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變截面混凝土連續梁橋适用性

生活 更新时间:2024-11-24 16:09:28

連續梁橋是指上部結構連續,上部結構與下部結構通過支座來傳遞荷載。連續剛構是指上部結構連續,上下部結構固結的橋梁形式(橋墩無支座)。連續剛構橋是指墩梁固結的連續梁橋。分主跨為連續梁的多跨剛構橋和多跨連續-剛構橋,均采用預應力混凝土結構,有兩個以上主墩,采用墩梁固結體系,具有T形鋼構橋和連續梁橋的優點。

連續梁橋的構造設計

連續梁橋的受力特點

一次落架施工的連續梁橋,在結構自重荷載作用下,跨中截面産生正彎矩,支點截面産生負彎矩,且支點截面負彎矩大于跨中截面正彎矩。

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與同等跨徑的簡支梁相比,連續梁的最大正彎矩及負彎矩均小于簡支梁的跨中彎矩。

連續梁的内力分布比簡支梁要均勻,有利于充分發揮材料的作用。

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連續梁為超靜定結構,在汽車荷載作用下跨中産生的撓度比簡支梁小,行車平順舒适。

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連續梁因結構整體發生均勻溫度變化引起縱向水平位移,在結構中不産生附加内力及支承反力。

連續梁屬超靜定結構,非線性溫度變化、預應力作用、混凝土收縮徐變及基礎沉降等将引起結構附加内力。

連續梁橋施工方法

連續梁橋施工過程的内力,成橋狀态的内力及最終設計内力與施工方法密切相關,從而影響到其配筋設計,包括預應力筋的布置方式和數量。

施工方法包括整體施工法、逐跨施工法、簡支-連續施工法、懸臂施工法、頂推施工法。

1、整體施工法

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也叫一次落架法。

工序:搭設支架、安裝模闆、綁紮 鋼筋、澆築混凝土、一次卸落支架。

特點:最古老最簡單,需要大量支架、工期長、臨 時材料用量大,不太經濟。施工過程受力體系不發生改變。

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2、逐跨施工法

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是逐孔現場現澆或逐跨裝配、連續施工的一種方法。施工支架少,速度快,适合跨數較多的橋梁施工。施工過程結構體系發生變化,由懸臂梁或簡支梁轉換為連續梁。

3、簡支-連續施工法

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先現澆或預制簡支梁,并在簡支梁的端部預留接縫位置,待簡支梁達到強度、安裝就位後,再澆築接縫混凝土及張拉連接預應力筋,成為連續梁。結構體系發生變化,由簡支梁轉換為連續梁。

3、簡支-連續施工法

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4、懸臂施工法

包括懸臂澆築法和懸臂拼裝法。

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施工過程中:墩梁臨時固結,主梁從墩頂向兩邊同時對稱分段澆築或拼裝,直至合龍。合龍之前,結構受力呈T構狀态,屬靜定結構,梁的受力與懸臂梁相同。

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合龍後拆除臨時固結,轉換為連續體系。僅需挂籃等少量施工設備,避免大量的支架,特别适合建造跨越深谷、河流的大跨連續梁橋。

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幾種常用挂藍示意

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懸臂拼裝:

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5、頂推施工法

在岸上分段預制梁,然後逐步向對岸頂推的施工方法。施工過程結構受力體系不斷發生變化,截面内力也不斷變化,正負彎矩也可能交替出現。适用于等截面連續梁。

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等截面連續梁橋

一般情況下,連續梁橋在恒載和活載作用下,支點截面負彎矩大于跨中截面正彎矩,但跨徑不大差值也不大,可采用等截面形式,簡化施工。

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跨徑布置與梁高:

跨徑布置可采用等跨和不等跨兩種布置方式。為使邊跨正彎矩減小,受力均勻合理,大多采用不等跨形式,奇數跨多。

l1:l=0.6~0.8

h/l=1/15~1/25

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适用範圍:中等跨徑,40~60m範圍,國外最大達80m。施工方法:整體施工、逐跨施工、先簡支後連續施工及頂推施工等。

變截面連續梁橋

随着跨徑的增大,l≥70m時,采用變截面設計顯得經濟合理,大跨度連續梁以采用變高度梁為主。

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與等截面連續梁相比,變截面連續梁可用于較大跨徑的原因:

(1)采用支點梁高大于跨中梁高的變截面形式,使得梁高的變化規律與連續梁的彎矩圖變化規律相一緻;

(2)減小跨中梁高,有利于減小結構自重産生的彎矩、剪力;

(3)增大支座截面梁高,有利于抵抗支座截面較大的剪力。

三跨變截面和等截面連續梁;支點梁高由1.5m加大到3.5m;均布荷載和自重作用,跨中截面彎矩變小,支點截面彎矩增加梁高增加、最大應力并未增大。

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跨徑布置一般采用3跨或5跨布置。

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适用範圍:≥70m,150m以上較少。

施工方法:懸臂澆築或懸臂拼裝施工法。

截面設計

闆式截面: 形狀、構造簡單,施工方便,建築高度小。 截面不經濟,相對自重較大,跨越能力小。 适用跨徑:RC,10m以下;PC,20m以下。

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肋梁式截面: 截面挖空率較大,減輕自重,梁肋較高,截面抵抗矩增大,抗彎能力強。通常由梁肋(腹闆)、翼緣闆組成。常用的截面形式:形、I形、T形。中等跨徑簡支橋梁應用較多。

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箱形截面: 橫截面為一個或幾個封閉箱形組成的截面。

單箱單室、單箱多室

分離多箱

整體性能好,抗扭慣矩大

上下緣均可受壓、适合于連續橋梁

受力性能好,适應正負彎矩

适合中等以上跨徑橋梁

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截面形式:單箱單室、單箱多室、雙箱單室、多箱多室

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箱形截面設計:

橫向尺寸布置

箱梁頂闆寬度一般取接近橋面總寬;

懸臂長度b,兩腹闆之間距離a,b/a=1/2.5~1/3

考慮懸臂闆橫向受力,一般b≤5m;b≥3m,布橫向預應力筋。

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頂闆厚度:确定箱梁截面頂闆厚度一般需考慮兩個因素:滿足橋面闆橫向受力,主要是受彎的要求;布置箱梁縱橫向預應力筋的要求。懸臂端厚度≥10cm,設置防撞牆或需錨固橫向預應力筋,則≥ 20cm。

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底闆厚度:一般采用變厚度設計,箱梁底闆厚度從跨中向支點逐漸變厚,以适應中支點附近截面下緣的受壓要求;底闆厚度與跨徑 l 之比取1/140~1/170;跨中區域底闆厚度可按構造要求設計,一般取為22~28cm。

腹闆厚度:滿足抗剪要求。對連續梁橋,l/4跨徑左右剪力較大。彎矩、扭矩、剪力共同作用,導緻腹闆承受較大的主拉應力,容易出現斜裂縫。應考慮預應力鋼束管道、普通鋼筋布置和混凝土澆築的要求,腹闆設計不宜太薄。無預應力管道,tmin=20cm;有預應力管道,tmin=25~35cm;有預應力筋錨固頭時,tmin=35cm。

承托(梗腋):為了減小局部應力,在箱梁頂闆與腹闆、腹闆與底闆的交接處,一般需設置承托。

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承托的坡度:

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預應力筋布置

連續梁橋主梁内力:縱向受彎、豎向受剪、橫向受彎。

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預應力數量、位置根據使用階段的受力狀态确定。施工方法決定施工階段受力,預應力配筋必須結合施工方法。

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1、縱向預應力筋

根據施工方法的不同,布置方式也不同。

頂推法 直線配筋方式

上下預應力筋通束使截面接近軸心受壓,以抵抗頂推過程各截面的正負彎矩變化;

頂推完成後,在跨中底闆和支座頂部增加局部預應力筋,滿足使用階段内力要求。

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簡支-連續法

先按簡支梁橋布置預應力束,然後在支座頂部布置直線筋,以承擔活載産生的負彎矩

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懸臂施工連續梁橋

一期鋼束布置在截面上緣以抵抗懸臂施工階段與使用階段的負彎矩;合龍後在跨中區域截面下緣布置預應力束,抵抗使用階段活載産生的正彎矩。

連續曲線配筋方式(整體澆築施工橋梁)

将跨中部位抵抗正彎矩的底闆索與支座部位抵抗負彎矩的頂闆索,在全橋範圍連續化。

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2、橫向預應力筋

橫向預應力筋布置在橫隔闆或頂闆中,保證橋梁橫向整體性、保證橋面闆及橫隔闆橫向抗彎能力。

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3、豎向預應力筋

豎向預應力筋布置在腹闆内,用來提高截面的抗剪能力。采用粗鋼筋布置在腹闆内,支點處布置密。

需進行二次張拉,使有效預應力足夠

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剛構橋的構造設計

受力特點

墩梁固結體系,梁墩整體受力。墩梁固結在活載作用下,正彎矩和負彎矩均小于相同跨徑的連續梁。故梁高一般略小于相同跨徑的連續梁,跨越能力更大。縱向變形和水平推力大,應盡量減小橋墩的水平抗推剛度。高墩抗推剛度小,屬柔性墩,采用多。

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适用範圍

混凝土連續剛構橋一般跨徑100~240m範圍,最大跨徑可達300m;施工方法懸臂澆築法。

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構造與設計

跨徑、梁高布置

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橋墩:主要采用箱形截面,截面細部尺寸、預應力筋布置與連續箱梁相同。

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墩梁固結處的設計

墩梁固結處構造與受力均較為複雜,是結構設計的關鍵部位。設計時根據墩柱的形式選擇連接方式。

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