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多明戈
正文
2018-11-08 13:52:42 | 分类:默认分类 | 标签:

1 概述

大蒲高架桥位于闽侯境内,是北京至福州国道主干线福州境内的一座大桥,桥梁全长2015.1m,主桥斜跨国道316(交角为34.4°)。本桥东岸受软土路基控制,西岸接南屿互通立交主线桥。大蒲高架桥布孔方案左幅为:(1孔20m预应力砼简支T梁)+(23+35+23m预应力砼等截面连续箱梁)+(1×20m预应力砼简支T梁)+(3联5×30m预应力砼连续T梁)+(8联6×30m预应力砼连续T梁)。右幅为:(2×20m预应力砼简支T梁)+(23+35+23m预应力砼等截面连续箱梁)+(3联5×30m预应力砼连续T梁)+(8联6×30m预应力砼连续T梁)。桥位平面图及主桥立面布置分别见图1和图2。

本桥的突出特点:主桥上部为等截面连续箱梁,下部为独柱墩,这是我省高速公路上首座此类型的桥梁。图1 桥位平面图   见附件

2 设计技术标准

(1)计算行车速度:80km/h;

(2)设计荷载:汽超20-级,挂-120;

(3)桥面净宽:净11+2×0.5m;

(4)设计水位:8.3m(百年一遇);

(5)地震基本烈度:7度,按8度设防;

(6)气候:年平均气温19.6°C,年平均降水1343.8mm,年平均风速2.8m/s,年平均相对湿度77%。

图2 主桥立面图   见附件

3 主桥上部构造

本桥主桥为(23+35+25)m三跨等截面连续箱梁,箱梁高2m,断面为单箱双室,两翼悬臂长2.5m,底宽7m。在边跨跨中和中跨跨中均设置一道实体厚30cm的中隔板,在各跨支承处均设置一道实体厚100cm或120cm的端隔板。主桥中支承为单点单支承,边支承为双点支承。箱梁纵向布置预应力钢绞线。

根据箱梁结构受力特点及布置预应力钢绞线的要求,拟定结构尺寸如下:

⑴顶板:在端隔板至跨中方向4m范围内顶板厚度由45cm过渡到20cm;中隔板两侧20cm范围内顶板厚度由30cm过渡到20cm。

⑵底板:在端隔板至跨中方向4m范围内底板厚度由40cm过渡到20cm;中隔板两侧20cm范围内底板厚度由30cm过渡到20cm。

⑶肋板:肋板承受截面剪应力及主拉应力,并承受局部荷载产生的横向弯矩,其厚度还必须满足布置预应力钢筋及浇筑混凝土的要求。因本桥箱梁断面为单箱双室,所以有3个肋板,在端隔板至跨中方向4m范围内边肋板厚度由70cm过渡到35cm,中肋板厚度由90cm过渡到35cm;中隔板两侧20cm范围的内边肋板厚度由55cm过渡到35cm,中肋板厚度由75cm过渡到35cm。

⑷梗腋:顶板与肋板交接处设80×25cm的上梗腋,以减少崎变应力,减少桥面板跨中弯矩,避免应力集中。底板与肋板交接处设25×25cm的下梗腋。

4 主桥下部构造

由于本桥是斜跨316国道的高架桥,因此主墩采用圆形独柱墩,具有整体外形简洁美观,桥下通视好的优点。为布置支座需要,主墩顶1.4m范围内直径由1.9m过渡到1.6m,并采用40#混凝土,其余部分为30#混凝土,主墩支座采用KPZ抗震盆式橡胶支座,主墩构造见图3。连接墩为圆形双柱轻型墩,墩径为1.5m,连接墩构造见图3。基础均为钻孔灌注桩。

图3 桥墩构造图   见附件

5 上部结构计算

采用同济大学"桥梁博士2.8版直线梁桥平面杆系有限元程序"进行主桥上部结构内力分析及配索,截面尺寸详见图4典型断面图。整个上部结构共划分为185个节点,328个单元,其中纵梁根数有5根,总计180个单元。纵梁单元编号如下:

  ①号纵梁 单元编号 1~36

  ②号纵梁 单元编号 37~72

  ③号纵梁 单元编号 37~108

  ④号纵梁 单元编号 109-144

  ⑤号纵梁 单元编号 145~180

计算工况考虑

本桥等截面连续箱梁结构采用搭梁式支架一次现浇。因此计算划分为2个施工阶 段和1个运营阶段。

(1)施工阶段。

  ① 搭架现浇3跨连续箱梁,经过正常混凝土养护龄期后张拉预应力钢索。

  ② 卸支架,施工二期恒载。

(2)运营阶段。

  按距施工完毕500d和1000d分别计算计入活载的组合效应。

5.2 预应力体系

主桥采用OVM-12张拉锚固体系,钢绞线采用ASTM A416-90a标准,高强度低松弛270k级φj15.24钢绞线,其标准强度为1860MPa,,公称直径15.25mm,公称面积140mm2。预应力波纹管采用镀锌双波金属波纹管。

有关预应力计算参数:预应力钢索锚下张拉控制应力为1395MPa(未考虑锚具锚口摩阻损失),张拉控制力2343.6kN,采用一次张拉,松弛系数为0.07,预应力管道摩擦系数μ=0.25,管道偏差系数K=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm,

5.3 温度场

超静定结构中,温度应力可以达到甚至超过活载应力,已被认为是预应力混凝土桥梁产生裂缝的主要原因。温度应力达到一定数值,有可能增加箱梁腹板的主拉应力,恶化斜截面的抗裂性。所以选用符合实际情况的温度梯度曲线十分重要。根据桥址区的气象条件并参考有关文献及相似工程,本桥采用的温度场为:

⑴均匀温差:升温取25℃,降温取-20℃。

  ⑵不均匀温差:升温模式取新西兰升温温差模式,降温模式取英国降温温差模式(BS5400),如图5所示。图中H为梁高。图5不均匀温差模式 见附件

5.4 沉降计算

  (1) 边墩沉降取1cm。

  (2) 中墩沉降取1cm。两种工况取不利值。

5.5 计算组合

  组合一:结构重力+预应力+汽车+支沉①(或支沉②);

  组合二:结构重力+预应力+汽车+支沉①(或支沉②)+升温模式(或降温模式);

  组合三:结构重力+预应力+挂车。

5.6 计算结果根据以上所述的计算方法及考虑计算参数、工况等,进行预应力配索设计计算(23m+35m+23m)等截面连续箱梁上部结构在主要组合(组合一)为全预应力构件,在附加组合(组合二)为部分预应力A类构件。运营阶段结构应力见表1。箱梁需设置8mm预拱度。

表1运营阶段结构应力 见附件

6 横向计算

由于箱梁的肋距较大,箱壁相对较薄,所以箱梁的横向内力计算是十分重要的。本桥的横向计算仍采用采用"桥梁博士2.8版直线梁桥平面杆系有限元程序"。计算方法为框架分析法,其原理是:在箱梁的长度方向上截取单位长度的薄片框架,利用结构力学方法进行分析,但必须满足框架的变形与整个梁体协调一致的原则。

本桥为等截面箱梁,计算步骤为:取1m长的跨中箱梁梁段(见图4中"跨中典型断面"),视为平面框架,先对此框架加支承,进行框架分析,然后释放支承,进行结构分析,最后将两者内力叠加,即为箱梁的横向内力。根据此内力进行横向配筋。

7 下部结构计算

下部结构计算除考虑常规影响因素外,还考虑了在地震基本烈度为Ⅶ度情况下土层震陷影响。墩柱和桩基础按极限状态法及裂缝控制进行配筋和验算。

8 结语

  (1) 箱形截面具有强大抗扭性能,所以在中支承为单点支承及偏心荷载作用下,结构在施工与使用过程具有良好的稳定性。

  (2) 箱梁顶底板都具有较大的混凝土面积,能有效地抵抗正负弯矩,适应连续梁等具有正负弯矩的结构。

  (3) 城市高架桥中,上部采用箱形截面,下部采用独柱墩,具有桥梁外形简洁美观,桥下通视好的优点,应用广泛。


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