《揭秘复杂地质条件下斜腿刚构的设计[城市道桥与防洪]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《揭秘复杂地质条件下斜腿刚构的设计[城市道桥与防洪]（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 7 8 桥梁结构 城 市道桥与 防洪 2 0 1 4 年 1 0 月第 1 O 期 的弯矩 故在斜腿刚构主体结构施工时 斜腿与基 础采用铰接连接 待上部结构变形稳定后将斜腿 与基础 固结 再施工桥面系后成桥通车 1 恒载 一 期恒载 钢筋混凝土 2 6 k N m 二期恒载 C 4 0混凝土 8 0 m m 沥青混凝土 1 0 0 mm 2 3 2 5 k N H I 3 2 汽车荷载 公路 I 级 6车道 车道折减系数 0 5 5 横向偏 载系数 1 2 5 冲击系数 参照 公路桥涵设计通用规范 J T G D 6 0 2 0 0 4 第 4 3 2条计算 3 温度梯度 箱梁 日照温差按照
2、 公路桥涵设计通用规范 J T G D 6 0 2 0 0 4 第 4 3 1 O条的竖向温度梯度进行 计算 体系升温 3 0 C 体系降温 3 0 12 4 基础变位 暂按两个基础各向外位移 1 e m计 3 2 结构建模及计算 有限元模型见图 3 图 4 全桥共分为 7 0 个单 元 图 3 有 限元模 型 旦 鱼 三 图 4 中跨梁单元断面 3 2 1 结构 内力计算结果 1 中跨跨 中截面内力计算结果 见表 1 2 中跨 近斜 腿 根部 截 面 内力计 算 结果 见 表 2 3 斜腿底部截面内力计算结果 见表 3 3 2 2 斜腿 刚构结构安全计算验算 新 龙路 桥斜 腿 刚构 采 用
3、普 通 钢 筋混 凝 土 结 构 根据斜腿刚构 的受力特性 其 中跨 和斜腿截面 内存有较大的轴力 应按偏心受压构件对结构进 行承载能力极限状态强度验算和正常使用阶段裂 缝宽度计算 斜腿刚构腹板内配置 3 2的骨架钢 筋 其余部分根据弯矩大小配置 1 2排 2 8的钢 筋 计算结果如下 1 承载能力极限状态强度验算 见表 4 2 正常使用阶段裂缝宽度计算 见表 5 表 1 中跨跨中截面内力计算结果 表 2 中跨近斜腿根部截面内力计算结果 表 3 斜腿底部截 面 内力计 算结果 2 0 1 4 年 1 0月第 1 0 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构7 9 表 4 承载能力极限状态验算结果 位置
4、 裂缝宽度 m m 是否满足 根据 以上计算结果 斜腿 刚构承载能力极限 状态强度验算和正常使用阶段裂缝 宽度计算 均满 足设计要求 结构是安全 的 3 2 3 基础对斜腿底部支承反力计算结果 见表6 表 6 结构反力计 算结果 通过对新龙路桥上部结构在各 种作 用下 内力 及对基础 的反力 的数据分析 得出以下结论 1 斜腿刚构为有推力结构 在 自重作用下上 部结构对基础所产生的水平力数值 较大 甚至会 比上部结构对基础 的竖向力更大 2 由于结构本身 自重较大 结构整体性较 好 故汽车荷载引起的结构内力所 占比重较小 3 斜腿刚构是超静定结构 结构整体刚度较 大 故 结构内力对温度变化较为
5、敏感 温度作用引 起的结构 内力所 占比重较大 4 由基础变 位 特别是水平 向的基 础变位对 结构内力影响很大 且斜腿刚构本身会对基础产 生很大的水平力 故需要采用能够抵抗较大水平 力且位移较小的基础结构 以保证结构安全 4 基础结构设计 根据新龙路桥斜腿刚构上部结构 的计算结 果 基础需要采用抵抗水平力较好 位移较小 的结 构 若是将斜腿 刚构基础直接嵌 固于基岩之 中将 是一个最优的选择 但是根据勘察报告 拟建工程 场地存在不 良地质现象 主要表现在 1 场地中大部分地段分布有软 流塑粉质粘 土 一 3 呈 软 一流塑状 态 埋 深 1 7 0 6 5 O m 厚 0 4 0 1 8 0
6、 r fl 强度低 压缩性高 且在 Z K 1 孔近岩 面揭示有一土洞 洞顶板埋深 6 0 0 m 相应标高 1 4 9 9 4 m 洞高 1 2 0 m 2 钻探深度 内揭示有溶洞 遇洞隙率 6 2 5 线岩溶率 1 6 1 场地浅层岩溶发育强烈 另外 场地 内地基岩土层种类较多 各土层厚 度不一 一般层面坡度较大 并有地层尖灭或缺 失 近岩面多发育有软弱土 各岩土层工程特性均 有较大差异 因此 场地 内地基土属于不均匀地 基 所以 无法直接将斜腿刚构基础嵌固于基岩 内 需要考虑采用其他基础结构型式 4 1 基础 结构型式比选 斜腿 刚构 与拱 桥的一些受力特性相似 都属 于有 推力结 构
7、故斜腿 刚构 的基础 型式也可 以借 鉴拱桥的基础型式 可以采用扩大基础 整体 防 滑板基础 竖 向群桩基 础 斜桩基础 以下是结合 当地 工程实 际 对上述 基础 型式 进行综合 比选 见表 7 表 7 基础 型式 比选 8 0 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 1 O月第 1 0 期 由于新 龙 路桥 桥位 处 场 地基 岩埋 置 深 度在 1 0 1 5 m且上覆软土 故扩大基础无法满足设计要 求 同时因为工程场地图层分 布不 均且有溶 洞存 在 若采用防滑板基础可能导致混凝土板与地基 土接触不均 影响防滑板 的受力特性 而且当地对 斜桩基础施工经验不足 不容易控制施工质
8、量 故 而推荐采用竖 向群桩基础 由于桩长并不长 采用 群桩基础时桩基 的造价 占全桥整体造价 比重较 小 桥梁经济指标控制较好 4 2 群桩基础计算 新龙路桥下部结 构群桩基础 的计算 主要针对 两个方面 1 群桩基础位移量的控 制 2 群桩基 础对水平力 的承载能力 4 2 1 群桩基础用桩量估算及位移控制 根据 建筑桩基技术规范 J G J 9 4 2 0 0 8规定 对于桩身配筋率不小于 0 6 5 的灌注桩 可根据静 载试验结果取地面处水平位移为 6 mm 对水平 位 移敏感 的建筑 所对应 的荷载的 7 5 为单桩水平 承载力特征值 当缺少静载荷试验资料时 可按下 列公式估算 警
9、1 2 5 1 本次设计桩基拟采用 1 5 0 0 m m钻孔灌注 桩 根据地勘 报告 中桥位 处典型 的土层及岩层 分 布情况 计算得单桩水平承载力特征值 R 6 8 3 k N 根 据 上 部 结 构 计 算 结 果 两 沉 降缝 之 间 2 5 m 宽 的桥 梁结 构斜 腿对 承 台的最 大水 平推 力 标 准组 合 约 为 2 2 0 0 0 k N 单侧 桥 台需要 的桩 数 为 2 2 0 0 0 6 8 3 3 2 2 故暂定单侧桥 台使用 3 3根 1 5 0 0 mm t i L 桩 2 5 1T I 桥宽范围内 为了确定斜腿 刚构与下部结构 共 同作用下基 础的实际位移情况
10、 笔者采用 Mid a s C iv i l 有限元分 析软件 对结构进行整体受力分析 见图 5 图 6 图 5 Mid a s三维计 算模型 芦 避 l j f f 图 6 自重作用 下水平位移 示意图 根据 Mi d a s 模 型计算结果 该斜腿 刚构在 自 重 汽车 温度 等作用下 其 下部结构 承台的水平 位移见表 8 表 8 基础水平位移量计算结果 荷载工况 水平位移量 mm 自重 整体升温 整体降温 汽车 ma x 5 3 O 7 0 7 0 3 通过对 Mi d a s 计算结果 的数据分析 可以证 明 2 5 1T I 桥宽范围内 单侧桥 台使用 3 3根 1 5 0 0 m
11、 m 钻孔桩 结构基础的最大变位控制在 6 m m左右 满足基础 的刚度要求 对于结构基础水平变位影 响最大 的因素是结 构 自重 因此可 以认 为 基础 水 平变位绝大部分是 在施工 阶段斜腿 刚构脱模落架 的过程 中完成的 而桥梁运营 阶段所产生 的基 础 水 平 变位 较 小 4 2 2 桩基承载能力验算 对 于群 桩基础 若 地基土层 岩层分 布均 匀 各桩桩长一致 则各桩平均分配上部结构够传递 给基础 的水 平力 若地基 土层 岩层 分布不均 各 桩桩长不一 则各桩桩顶抗推刚度不 同 导致各 桩 分配到的水平力不同 其中短桩刚度较大 所承受 的荷载 包括水平力和弯矩 较大 根据新龙路
12、桥勘察资料 该桥位处基岩起伏 较大 分布不均 且岩溶发育 因此各桩采用不 同 的桩长来保证每一 根桩都进入基岩一定深度 这 就引起其 中较短 的桩承受较大的荷载 采用桥博基础版计算软件 建立新龙路桥 2 5 IT I 桥宽范 围内基础模 型 各桩根据地质实 际情况采 用不 同的桩长和不 同的不 同的地层分布进行详 细 计算 本文仅列出简要的计算结果 桩长 桩位布置见图 7 图 8 单桩截面承载力 及裂缝最不利验算结果见表 9 表 1 0 I l I I j 图 7 桩 长布置 示意图 2 0 1 4 年 1 O月第 1 0 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构 8 1 2 芬 f 2 日 2 臻
13、l 9 固 f 2 1 2 2 2 3 2 4 2 S f 2 E 8 l 9 1 i 1 1 1 3 2 t r毒 l t 图 8 桩位 布置示意 图 表 9 单桩截面承载力最不利验算结果 根据计算结果 单桩截 面承载力和裂缝满足 设计要求 5 结语 1 斜腿刚构既可以提供较大的桥下净空 且 其结构本身具有比较美观的造型 整体景观效果 较好 故在中等跨径单跨桥梁中 斜腿刚构不失为 一 种较优 的选择 2 斜腿主要承受轴力 中跨部分属于偏压构 件 边跨 部分属于受 弯构件 需 要对强度 裂缝宽 度等进行验算 3 斜腿刚构结构刚度较大 且为多次超静定 结构 对温度及基础变位 比较敏感 且对基础产
14、生 较大的水平力 若是桥位处地质情况较为复杂 应 注重结构基础的设计 保证基础的刚度和承载能 力 确保结构安全 参 考文献 1 上海市政工程设计研究总院 桥梁设计工程师手册 M 北京 人 民交通 出版社 2 0 0 7 2 杨军猛 郭俊峰 斜腿刚构桥的设计优化 J 交通科技 2 0 1 1 2 5 6 3 J G J 9 4 2 0 0 8 建 筑桩基技 术规范 s 4 马瑞奇 高金萍 斜腿刚构桥使用 M I D A S建立计算模型的探讨 J 北 方交通 2 0 1 2 6 1 6 0 1 6 3 上接 第 7 6页 时墩少支架 的施工方法 在各系梁接 口处搭设临 时支墩 在高速公路 隔离带两
15、侧搭设 门式支架 门 式支架顶面距高速路面不低于 5 5 m 见图 5 每 组支架用 4 一 4 0 0 8圆钢管加角钢支撑焊接成 临时支墩基础为混凝土基础 几 兽 寻 臣 F 堡 蔓 型 弋 图 5 临 时 支 架 横 断 面 示 意 图 4 3 钢结构安装方案 钢梁安装顺序从一端向另一端依次安装 每 节 段 安装顺 序 为 两侧 系 梁一 横梁 及其 间的纵 梁 吊装 车行道 部分 桥 面板一安装 两侧托架 小纵梁一 吊装 外侧 桥面板 拱肋 下方 系梁两侧 的托架 小纵梁及桥面板待拱肋安装完成后进行 拱肋安装在桥面钢梁安装完成后进行 从两 端 向中间对称进行 吊装就位 在支架上拼成节段
16、整体后进行焊接 合拢段吊装前焊接所有环缝 最 后完成合拢段的安装 2 0 0 t 和 1 6 0 t 汽车 吊用于拱 肋 吊装作业 备用 5 0 t 汽车 吊 1 台用于小件吊装 5 结语 苏杨公 路一号 桥设计 综合考 虑 了景 观效果 地方文化特 色 施 工方式 施工工期 等 因素 桥 型 采用了适合高速公路施工的三跨连续钢混叠合式 梁拱组合桥 并对结构体系进行了优化创新 使梁 与拱在受力方面的优点得以充分发挥 呈现出优 良 稳 定的经济指标与美观 的外形 充分做 到力 与 美的协调统一 见 图 6 本文对该桥的桥型布置 主梁 拱肋 吊杆及下部结构等部位的设计 进行 了 详细论述 并介绍了施工方式及技术特点 为类似 工程的建设提供了借鉴价值 图 6 建成后 的苏杨公路 一号桥
