對(duì)先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

        摘要:本文筆者通過自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合某工程實(shí)際情況對(duì)先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

　　 關(guān)鍵詞:先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　 1、先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

　　 簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu),它具有構(gòu)造簡單、受力明確、施工方便、維修養(yǎng)護(hù)容易、地基不均勻沉降不產(chǎn)生附加內(nèi)力等特點(diǎn)。連續(xù)梁橋由于具有變形小、剛度大、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適、抗震能力強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn),正逐漸成為高速公路橋梁建設(shè)中常用的方案。但由于現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋相對(duì)簡支梁橋而言施工復(fù)雜繁瑣、費(fèi)工費(fèi)時(shí),人們一直希望將簡支梁橋構(gòu)造簡單、施工方便、維修養(yǎng)護(hù)容易等特點(diǎn)與連續(xù)梁橋變形小、剛度大、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適等優(yōu)越性有機(jī)的結(jié)合起來,取長補(bǔ)短以期發(fā)揮更大的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

　　 2、先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　 2.1設(shè)計(jì)橋梁基本資料

　　 1)橋梁線性布置。a.平曲線半徑:無平曲線。b.豎曲線半徑:無豎曲線,縱坡為2%。

　　 2)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。a.設(shè)計(jì)荷載:公路—Ⅱ級(jí)。b.橋面凈寬:凈(11.25+2×0.5)m。c.通行要求:無。

　　 3)主要材料。混凝土;預(yù)應(yīng)力鋼絞線;普通鋼筋;預(yù)應(yīng)力錨具;預(yù)應(yīng)力管道;支座;伸縮縫;焊條。

　　 4)橋面鋪裝。9cm厚的瀝青混凝土面層,8cm厚的C50混凝土現(xiàn)澆鋪裝層。

　　 5)施工方法。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法。

　　 2.2橋型及縱橫斷面布置

　　 2.2.1橋型布置及孔徑劃分

　　 該橋?yàn)槟扯?jí)公路的大橋,為縮短工期,提高行車舒適性,綜合分析各類橋型后最終采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,跨徑為3×30m,施工方法為簡支轉(zhuǎn)連續(xù)。

　　 考慮伸縮縫的設(shè)置,實(shí)際跨徑長為89.84m,即在橋的兩頭各設(shè)8cm的伸縮縫,橋跨結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖如圖1所示,圖1中,計(jì)算跨徑為29.68m,連續(xù)梁兩端至支座中心線之間的距離為40cm。

　　 2.2.2截面形式及截面尺寸擬定

　　 1)截面形式及梁高。采用等高度T形截面,梁高2.00m,高跨比H/L=1/15。

　　 2)橫截面尺寸。橋面全寬為12.25m。由于采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的施工方法,主梁先預(yù)制再運(yùn)輸,吊裝就位,因此橫截面布置時(shí)應(yīng)考慮到施工中的吊運(yùn)能力,將橋做成五片T梁的組合截面。其中,預(yù)制中梁頂板寬190cm,腹板寬16cm,下馬蹄寬40cm;預(yù)制邊梁頂板寬195cm,腹板寬16cm,下馬蹄寬40cm;預(yù)制主梁間采用60cm的濕接縫,從而減少主梁的吊裝質(zhì)量。T梁翼緣板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求,同時(shí)還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板抗壓強(qiáng)度的要求,為滿足頂板負(fù)彎矩鋼束,普通鋼筋的布置及輪載的局部作用,T梁頂板取等厚度20cm。同時(shí)為防止應(yīng)力集中和便于脫模,在腹板與頂板交界處設(shè)置47cm×6cm的承脫。按照以上擬定的外形尺寸,就可繪出預(yù)制主梁橫斷面構(gòu)造圖,見圖2。

　　 3)橫隔梁設(shè)置。主梁在荷載作用位置的彎矩橫向分布,在當(dāng)該位置有橫隔梁時(shí)比較均勻,否則主梁彎矩較大。為減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)起控制作用的跨中彎矩,在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁;當(dāng)跨度較大時(shí),還應(yīng)在其他位置設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)、支點(diǎn)處等位置設(shè)置橫隔梁,其間距為4.8m。端橫隔梁的高度與主梁高度同高,厚度為上部22cm,下部20cm;中橫隔梁高度為162cm,厚度為上部16cm,下部14cm。

　　 2.3毛截面幾何特性計(jì)算

　　 毛截面幾何特性是計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力,配束及變形計(jì)算的前提,截面幾何特性列表計(jì)算見表1。

　　 2.4主梁內(nèi)力計(jì)算

　　 1)單元?jiǎng)澐�。本設(shè)計(jì)采用橋梁專用軟件GQJS進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。全橋單元?jiǎng)澐謺r(shí),應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)在施工過程及正常使用階段控制設(shè)計(jì)的截面位置,使控制截面位于單元節(jié)點(diǎn)處。本設(shè)計(jì)為簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋,結(jié)合施工,使用結(jié)構(gòu)的受力特性及預(yù)應(yīng)力筋束布置,將全橋劃分為99個(gè)單元,100個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　 2)恒載內(nèi)力計(jì)算。第一施工階段為預(yù)制主梁,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束,并壓注水泥漿,再將各跨預(yù)制T梁安裝就位,形成由臨時(shí)支座支承的簡支狀態(tài);第二施工階段是先澆筑第(1),(2)跨及第(2),(3)跨連續(xù)段接頭混凝土,達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,再張拉負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿,此階段形成了五跨連續(xù)梁(三大跨兩小跨);第三施工階段拆除全橋的臨時(shí)支座,主梁支承在永久支座上,完成體系轉(zhuǎn)換,再完成主梁橫向接縫,最終形成三跨連續(xù)梁;第四施工階段進(jìn)行防撞欄桿及橋面鋪裝施工。由施工過程可知結(jié)構(gòu)恒載是分階段形成的,主要包括:預(yù)制T梁一期恒載集度(g1),成橋后T梁一期恒載集度(g1)、二期恒載集度(g2)(見圖3)。

　　 針對(duì)本設(shè)計(jì)橫斷面的具體構(gòu)造特點(diǎn)及GQJS程序計(jì)算分析的特點(diǎn),將空間橋跨結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,即只對(duì)由單片T梁構(gòu)成的四跨簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,在活載計(jì)算時(shí)將采用荷載橫向分布這一實(shí)用計(jì)算方法,恒載空間效應(yīng)按每片梁均分考慮(也可將其中的護(hù)欄按橫向分布考慮)。

　　 由施工過程可知,g1適用于主梁第一、二施工階段恒載內(nèi)力計(jì)算,g2適用于主梁第三施工階段恒載內(nèi)力計(jì)算,g1+g2適用于第四施工階段恒載內(nèi)力計(jì)算。則根據(jù)單元?jiǎng)澐旨跋鄳?yīng)的恒載集度,采用GQJS進(jìn)行恒載內(nèi)力計(jì)算。　                  

　　 3、結(jié)論

　　 總之，與簡支梁相比,先簡支后連續(xù)橋梁去掉了橋墩上的伸縮縫,增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性和行車舒適性,而且橋墩上由兩排支座減少為一排,結(jié)構(gòu)中的鋼材和混凝土數(shù)量少;與整體現(xiàn)澆相比,先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁施工方便,不需要搭設(shè)腳手架,施工質(zhì)量容易控制,而且鋼材和混凝土數(shù)量也少。因此,對(duì)中小跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋而言,先簡支后連續(xù)橋梁是一種經(jīng)濟(jì)合理具有較強(qiáng)競爭力的好橋型。