后狀態(tài)的全梁的壓應(yīng)力儲備控制截面不得小于4MPa,同時全梁應(yīng)力應(yīng)較均勻。