單跨剛構(gòu)橋工程設(shè)計

1、單跨剛構(gòu)橋工程設(shè)計 單跨剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力斜壁墩高次超靜定體 1概述 碧云大橋位于遵義市碧云路路口，跨越湘江河，距上游的新華橋正南面100 m 處。因為新華橋橋面窄及標高不夠，難以滿意交通和防洪要求，確定新建碧云大橋。橋位處湘江河百年一遇洪水位816.80 m ，兩岸道路標高818.45 m ，高差僅為1.65 m ，對于橋梁結(jié)構(gòu)高度限制較大；橋位斷面為典型的道路+ 河堤+ 河道+ 河堤+ 道路組成斷面，基本上無引道長度；計劃河道寬度58 m ，現(xiàn)狀河堤線距離59.2 m ，為了滿意防洪和景觀要求，托付方要求一跨過河，河中不能布設(shè)橋墩。在諸多限制條件下，多方案比較分析認為橋型僅局限于下承式拱橋、槽型

2、梁橋、剛構(gòu)橋等低結(jié)構(gòu)高度橋型。 經(jīng)過多方案比較分析，確定采用凈跨徑60 m的單孔剛構(gòu)橋橋型方案，大橋全長77.12 m ，橋?qū)?0 m (橋型布置見圖1)。 2設(shè)計標準 (1) 設(shè)計荷載： 城B； 人群荷載：4.5 kPa； (2) 設(shè)計洪水頻率： P= 1%； (3) 設(shè)計洪水位： H= 816.80 m； (4) 通航標準： 不通航； (5) 地震烈度： 6 度， 按構(gòu)造設(shè)防； (6) 橋面分幅： 橋面布置為：7 m 人行道+ 16m 車行道+ 7 m 人行道，全寬30 m。 3結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1上部結(jié)構(gòu) 大橋上部結(jié)構(gòu)全長67 m ，跨徑為3.5 m + 60m + 3.5 m 的預(yù)應(yīng)力混凝

3、土門型剛構(gòu)橋，主梁斷面采用變截面單箱多室結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)高度較小的狀況下獲得較大的結(jié)構(gòu)剛度。截面高度按圓曲線方程變化，跨中設(shè)10 m 等高度梁段。主梁根部梁高2.5 m，高跨比為1/24； 跨中梁高1.5 m，高跨比為1/40。頂板寬30m，底板寬25 m，懸臂2.5m。箱梁頂板厚20 cm ，底板厚20 cm ，腹板寬50cm。在梁端處頂、底板厚度均由20 cm 漸變?yōu)?0cm ，腹板由50 cm 漸變到80 cm。全橋共設(shè)2 道24cm 厚橫隔板，以減小箱梁受扭橫向畸變效應(yīng)。邊跨3.5 m 為實體段，主要是考慮利用強大的端橫梁將梁體結(jié)構(gòu)剪力和橋墩預(yù)應(yīng)力鋼束錨固力勻稱傳到囫圇斷面，以防止因為應(yīng)力

4、集中造成的局部裂縫，同時也為梁體增強平衡配重，盡量改善因為邊跨過短造成的受力不合理現(xiàn)象(橫斷面布置圖見圖2)。 3.2下部結(jié)構(gòu) 3.2.1橋墩設(shè)計 碧云大橋橋墩為雙薄壁墩，墩高7.5 m ，均為寬25 m ，厚50 cm 的矩形斷面。直壁墩與斜壁墩均與梁體和基礎(chǔ)固接，在斜壁墩中加豎向預(yù)應(yīng)力，采用50# 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)， 直壁墩采用50# 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)按擴大基礎(chǔ)設(shè)計，為40# 混凝土結(jié)構(gòu)，長×寬×高為6 m ×27 m ×2 m ，橋墩豎向預(yù)應(yīng)力體系錨固在基礎(chǔ)內(nèi)。基礎(chǔ)持力層為完整的中風(fēng)化砂巖層， 基底容許承載力為1200kPa。 3.2.2橋臺設(shè)

5、計 該橋橋臺為重力式橋臺，兩岸橋臺高度分離為7.9 m 和9.6 m ，臺身長均為5.8 m ，與現(xiàn)狀河堤接順，基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)。 3.3其他 橋面鋪裝為等厚8 cm 防水混凝土鋪裝，伸縮縫為SFP-60 型伸縮縫。 4結(jié)構(gòu)計算分析 碧云大橋采用高次超靜定的剛梁柔墩的墩梁固接體系，區(qū)分于平凡單孔剛構(gòu)橋所采用的設(shè)混凝土鉸削減超靜定次數(shù)或以增大梁體(和橋墩) 剛度去適應(yīng)不同工況下的內(nèi)力變化的平凡做法。采用柔墩以適應(yīng)預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力和溫度變化對梁體內(nèi)力影響， 使得主梁受力趨向簡支梁受力性質(zhì)，正彎距值增大，而負彎距值顯然減小。通過設(shè)置斜壁預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿來克服主梁變形和內(nèi)力變化的影響。 4.1結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計

6、算 該結(jié)構(gòu)為墩梁固接的剛構(gòu)體系，從體系形成到結(jié)構(gòu)受力按4個施工階段和使用階段劃分，施工階段分離為橋墩裸桿(含支架支撐) 并張拉橋墩預(yù)應(yīng)力階段、主梁澆筑階段、張拉主梁預(yù)應(yīng)力階段、主梁和橋墩支架拆除舉行體系轉(zhuǎn)化的階段。使用階段考慮了恒載預(yù)應(yīng)力、汽車荷載、整體溫升30 、整體溫降20 、上下梁溫差±10 和混凝土收縮與徐變。計算縱橫向內(nèi)力采用平面桿系假定，按空間塊理論舉行應(yīng)力復(fù)核， 利用橋梁通用計算程序舉行內(nèi)力分析計算，空間復(fù)核采用A S2BEST 98 程序復(fù)核。按照各階段工況組合內(nèi)力和應(yīng)力的狀況，調(diào)節(jié)斷面尺寸和預(yù)應(yīng)力鋼束，將各階段受力和應(yīng)力控制在平安范圍內(nèi)。表1 列出控制斷面在使用階段

7、主要應(yīng)力變化和強度系數(shù)。 4.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 按計算結(jié)果，主梁和斜壁墩按預(yù)應(yīng)力A 類構(gòu)件設(shè)計，直壁墩按鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件設(shè)計。在主梁和斜壁墩布置預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束采用j15.24 (270) 高強度低松弛鋼絞線， 標準強度Rby= 1860M Pa。主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束為通長束， 共計73 束16×j15.24， 梁端設(shè)9 束12×j15.24 補強， 斜壁墩設(shè)48 束16×j15.24。錨具均為HVM系列錨具， 控制張拉力均為= 0175Rby= 1395MPa。直壁墩配筋按25 鋼筋間距8 cm 布置。 5施工過程 作為高次超靜定體系，如何有效利用預(yù)應(yīng)力，是

8、囫圇施工挨次設(shè)計的重點。碧云大橋施工挨次為：(1) 澆筑斜壁墩和墩頂部位的主梁；(2) 張拉斜壁墩預(yù)應(yīng)力； (3) 澆筑其它部分橋墩和梁體；(4) 張拉主梁預(yù)應(yīng)力；(5) 施工橋面系。 將斜壁墩分別出來緣由在于：倘若主梁與橋墩剛性銜接，預(yù)應(yīng)力鋼束供應(yīng)斜壁墩預(yù)壓力會按梁體剛度與墩體剛度比舉行分配，使得預(yù)應(yīng)力沒有得到有效利用；同時這種施工方案存在裸桿穩(wěn)定性較差，且沒有減小主梁預(yù)應(yīng)力對橋墩的影響等問題。在施工過程中對裸桿的支撐和預(yù)應(yīng)力束張拉挨次都舉行了嚴格的控制，以保證囫圇施工過程中的平安。 本橋目前施工完成，一次落架勝利，實測變形和理論計算吻合較好。 6結(jié)束語 (1) 城市橋梁設(shè)計應(yīng)按照橋位處實際地形狀況、防洪、接線道路限制和景觀等詳細狀況合理抉擇橋型； (2) 對橋梁結(jié)構(gòu)高度受到限制，同時景觀