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预应力混凝土连续梁构造技术in桥涵施工与养护

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:当桥梁的设计方案选定预应力混凝土连续梁桥后,首先要进行桥梁的总体布置和确定结构构造。预应力混凝土连续梁桥的布置与构造,除考虑桥梁的技术经济指标,跨越性质和水文、地质等条件外,还应考虑施工方法。2.变截面连续梁桥大跨度预应力混凝土连续梁桥以采用变截面为主。跨径大于100 m的预应力混凝土连续梁桥有90%以上是选用变截面梁。目前,预应力混凝土连续梁的横截面形式常用的有板式、肋式和箱形截面三大类。

预应力混凝土连续梁构造技术in桥涵施工与养护

桥梁的设计方案选定预应力混凝土连续梁桥后,首先要进行桥梁的总体布置和确定结构构造。预应力混凝土连续梁桥的布置与构造,除考虑桥梁的技术经济指标,跨越性质和水文、地质等条件外,还应考虑施工方法。不同的施工方法和施工设备,对桥梁的上下部构造和预应力钢筋的布置有不同的要求。因此,在确定桥梁构造的同时,必须涉及施工方法和施工条件。

桥梁的平面造型通常有正交、斜交、单向曲线和反向曲线桥梁等(见图3-3-2)。

图3-3-2 平面造型

连续梁是由若干跨梁组成一联,桥梁可由一联或多联构成。

(一)立面布置

预应力混凝土连续梁桥立面布置常见形式见图3-3-3。

图3-3-3 立面布置

按照桥梁跨径相互关系不同,可分为等跨连续梁[见图3-3-3(a)]和不等跨连续梁[见图3-3-3(b)]。

按照梁高变化不同,可分为等高度连续梁[见图3-3-3(a)]和变高度连续梁桥[见图3-3-3(b)、(c)]。

1.等截面连续梁

由于等截面连续梁结构简单、施工方便,采用顶推法、移动模架和就地浇筑法施工的连续梁一般都采用等截面连续梁。等截面连续梁除具有简化施工的优点外,在顶推法施工过程中还便于布置顶推和滑移设备及模板的周转。

等截面连续梁可采用等跨和不等跨布置。若采用等跨布置,结构简单,模式统一,但等跨布置时,连续梁中内力分布不是很合理。等跨布置的跨径大小主要取决于经济跨度和施工设备条件。

为减少等跨布置时边跨及中跨跨中正弯矩,可将连续梁设置成不等跨形式,一般边跨与中跨跨径之比取0.5~0.8。

中等跨径(40~60 m)的预应力混凝土连续梁,采用顶推法施工。当采用先简支后连续的施工法时,多采用等截面形式。

2.变截面连续梁桥

大跨度预应力混凝土连续梁桥以采用变截面为主。跨径大于100 m的预应力混凝土连续梁桥有90%以上是选用变截面梁。大跨桥梁在荷载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩值大于跨中截面的正弯矩值,因此采用变截面梁能与梁的内力状态相吻合。在跨径布置上,为减少边跨跨中正弯矩,宜选用不等跨布置,这样安排也便于悬臂对称施工。另外,变高度梁使梁体外形和谐,节约材料并增大桥下净空。

变截面梁的截面变化规律可采用圆弧线、二次抛物线、直线等。最常用的是二次抛物线,因为二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近。采用直线形截面变化布置可使桥梁的构造简单、施工方便。

实践经验表明,变截面的截面高度与最大跨径之比,跨中截面可在1/50~1/30范围内考虑,支点截面可选用1/20~1/15,边跨与中跨的比例仍在0.5~0.8的范围内变化(见图3-3-4)。

图3-3-4 变截面连续梁跨径分布

对城市桥梁或跨线桥,为增大中跨跨径,有时可能设计成边跨与中跨跨径之比小于0.3的连续梁(见图3-3-5)。此时端支点处将出现较大的负反力,为此要专门设计桥台支座,使其为拉压式,以承受负反力;或者在跨端部分设置巨大的平衡重以消除负反力。

图3-3-5 边跨与中跨之比小于0.3时的连续梁

预应力混凝土变截面连续梁的特点可归纳为以下几点:

(1)变高度连续梁桥常采用不等跨布置,以便于悬臂对称施工。

(2)变截面梁的截面变化规律多采用与连续梁悬臂施工弯矩变化规律相近的二次抛物线。因此梁体外形和谐,但施工时要计算较为复杂的体系转换问题,施工和构造较为复杂。(www.xing528.com)

(3)变截面连续梁常用于主跨跨径接近或超过100 m的预应力混凝土连续梁桥。

3.V形支撑连续梁桥

V形墩连续梁桥又称V形支撑连续梁桥,它具有连续梁桥和斜腿刚架的受力特点,见图3-3-6。

图3-3-6 V形支撑连续梁桥简图

采用V形墩便于上部箱梁悬臂浇筑时临时支架的布置,并可一次拼成两个单独的挂篮,避免了挂篮的解体。

采用V形墩悬臂浇筑时,施工中有两个支点,具有较大的抗弯能力并能承担施工弯矩。施工弯矩较大时,也只要稍微加固就可承受拉力。

另外,采用V形墩,无论梁部结构还是下部结构,工程量都较省,结构形式也轻巧美观。但斜腿施工较复杂,需用较多的临时材料。

V形斜撑与水平的夹角,依桥下净空要求和总体布置确定,但通常取用大于35°的角。斜撑的截面形式可采用矩形、弓形和箱形。

V形墩的支座可布置在V形斜撑的顶部或底部。支座布置在斜撑的顶部,斜撑是桥墩的一个组成部分;支座布置在斜撑的底部,或采用斜撑与承台刚接而不设支座时,斜撑与主梁固结,斜撑成为上部结构的组成部分。

(二)主梁横截面

预应力混凝土连续梁桥的横截面形式很多。横截面的选取要考虑桥面宽度、桥梁跨径及梁支承形式等。另外,横截面的选取还必须考虑施工的影响,其形式既要便于施工,又要考虑施工费用。在特殊情况下,如风景区和城市桥梁,还要考虑美观上的要求。目前,预应力混凝土连续梁的横截面形式常用的有板式、肋式和箱形截面三大类。

1.板式截面

用于连续梁的板式截面有整体式矩形实心板、异形板及矩形空心板等几类(见图3-3-7)。矩形实心板目前已很少采用。异形板常用于20~30 m的预应力混凝土连续板桥,这种横截面常与柱形桥墩配合,造型美观。但采用现场浇筑施工时,模板设置较复杂。空心板截面也常用于跨径20~30 m的连续梁桥,板厚可取0.8~1.2 m等。

图3-3-7 矩形实心板、异形板及矩形空心板

2.肋式截面

预应力混凝土连续梁常采用整体式肋式截面。这种截面预制方便,采用预制架设先简支后连续的施工方法,常用于跨径25~60 m的连续梁桥,梁高一般取1.6~2.5 m。

3.箱形截面

目前,在已建成的大跨径预应力混凝土桥中,跨径超过60 m后,其截面大多为箱形。箱形截面的优点体现在以下几个方面:具有良好的抗弯和抗扭性能,特别适合悬臂法施工;同高度的矩形、T形和箱形截面中,箱形截面的核心半径最大,因此在布置预应力筋时,可使力筋的力臂最大而不使截面边缘出现拉应力,能充分发挥预应力的作用;其顶板和底板具有较大的面积,能有效抵抗正负弯矩,满足配筋要求。

箱形截面形式与桥面宽度、墩台构造及施工要求有关,常见的箱形截面形式有单箱单室、单箱双室、单箱多室(见图3-3-8)。

图3-3-8 常见的箱形截面

(三)横隔梁

横隔梁的主要作用是将主梁连成整体,保证各主梁共同工作。采用T形或I形主梁时,由于其抗扭刚度较小,一般均设置端横隔梁及中横隔梁,以增加主梁的刚度,保证在荷载作用下各主梁的刚度及更好地协同工作。箱形截面梁桥的抗扭刚度很大,因此箱梁中均设置端横隔梁。端横隔板的设置对箱梁顶板的受力状态有直接关系,当横隔板与腹板、底板相连,而与顶板间留有空隙时,将不改变顶板受力,如和周边都有连接,则该处顶板受的负弯矩有所增加,因此对顶板的配筋要根据受力需要布置(见图3-3-9)。

图3-3-9 横隔梁的构造对顶板受力的影响

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