淺析我國高架橋的分類與設(shè)計(jì)

淺析我國高架橋的分類與設(shè)計(jì)

1立交的發(fā)展歷史隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程日益加劇。居民們乘飛車離開，車輛顯著增加。此外，自行車的大量數(shù)量增加了汽車和非機(jī)動(dòng)車輛、汽車和行人對道路和道路的干擾日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的交叉口交通方式無法適應(yīng)。為了解決交通擁擠、交通減少和事故數(shù)量增加的問題，許多大城市都在修建高架道路和高速公路。對所有的平交路口采用立體交叉(簡稱立交)即修建匝道和立交橋,使原平交路口上的車流在不同高程上跨越,從空間上分開,各行其道,互不干擾,從而提高車速和路口通行能力。城市道路立交源于高速公路,由于高速路的持續(xù)發(fā)展促進(jìn)城市快速路的建設(shè),并在環(huán)路上設(shè)立交。國外立交發(fā)展較早的是美國,1921年在布朗克斯河風(fēng)景區(qū)干路上建成第一座設(shè)有匝道的不完全互通式立交。而我國最早的立交,系廣州市1964年建成的北大環(huán)城立交,此后我國立交不斷發(fā)展開來。北京市1966年與京密引水濱河路建成3座部分互通式立交,1983年建立廣州區(qū)莊高架橋,1986年建成的天津中山門橋等等。除了立交橋外,其所連接的高架橋作為充分利用城市空間一個(gè)非常重要的辦法,在各大城市流行開來。北京、上海、廣州等發(fā)達(dá)地區(qū)首先建立了許多立交橋,以緩解交通壓力;而后為了進(jìn)一步節(jié)約城市空間,建立高架橋進(jìn)一步提高交通能力。如今,軌道交通的發(fā)展,憑借著其強(qiáng)大的運(yùn)載量,大大提高了運(yùn)輸能力,減輕了公路交通的壓力。軌道交通分為地鐵,輕軌等。大量實(shí)例表明,輕軌一般修建在高架橋上。2城市橋梁分類城市高架橋根據(jù)城市發(fā)展可分為兩類:公路高架橋和輕軌高架橋。2.1同樣的點(diǎn)兩者同為城市高架橋,大體的結(jié)構(gòu)形式是一致的。2.1.1結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)一般選擇箱形梁作為梁體主要形式。箱梁是目前國內(nèi)外廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式之一,整體受力性能好。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來說,抗彎和抗扭剛度大,徐變拱度小,較好地滿足了輕軌工程中軌道對結(jié)構(gòu)豎向變位的要求。除了箱梁外,可用于城市軌道交通的梁式還有T梁、空心板梁以及槽形梁,但是絕大多數(shù)都選擇了箱梁。2.1.2t形墩造型特色橋墩可以選擇Y形墩、雙柱墩、T形墩、曲頂獨(dú)柱墩等。Y形墩,造型美觀,受力合理,雙柱墩簡潔敦實(shí),給人以安全感,T形墩施工方便,曲頂獨(dú)柱墩上下部過渡流暢,造型優(yōu)美?？砂此幁h(huán)境進(jìn)行美學(xué)評(píng)估,使橋墩符合橋梁,符合環(huán)境。2.1.3橋梁樁基的施工方法基礎(chǔ)主要采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。當(dāng)承載力較高的土層埋藏較深,其上為松軟層所覆蓋,均宜采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)具有承載能力高,沉陷速率慢,沉降量較少而且均勻,并能承載垂直和水平載荷等特點(diǎn)。在橋梁樁基中,一般采用鋼筋混凝土樁。按樁在土壤中的支承力性質(zhì)分,有摩擦樁、支承樁和中間樁。按樁的施工方法分,有擠入法和鉆孔灌注樁法。鉆孔灌注樁不會(huì)對土產(chǎn)生擾動(dòng),其設(shè)計(jì)時(shí)也較為簡便,推薦使用此法。摩擦樁是依靠土體對樁的摩擦而支撐上部結(jié)構(gòu)自重及荷載的,隨著時(shí)間的推移,場地周圍的變化,會(huì)引起持力土層的變化,進(jìn)而有可能引起不均勻沉降。此對于簡支梁橋的危害較小,但是對連續(xù)梁橋尤其是剛構(gòu)橋的危害很大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起混凝土剝落,露筋,甚至梁斷裂。2.1.4結(jié)構(gòu)體系1非均勻沉降驗(yàn)算而且當(dāng)樁基采用摩擦樁時(shí),其隨時(shí)間產(chǎn)生的不均勻沉降不會(huì)影響到整座橋梁的安全。但是其梁之間的接合處容易產(chǎn)生“跳車”,對行車不利,也對橋梁本身不利。2滿堂支架法施工時(shí)造成的差異但是橋面上下的溫度差值產(chǎn)生的溫度應(yīng)力對橋梁的影響較大,尤其是夏天,橋內(nèi)外可產(chǎn)生幾十度的溫差,使混凝土開裂,暴露鋼筋。施工時(shí)為現(xiàn)澆,若使用滿堂支架法,勢必會(huì)導(dǎo)致橋下交通堵塞。當(dāng)跨路高架橋設(shè)計(jì)時(shí),不宜采用連續(xù)梁橋。3跨段鋼橋施工但是其墩梁接合處會(huì)有很大的內(nèi)力,而且分布不均,配筋也較為復(fù)雜。最大的缺點(diǎn)是當(dāng)采用鋼筋混凝土?xí)r,不可能采用預(yù)制梁,只能采用現(xiàn)場澆筑。由于鋼材價(jià)格貴,所以在不影響交通的地段使用混凝土簡支梁橋;在跨線段可采用鋼橋,首先架設(shè)臨時(shí)墩,再用吊車將鋼梁調(diào)至臨時(shí)墩進(jìn)行錨栓連接,而后進(jìn)行焊接成梁,最后拆除臨時(shí)墩。此種方式過程簡單,施工速度快,對橋下交通影響較小,施工時(shí)間可選擇在深夜進(jìn)行,錯(cuò)開行車高峰期。這樣可以縮短工期,最大限度地減少對城市交通的影響。2.1.5標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有利于提高施工進(jìn)度、節(jié)約成本對于高架橋來說,把各個(gè)梁段的不同梁式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),可以加快施工進(jìn)度,節(jié)約成本。在預(yù)制廠中生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的梁,然后直接運(yùn)到施工場地,進(jìn)行安裝,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約了成本。2.2軌道高架上的輕軌列車荷載高架橋上車輛的荷載不同,汽車荷載是加在道路高架橋上的;輕軌列車荷載是加在軌道高架橋上的。兩種橋梁在不同的荷載下動(dòng)力反應(yīng)明顯不同,因此在設(shè)計(jì)時(shí),從橋面結(jié)構(gòu)到線形設(shè)計(jì)都會(huì)有所區(qū)別。2.2.1城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)公路高架橋,其橋面鋪裝層是分層進(jìn)行施工的,一般采用瀝青混凝土。完成施工后,直接行駛車輛。輕軌高架橋,城市軌道交通的軌道結(jié)構(gòu)可分有碴和無碴兩種。公路高架橋,其路面與一般公路路面沒有什么特殊的區(qū)別。然而,輕軌高架橋上,鋪設(shè)著鋼軌,并通過扣件直接把鋼軌與混凝土橋面連接起來。在溫度的影響下,鋼軌與混凝土的收縮不一致,這就可能會(huì)導(dǎo)致扣件的損壞。2.2.2進(jìn)入立交橋及進(jìn)入市政道路公路高架橋,一般在平面圖上成直線形,但在高架橋樞紐——立交橋處,要進(jìn)行車輛分流,使行駛的車輛在立交橋處進(jìn)入不同的道路。但是輕軌高架橋不存在與立交橋相連。輕軌高架橋,需要跨越市政道路、高架橋、立交橋,甚至要跨越鐵路,因此線路起伏多,出現(xiàn)大量坡橋。線路又要服從城市規(guī)劃和避讓一些城市建筑物,故城市軌道交通高架橋有大量彎橋。高架橋坡度比公路高架橋要小,最大坡度一般不超過30‰;最小半徑比公路高架橋大,一般為250m。2.2.3輕軌高架公路高架橋,主要措施是一般在臨近居民區(qū),學(xué)?；蛘咿k公大樓等設(shè)施一側(cè)設(shè)置高架橋的防噪聲壁,來防止產(chǎn)生的噪聲。輕軌高架橋,主要措施如下:1)在人口密集區(qū)考慮采用槽形梁,可有效降低列車運(yùn)行時(shí)的噪聲影響;基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)可以減小振動(dòng)向遠(yuǎn)距離的傳播;采用抗振動(dòng)性能好的板式支座能減小列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲。2)在線路中間設(shè)置T形隔聲屏,線路兩側(cè)設(shè)倒L式隔聲屏,在噪聲敏感地段的線路兩側(cè)或單側(cè)設(shè)置大型折板式隔聲屏,可以達(dá)到很好的降噪效果。2.2.4動(dòng)墩內(nèi)墩剛度設(shè)計(jì)對于輕軌高架橋,其墩臺(tái)還可分為制動(dòng)墩和非制動(dòng)墩。架設(shè)制動(dòng)墩是為了增加橋梁的縱橋向剛度。由于輕軌高架橋上的列車的制動(dòng)力,牽引力比汽車給高架橋的大得多,所以公路高架橋可以不考慮制動(dòng)墩的架設(shè),但是對于輕軌高架橋來說是必須的。3要注重精神文明的基本特征人們在享受快捷便利交通的同時(shí),對交通設(shè)施的審美期望也逐漸提高,要求城市軌道交通其結(jié)構(gòu)能夠與城市建筑融為一體,以提升城市的整體景觀形象,體現(xiàn)了人們在基本滿足物質(zhì)文明需求的基礎(chǔ)上,對精神文明的追求?！捌胀ㄐ腥丝瓷先ヒ?汽車行駛在上面要安全舒適,要與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致”是對它的要求。高架橋作為城市的一個(gè)景色,起著十分重要的作用?？梢哉f是一個(gè)城市的“臉面”。其除具有基本的通行能力外,還應(yīng)該和外界環(huán)境相符合,以合理的比例,線條等給人美的感覺。另外,在夜間,橋梁的燈光美化效果非常好,利用橋梁上的燈光,把整個(gè)橋的線形表達(dá)出來,給人以美的享受,重慶的長江大橋的夜景令人心曠神怡。行駛在橋上的駕駛員,乘客,除了行駛安穩(wěn)之外,在空中行駛所帶來的視覺效果,也是令人回味的。4高橋抗壓4.1橋梁破壞與成因城市高架橋是城市的生命線,當(dāng)?shù)卣鸬葹?zāi)害發(fā)生時(shí),它的完好或正常使用可以加快救災(zāi)速度。從公路與城市高架橋破壞特點(diǎn)來看,破壞形式復(fù)雜多樣,但主要破壞與成因有以下幾種:1)因地面錯(cuò)動(dòng)或沉降不均,致使橋面呈屈曲不平或使橋梁側(cè)傾;2)結(jié)構(gòu)鉸接部位破壞導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)斷裂塌落;3)橋墩破壞(剪切或壓彎)致使落梁或側(cè)傾;4)橋墩承臺(tái)或支座破壞導(dǎo)致落梁;5)RC橋墩剪切破壞或壓彎破壞,鋼筋屈曲?；炷翂核闃蚨站植抗某銎茐亩谅浠騻?cè)傾;6)橋梁橫向變位過大,橋面橫向錯(cuò)位或側(cè)傾;7)鋼橋墩或鋼梁屈服變形和焊接部位斷裂。4.2延性抗震的應(yīng)用目前,人們已經(jīng)廣泛認(rèn)同橋梁抗震設(shè)計(jì)必須從單一的承載力設(shè)防轉(zhuǎn)入承載力和延性雙重設(shè)防。大多數(shù)多地震國家的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范采納了延性抗震理論。根據(jù)以往地震對高架橋造成的損害,我們要對容易損害的橋墩,支座處進(jìn)行延性設(shè)計(jì),用約束混凝土來提高混凝土的延性?？拐鹪O(shè)防設(shè)計(jì)屬于被動(dòng)防御,被動(dòng)地承受地震。現(xiàn)在要加強(qiáng)“概念設(shè)計(jì)”的抗震原則,進(jìn)行主動(dòng)防御。要研究不同的結(jié)構(gòu)形式,分析受力性質(zhì),避免不利于抗震的橋型出現(xiàn)在地震多發(fā)區(qū),創(chuàng)造出更加適應(yīng)地震地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)形式。4.3橋臺(tái)、橋墩、橫橋之間的荷載依據(jù)現(xiàn)行《抗震規(guī)范》,高架橋橋梁抗震設(shè)計(jì)時(shí),地震荷載的計(jì)算,一般情況下橋墩應(yīng)采用反應(yīng)譜理論,橋臺(tái)采用靜力法。對于結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜、橋墩高度超過30m的特大橋梁,可采用時(shí)程反應(yīng)分析法。計(jì)算高架橋橋梁