01
連續剛構橋適用范圍
PC連續剛構橋主跨超過200m時,不僅主梁恒載過高,受力不好,而且經濟指標也不好。當主跨超過200m時,斜拉橋(又稱低塔斜拉橋)的PC部分優于連續剛構橋,因為其主梁根高約為主梁的一半。連續剛構橋梁根高度,橋梁景觀也較好。這很好。如果主跨在200m~300m之間,應優先選用一些斜拉橋。即使跨度在 150m 和 200m 之間,也應將兩種橋型進行比較,并使用最佳的一種。以上指連續剛構橋或三跨對稱布置的局部斜拉橋。采用兩跨等跨布置時履帶吊設計參數|預應力連續剛構橋總體設計及主要尺寸,即為單T剛架橋或單塔部分斜拉橋。單T型剛構橋跨度一般不大于130m;二跨斜拉橋的適用跨度為100m~180m。
02
連續剛架與連續梁的混合系統
中國建成的連續剛構橋總長度已超過1000m。因此,連續剛構橋的連續長度可達1000m。但如果連續長度過大,兩側的幾個橋墩距離零溫度變形點較遠,會產生較大的水平位移,對橋墩的受力不利。國內外部分大跨梁橋采用中段為連續剛構,兩側為連續梁,結構受力合理的混合體系,稱為剛構-連續梁。缺點是連續梁部分需要配大噸位軸承,在使用期間需要更換。
03
墩高對連續剛構橋的影響
連續剛構橋是一種高階靜不定結構,溫度和混凝土收縮徐變會產生二次彎矩。當主墩較短或推力剛度較大時,縱向地震不利,墩頂會出現較大的拉應力。
需要利用墩身(雙壁墩bh3E/(2L3))的小推力剛度來減小上述二次彎矩。一般情況下,墩身高度應大于主跨跨度的1/10,否則應采取措施降低次彎矩。例如:
1.1在滿足抗彎強度和穩定性的前提下吊車出租,沿橋梁方向減小墩身厚度;
1.2采用樁群基礎,考慮了樁基柔度對墩身的影響;
1.3利用側跨合攏前后剛度變化對主梁進行加卸載,提高墩身受力;
1.4 將中跨樓板預應力長索分三段錨固。其中兩段在跨中折前錨固,另一段在中跨折后錨固,以減少樓束產生的二次彎矩和混凝土收縮徐變的內力;
1.5對于一些很短的橋墩,橋墩不用于固結,橋墩上設置活動支撐。
04
孔跨度排列
4.1
三跨連續剛架
設中跨為 L,邊跨為 L1 和 L2。 L1=L2時為對稱排列,L1≠L2時為非對稱排列。一般情況下,一般取L1=/L(和L2/L)=0.52~0.60為宜。大跨徑或小跨徑各有優缺點,如下所述。
4.1.1側跨度優勢
⑴邊跨現澆段長度短,有利于施工。邊墩高時,可用導梁、支架或吊籃作支撐,現澆段可無樓板支撐。
(2)邊跨主梁端部附近的主拉應力較小,有利于防止箱梁腹板出現斜向裂縫。
3 邊跨滿載活載,中跨空載時,有利于中跨受力。
⑷中跨長度不變,邊跨越小,主橋越短。
4.1.2邊跨的缺點較小
(1)當邊跨較小時,如果邊撐上存在負反作用力,則需要采用拉壓支撐或邊跨主梁加配重等措施,側墩基臺受力不足。
2 邊跨較小時,主墩岸邊單柱軸力較小,另一單柱軸力較大。所以外柱的偏心量大,會產生很大的拉應力。但是,可以采取以下措施來克服這個缺點:
4.2
雙跨T結構
兩跨T型結構多為等跨布置,有利于結構受力吊車出租,利于對稱施工。
有時由于地形限制,也可以使用不等跨度布置。小跨與大跨的比例不宜過小,否則對橋墩受力不利。一般應大于0.8。如貴州省崇尊公路兩岔河大橋,由于一些特殊原因,跨度為132m+126m。小跨度與大跨度的比率為0.955。 0號梁段長16m,在支架上現澆,采用2×105.5m吊籃進行吊掛施工。先封閉小跨12.5m梁段的端部,然后懸挑大跨4.5m的梁段,最后是大跨封閉段(也是現澆-place 部分)長 14m。
對于兩跨T結構,由于懸臂澆注施工工藝,懸臂長度較大,主梁根部負彎矩較大,導致主梁梁高較大在三跨法孔布置與兩跨T型結構跨度相同的情況下,后者的主梁根高約為前者的1.6倍。因此履帶吊設計參數,如果電橋長度相等,則后者往往更昂貴。二跨T結構方案應注意經濟技術分析。
4.3
多跨連續剛架
四個或更多的跨度可以對稱或不對稱排列。中間一跨或多跨為主跨,跨度相等。邊跨跨度一般逐漸減小。當相鄰兩個跨度不同時,小跨度與大跨度之比一般情況下不應小于0.52。上限比較靈活,有的橋達到0.8.
以下是幾個四跨以上連續剛架的孔跨度供參考。
廣東洛溪大橋:65m+125m+180m+110m,連續長度480m;
貴陽小官橋:69m+125m+160m+160m+112m,連續長度626m;
四跨及以上連續剛架的一個重要特點是大跨和小跨對應的懸臂結構T結構的長度不相等,大T時設計和施工更復雜。和小T出現。
4.4
小邊跨連續剛架
有時由于地形或其他條件,可能會出現較小的邊跨,其跨度與相鄰較大跨度的比值小于0.5。針對橋墩和主梁的不利應力,設計了以下兩種處理措施:
4.4.1 當小邊跨梁端負反力較大且難以消除時,采用基礎錨固的方法來平衡負反力。例如:
四川瀘州長江二橋,孔跨布置為145m+252m+54.75m,小邊跨箱梁通過封閉段與橋臺剛性連接5.25 米長。根據錨臺設計,布置18個方形錨樁,通過設置在錨樁中的豎向預應力梁將橋臺可靠錨固在基巖中。橋臺長26m,與箱梁結構一致,兩端有隔板,箱內填砌砌石,小邊跨縱向預應力梁端錨固。該平臺。橋臺為三向預應力結構。
4.4.2 當小邊跨跨度不是很小時,采用大小T的方法,調整邊跨的施工尺寸,協調恒載分布改善主側墩受力。
05
主梁結構及尺寸
5.1
箱梁高度
幾乎所有連續剛構橋都使用可變高度的箱形截面,因此只討論了箱形截面。
5.1.1 三跨對稱布置時的主梁高度
⑴主梁根部高度
早期設計的連續剛構橋,主梁根高度多為L/18~L/20(L為中跨,下同)。
近年來,連續剛構橋出現了一些病害,主要是由于箱梁腹板斜裂縫和跨中撓度過大,箱梁根部高度趨于增加, 大約是 L/16 ~ L/17 。
2 主梁跨中高度
主梁跨中高度約為L/45~L/60。當跨度較小時,從結構和施工方便的考慮,中跨梁的高度一般不應小于2m。
5.1.兩跨T型結構主梁高度
國內外已建成的兩跨T型架橋梁寥寥無幾。主要原因是主梁高度大,不經濟。
5.1.3 孔跨不對稱布置時的主梁高度
當孔在跨度上不對稱排列時,一般會有大T和小T。
大、小T根梁高度按結構計算控制。作為初稿尺寸,以下兩點可以參考:
5.1.4 主梁高度變化曲線
主梁高度的變化曲線,常用的有三種:按二次拋物線變化、按正弦曲線變化和按半三次拋物線變化。
圖2顯示了主梁從根高ha到跨中高hb的變化。幾種變化曲線的主梁高度hj的計算公式如下:
早期的設計經常使用二次拋物線變化。近期,多座連續剛構橋產生斜腹板裂縫,常出現在L/4附近。為了增加該段主梁的高度,半立方拋物線變化有利于降低主拉應力。但也有論文認為,考慮到增加底板下緣曲率半徑以減小預應力梁的徑向力,建議使用二次拋物線。
5.2
箱梁頂部、底部和腹板厚度
5.2.1 頂板厚度
根據箱體寬度和是否設置橫向預應力筋,屋面跨中厚度在25cm到35cm之間變化。一般情況下不小于25cm。 0號梁段梁端頂板及邊跨現澆段應加厚,一般為50-70cm。頂板兩側的根部應為
支座的尺寸應根據屋面預應力鋼梁的結構要求確定。
箱梁兩側懸臂板厚度一般在端部15-20cm。布置橫向預應力筋時,多使用20cm,并在根部設置支撐,其尺寸根據屋面鋼梁的結構要求而定。
由于邊跨梁末端有伸縮縫,頂板(包括兩側懸臂板)的厚度應滿足預埋錨固鋼筋的要求。
5.2.2 底板厚度
中跨底板厚度一般為25-35cm。主梁根部底板厚度一般取根梁高度的1/8~1/10。 0號梁截面的底板應加厚,一般為根梁高度的1/6~1/7。邊跨現澆段梁端底板厚度應根據端隔板的結構要求確定。
從箱梁根部到跨中,底板厚度應漸變,變化曲線應為半三次拋物線或二次拋物線。
5.2.3 幅材厚度
腹板的厚度主要取決于預應力筋的布置和澆筑混凝土的必要間隙等結構要求。從箱梁根部到跨中,根據跨度的大小,可分為厚度不同的兩段或三段。一般取值在80~40cm之間。腹板內設置下彎鋼束和豎向預應力筋時,腹板的厚度根據結構要求確定。
縱向腹板的厚度不宜突變,可布置在一個梁段內完成漸變。
0號梁截面腹板應加厚履帶吊設計參數,根據跨度大小一般在80cm到140cm之間。端隔板設計應在邊跨主梁端部附近組合,腹板厚度應增加,并設置漸變截面與總梁截面腹板厚度連接。
5.3
箱梁隔板
通常的做法是將隔板布置在與主墩墩柱對應的0號梁截面位置,其厚度與橋墩兩壁的厚度相同;根據邊跨的大小,取值可以在0.8~2m之間。其余梁段不提供隔膜。
近年來,一些連續剛構橋發生了樓板開裂事故。當箱梁較寬時,為減少鋼梁徑向力對底板的不利影響,一些設計將隔板布置在主梁中跨。
當邊跨較大而箱梁較窄時,為提高梁端支撐的抗扭能力,必要時可將端隔板延伸至箱外(至箱外web),并且梁端支撐相應地移出 web。
所有的膜片都應該有孔,以保證通過箱內的整個橋。孔的大小應便于維修人員和小型設備通過。
06
主墩結構及尺寸
6.1
設計原則
在滿足壓桿抗彎、抗壓強度和穩定性的前提下,橋墩應具有較小的推力剛度,以盡量減少沿橋溫度、混凝土收縮、徐變和地震的不利影響。
6.2
墩身的類型和尺寸
6.3
墩身設計參數優化
墩身設計參數為雙柱中距S=2e和壁厚b(見圖3),影響S和b的主要因素是主跨跨度L和橋墩高度H.三丹黃河大橋(78+140+78m連續剛構)設計中,采用有限元計算和參數回歸分析,初步得出以下結論:
1隨著b值的減小,橋墩整體穩定安全系數λ減小,橋墩上的彎矩和軸力明顯減小;
2 隨著s值的減小,墩身整體穩定安全系數λ減小,墩身彎矩減小,墩身軸力增大;反之亦然。
6.4
部分連續剛構橋主墩S、b值
6.5
橋墩防撞設計
位于通航河流或有漂流物的河流上的橋墩在設計時應考慮船舶或漂流物的影響。沖擊作用的標準值及計算方法按《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004))第4.4.2條執行。 .
6.6
橋墩抗滲設計
位于水中或水位變化區域的橋墩應采用不透水設計。根據《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004))第1.0.10條的規定,最大水頭和混凝土橋墩壁厚 設計中采用的抗滲等級應根據抗滲混凝土的配比確定。設計中應提出抗滲混凝土配合比和主要技術措施的要求。
07
其他方面
7.1
箱梁維修保養渠道
箱梁應設置貫穿全橋的檢修、檢修通道。進出水口應盡量布置在邊跨梁端部的橋臺(或橋墩)上,一般不應布置在箱梁底板上。箱內的所有膜片都要開孔,孔的大小至少要能滿足人的通行。
7.2
盒子上的排水孔
為排除施工期間箱內雨水,可在箱梁最低處(根部底板上)設置2至4根直徑為100mm至120mm的排水管,垂直穿透底板。
7.3
盒子上的通風孔
為減少箱內外溫差,應在每個橫梁截面的底板或腹板上設置6至8個直徑為60mm至80mm的通風孔。
7.4
剪切齒設置在梁截面的結合面上
懸臂梁段之間的施工縫是箱梁的薄弱段,影響主梁的完整性。為提高梁截面節點傳遞剪力的能力,應在澆筑梁截面齒的端面上設置剪力。
7.5
預留更換軸承的空間
軸承的使用壽命比箱梁短很多,在使用壽命期間更換軸承是不可避免的。布置支座時,設計時應預留更換支座的空間。