混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

金鑫

摘 要： 近年來，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋逐漸取代了其他橋型，成為了最富競爭力的主要橋型之一。對于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋而言，由于各種因素的影響，理論計算并不能很好的反映結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)，從而影響工程質(zhì)量。為了保障橋梁的施工質(zhì)量和施工安全，必須重視橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計。為此，本文以某預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋為依托，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計;箱梁截面

引言

在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，我國橋梁工程建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，然而隨著交通事業(yè)的發(fā)展和橋梁使用要求的提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)十分繁重。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)在施工性能和經(jīng)濟(jì)效益方面具有明顯優(yōu)勢，不僅能夠使結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪承載力大幅提高，而且具有較好的抗震性和整體性，應(yīng)用前景廣闊?，F(xiàn)如今，隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計較之以往越來越合理，且其工藝簡便、易于推廣，能夠有效提升施工質(zhì)量，促進(jìn)施工進(jìn)度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在橋梁設(shè)計中，設(shè)計者經(jīng)常會面對如何選擇各構(gòu)件的斷面尺寸等問題，如何將各構(gòu)件斷面尺寸等進(jìn)行合適擬定，如何修正斷面的初始尺寸使其既具有足夠的承載能力，又能節(jié)省材料用量，這就需要設(shè)計人員的經(jīng)驗以及對已有的設(shè)計實例進(jìn)行參考，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，把結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法引入結(jié)構(gòu)設(shè)計中，就能夠給結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)性以明確的科學(xué)的根據(jù)，從而提高箱梁橋的設(shè)計質(zhì)量，提升橋梁工程的整體水平。

一、工程概況

某橋梁主橋的結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱梁。所選用的布跨方式為邊跨反對稱，其中左幅橋的跨徑（108+166+95）m，右幅橋（95+166+108）m，主橋的橋面寬度設(shè)計為33m。上部截面為2個獨立的箱梁結(jié)構(gòu)，其中心間距為17.5m。在該項工程中橋梁的跨徑相對較大，為了保證整體的穩(wěn)定性，將各項應(yīng)力控制在條件允許的范圍之內(nèi)，在箱梁截面尺寸、頂板及底板厚度等各方面的擬定進(jìn)行對比分析，通過數(shù)據(jù)計算使橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計得到優(yōu)化。

二、混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展，為跨越大江、大河及海灣，急需修建大量跨度較大的橋梁，為此，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。因橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工工藝及控制措施等存在極大的區(qū)別，往往選用的施工設(shè)計方案也有所不同，為更好地提升工程質(zhì)量，必須重視結(jié)構(gòu)設(shè)計，做好設(shè)計工作，具體如下：

1、箱梁截面尺寸

箱梁截面因其眾多優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用與城市橋梁和公路橋梁結(jié)構(gòu)中，其不僅具有較好的橋下視覺效果、較大的跨越能力、較強(qiáng)的扭矩性能和便捷的架設(shè)方式，而且能夠節(jié)省材料、明確受力點。箱梁截面尺寸的設(shè)計是影響連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的一個重要因素。在該項工程中邊跨與中跨的箱梁高度都為3.8m，支點梁高處設(shè)計9.0m、9.5m以及10m高度，通過分析其對結(jié)構(gòu)的影響，采用二次拋物線為梁底曲線。經(jīng)試驗可見，支點梁高所選擇的數(shù)值越大，橋梁結(jié)構(gòu)的最大壓應(yīng)力在不斷的降低。但是結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的規(guī)范，在支點梁高為9m時，最大壓應(yīng)力的數(shù)值不符合要求，因此這種方案不適合應(yīng)用在橋梁施工之中。從9.5m變化至10m之后，雖然最大壓應(yīng)力值變化不大，但是其中所需要的施工材料較多，這樣不僅增加后期施工中的工程量，也不符合經(jīng)濟(jì)性的要求。因此綜合本工程的實際情況，將支點梁高設(shè)計為9.5m。

2、腹板厚度擬定

結(jié)構(gòu)中由于彎曲剪應(yīng)力等相關(guān)因素所造成的主拉應(yīng)力主要是由腹板承擔(dān)的，因此剪切極限強(qiáng)度是影響腹板厚度的重要因素。腹板上還錨固了預(yù)應(yīng)力鋼束，會產(chǎn)生相應(yīng)的錨下局部應(yīng)力，因此腹板的厚度也應(yīng)滿足這一要求。在考慮工程的實際特點以及腹板所需要承擔(dān)的抗剪極限強(qiáng)度，確保腹板的厚度能夠滿足預(yù)應(yīng)力鋼束錨固的要求。

3、頂板與底板厚度擬定

在連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)中，頂板與底板承擔(dān)了大部分的正負(fù)彎矩，這是影響板體設(shè)計厚度的重要因素，其中梁腹板設(shè)計的集中活載與橫向彎矩力要求存在著緊密的聯(lián)系。而在該項橋梁工程設(shè)計中，考慮到頂板部位的預(yù)應(yīng)力鋼束配置情況，將頂板的厚度設(shè)計為28cm，既能保證板體的承載能力，也滿足了掛籃施工的時鋼束線形的要求。由于在中區(qū)段部位的連續(xù)梁跨承擔(dān)了大部分的正彎矩，所以要求在底板的位置布設(shè)預(yù)應(yīng)力束筋。在應(yīng)用懸臂施工的方法時，作用在梁下緣部位的壓應(yīng)力比較大，必須保證底板有足夠的承壓面積來承擔(dān)此部分的壓應(yīng)力。同時底板還要承擔(dān)相應(yīng)的施工荷載，所以底板的厚度根據(jù)實際情況設(shè)計為28cm，通過對二次拋物線規(guī)律的分析，板體的厚度應(yīng)向底部橫截面逐漸遞加，通過計算根部厚度為110cm。

4、T構(gòu)懸臂梁段布置

為了保證懸臂結(jié)構(gòu)梗托的空間被充分的利用，使得鋼束的配置更加合理，在設(shè)置T構(gòu)懸臂梁段式主要從以下兩個方面考慮：首先，通過更改所選用鋼束的型號能夠有效的減少在同一橫截面部位的鋼束數(shù)，從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，梁段的長度是影響T構(gòu)懸臂段布置的一個重要的因素，因此通過增加梁段長度的的措施，能夠控制掛籃施工中對頂板部位的影響?？紤]到本次施工中主橋的跨徑相對較大，箱梁截面的空間比較有限。因此在T構(gòu)懸臂梁段設(shè)計的過程中，應(yīng)合理進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的布置。預(yù)應(yīng)力鋼束于腹板之間的距離不能太遠(yuǎn)，否則不利于發(fā)揮腹板傳力的作用，但是也不能集中的分布在腹板的兩側(cè)，可能會導(dǎo)致在薄弱地帶出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。此外，若在同一截面中布置的預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量過多，會導(dǎo)致截面的強(qiáng)度有所下降，增加了在施工中存在的不安全因素，影響橋梁施工的質(zhì)量。綜合對上述因素的考慮，在本項工程中每個T構(gòu)懸臂梁段的數(shù)量為19對，預(yù)應(yīng)力鋼束的數(shù)量為56，對稱分布于箱梁頂板梗托的部位，采用15.2mm的鋼絞線施工。經(jīng)過計算，應(yīng)用這種方案結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力值為19.2，符合設(shè)計規(guī)范的要求，保證了連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，使結(jié)構(gòu)設(shè)計得到優(yōu)化。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，橋梁建設(shè)的規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)憑借其自身獨特的優(yōu)勢廣泛的應(yīng)用于建設(shè)施工的過程中。通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的研究，促使橋梁結(jié)構(gòu)不斷的實現(xiàn)最優(yōu)性，為具體的施工操作提供了相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)，以此來提高連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

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