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桥梁建设 19 94 年第 2 期 5 00 支座中心线 50 0 支座中心线 龄岁 。 禁瓢 ( ) O工JO O工 V 型墩设计 V型墩由墩座 、 斜腿 、 拉杆组成 , 其构造见 图4 。 v型墩的分析计算按各个阶段不同荷载条 委 件下的受力状态 , 分别采用了平面杆系法和平 面有限单元法的程序 。 V 型墩的计算假定横桥 向与T梁同宽度而不相联结 , 活载在桥上的横 向分布也就是连续 T 梁的横向分布系数 , 这一 方面方便了计算 , 另一方面为该桥型初次设计 提高了安全度 。 主要计算结果见表3 。 单位 :cm 图 4 V 型墩构造图 表 3 V 型墩各阶 段产生的最大应力( k Pa ) 出现最大应力的阶段与位置 压应力 拉应力剪应力主压应力主拉应力 张拉拉杆钢束 恒载+汽车+人群+沉 降+升温 斜腿与拉杆相连接处1 90 0 拉杆 内 64806480 斜腿下端根部 61 0 斜腿与拉杆相连接处 容许应力 14 。 。 。,。 。 。24 。 。14 。 。 委 999霞 馨龚 落 籍 鬓 要 计算结果表明 : 在拉杆内均为压应力 ; 在斜腿根部的拉应力较大但也小于混凝土本身的容许拉 应力 ; 在斜腿与拉杆相连接处由于截面宽度急剧减少 , 出现最大剪应力与主拉应力 , 与理论分析一 致 。 配筋时根据平面杆系综合程序所计算的成果来布置斜腿 、 拉杆 、 墩座的钢筋 , 而在斜腿与拉杆的 连接处采用增加箍筋及受拉钢筋的办法来加强 。在构 造尺寸上 , 采取增大斜腿与拉杆处的各部分尺 寸 , 减少锐角增加圆弧过渡段 , 以改善受力 。 7 几点体会 本桥 V型结构选取了V型墩与主梁分离的型式 , 其间设盆式支座 , 可以降低对基础的要求 , 由 温度和混凝土收缩徐变所产生的次内力仅发生在V型墩和 主梁内部 , 但斜腿与拉杆连接处的构造 比较复杂 , 这是其最大的缺点 。 由于采用V型墩 , 使主梁的最大正 、 负弯矩峰值明显降低 , 主梁的建筑高度显著减小 。 本桥墩 顶和跨中的高跨比仅为 : 1/24和1/34 , 所以在桥下有通航净空要求的情况下 , 对减少两岸引道高度 和长度的作用是十分突出的 。 V型结构由多个各具特点的部分组成 , 从各个组成部分的受力状态与控制设计条件看 , 反映出 这种结构的特殊性 , 墩座受力一般比较明确 , 起传递压力的作用 。 斜腿为一典型的压弯构件 , 其控制 设计的条件是在施工过程中 。 拉杆在外部荷载作用下是一个轴向受拉构件 , 斜腿与拉杆连接处 的结 构十分复杂 , 且有明 显的应力集中现象 。 所以该部位尤其需要慎重分析研究和处理 。 本桥这种V型墩与主梁分离式的结构与全连续全 固结的结构相比 , 虽有减小温度 、 混 凝土 收 缩 、 徐变 、 墩台沉降等诸因素引起的次内力的优点 , 但增加了支座 、 斜腿与拉杆的连接处构造处理的 难度 , 所以 , 在可能 的情况下 , 宜尽 量采取全连续全固结的结构体系 。 26 桥梁建设 19 94 年第 2期 16 . sm 渐变至”m , 相应中间设变宽中央分隔带与主孔 中央分隔带相接 。 两端变宽中央分隔带上 分别设置城市雕塑 , 既起到美化桥面的作用 , 又起边孔与中孔 由无 中央分隔带到有中央分隔带的分 界作用 , 而且给车辆以警示 。 大桥桥面采用高强钢绞线预应力群锚体系 , 基础采用 1 . sm 钻孔嵌岩桩 . 该桥 1 9 9 1 年n月底 开工 , 1992 年1 2月竣工 。 1992 年1 2月及 19 93年1 月初 , 省公路桥梁监测站对大桥进行了两次静 、 动载试验 , 各测点挠度及应变等控制指标均满足试验方法的要求 , 实测值均在理论值范围之 内 , 跨中挠度仅 5 . 6 2mm , 小于理论值 6 . 8 6 m m 。 说明该桥总体结构在强度 、 刚度方面均达到了设计标 准 , 其受力情况 良好 , 满足运营要求 。 2 设计标准 设计洪水频率 : 按 1%频率 , 即百年一遇洪水设计 。 设计水位为 2 . s lm (珠基) , 流量为 6 7 70m 3 / s , 天然流速为 2 . osm / s 。 桥高 : 河中通航主孔按中潮位 1 . sm 以上 、 净高 gm 、 净宽不小于 som 设计 。 按五级航道考虑 。 跨 线桥通车净高长沙岸沿江东路及新昌岸滨江路(拟建)处均为 sm , 新兴路处为 4 . sm 。 桥宽 : 引道及引桥面车行道宽为1 4 m , 按 4 车道设计 。 两侧各设净宽 lm 人行道 。 桥面总宽(包 括拦杆)为 16 . sm 。 主桥桥面中央为宽Zm的拱箱 , 每侧安全拦杆宽 0 . 2 5 m , 即中央分隔带宽2 . sm , 人行道宽度与引桥相同 , 桥面总宽为1 9 m 。 在长 沙岸沿 江东路及新昌岸滨河路和新兴路等三处 , 设 有宽 2 . sm 的挑臂楼梯 , 供行人及 自行车上下桥 。 设计车速 : 考虑到日后城市 的发展 , 桥上按 60 km / h设 计 , 下桥接地通过交叉 口 时 , 车速为 25k m/h 。 桥面纵坡 : 河中正桥为1 . 5% , 长沙岸引桥最大为3% , 新昌岸引桥最大为 3 . 2% 。 设计荷载 : 汽一2 0 、 挂一10 0 , 人群荷载 3 . s k P a 。 设计温度及风力 : 根据开平市气象局 1959 年 19 90年气象统计资料 , 全年月平均最低温度 1 月份为 1 3 . 6 . 计算时取 1 0 , 全年月平均最高温度 7 月份为2 8 . 5 , 计算时取 3 0 。 风力按最大风速 4 0m/ s 计算 . 基本风压采用 120 0Pa 。 地震力 : 根据广东省地震烈度规划 图 , 设计按六度地震区设防 , 但在桥的结构上采取适当措 施 , 使之具有较强的抗震能力 。 3 设计特点 3 . 1 技术先进 过河正桥主孔采用单拱面预应力混凝土系杆拱 , 为国内首创 。 混凝土拱与预应力混 凝土箱梁通 过预应力钢纹线吊杆组成一共同受力的新结构体系 。 两种结构组合后 , 能充分发挥各 自的优势 , 弥 补各自的不足 。 拱以受压为主 , 能很好地发挥混凝土抗压强度高的特点 ; 水平推力则 由预应力混凝 土箱梁承受 , 从而使桥下部结构特别是基础 因无水平力而使造价和施工难度降低 ; 预 应力混凝土箱 梁抗拉弯能力强 , 能很好地承受拱传来的水平推力 , 起到普通系杆拱中系杆的作用 。 除此以外 , 预应 力混凝土箱梁还是桥面行车系 , 将普通系杆拱桥系杆 和桥面行车系合二为一 。 由于箱梁是通过吊杆 与拱连成 整体 , 因此箱梁的截面可不 随桥跨的增 大 而增大 , 即使桥跨很大 , 也可以将箱梁截面做得 很小 。 是一种很有推广价值和应用前景的先进桥式 。 3 .2 造型 美观 全桥在立面上 , 由南北引桥的小跨度直线桥跨变至大跨度曲线拱桥跨 , 中心桥面 上的三个弧形 单拱面预应力混凝土系杆拱桥设计简介梅尧坤李丽君 2 7 系杆 拱 , 以其独特的 风格和优美 的造型 , 形成全桥的重点 。 跨度由两岸至河 中从 1 7 . sm 增至4 0m 、 6om ;桥面亦 由 “伏”至“起”, 有强烈的节奏感和韵律 ; 特别是河中央三个大小不等 、 连续 起伏的拱 , 不仅能吸引人们的视线 , 而且与两岸的建筑群遥相呼 应 , 寓意着开平三镇经济的持续腾飞 。 大桥主孔的单拱面预应力混凝土系杆拱 , 将通常系杆拱或 中承拱的两片分别置于桥两 边的拱 合二为一 。 每孔桥面上仅一片拱 , 给人一种耳 目一新 、 线条明快之感 。 桥面中央的单片拱圈 , 不仅 自 然形成桥面中央分隔带 , 较之一般两片拱圈反上在桥面两边的无风撑的中承 拱或下承 拱 , 桥面视野 更加广阔 , 既不致干扰司乘人员视线 , 亦不会使人产生压抑感 。 3 . 3 经济实用 引桥采用钢绞线预应力群锚体系 , 不仅提高了抗裂性 , 避免了裂缝的产生 , 而且提高了桥梁的 刚度和承载力 , 使其实用性和安全性及使用寿命大为提高 。 主孔采用单拱面预应力混凝土系杆拱新桥表 1 大桥每平方米技术经济指标 式 , 可以更加有效地发挥各种承重构件的功能 , 从而节省桥面混凝土用量 。 单拱面系杆拱无水 平推力 , 较之一般上承拱和中承拱 , 桥墩和基础 的造价和施工难度大为降低 。 大桥每平方米技术经济指标见表 1 。 部 位 钢材(kg ) 水 泥木材(m 3) 造价 钢纹线 ( t) 叹土 ,J工JO O一O亡J月悦通 . 0 Q U S , O l J八J工al 五 正桥上部 正桥下部 引桥上部 引桥下部 引 道 丝 1 3 10 . 47 0 . 2 9 0 . 2 3 0 . 24 0 . 35 锯材 0 。 14 0 . 02 0 . 0 4 圆木 0 . 020 0 . 050 0 . 0 04 0 . 020 0 . 0 0 7 (元) 1416 1146 0 . 02 0 . 02 4 几点体会 单拱面预应力混凝土系杆拱这种新桥型 , 设计时在整体上采用平面 和 空间程序进行了 内力和 变形分析 , 证明这种组合空间结构变形小 , 受力明确 , 是一种好的受力体系 。 从建成一年来的情况 看 , 桥梁使用情况良好 , 不 失 为一种有着良好推 广价值和应用前景的新桥型 , 适用 于跨度 6 0 1 5om 、 美观要求较高的城市桥梁 。 由于桥面拱圈属 细长受压 曲杆 , 其稳定特别是平面外的横向稳定尤其重要 。 由于桥规对其计 算方法和安全 系 数等均未提及 , 因此设计的第一步 , 从构造着眼 , 将拱肋做成 闭合箱 , 以增加横向刚 度和 抗扭刚度 ; 同时 , 特别加大了端横梁的刚度 . 将拱脚处端横梁做成较大截面的实体箱 , 以增加对 拱脚的约束 。 在稳定计算中 , 除参阅有关文献外 , 还用多 种方法进行了计算比较 , 以得到拱在平面外 丧失 稳定时较准确的临界力 。 从计算结果看 , 不 同方法得 出 的横向稳定的安全系数差 异较大 . 但一般都在 4 以上 . 因此认定 Zm 宽的单片拱 的稳定安全度是有保证的 。 从荷载 试 验的情况看 , 当单边偏 心加载时 , 拱 圈变形及 应变均正常 ; 拱轴线横向偏离值很小 , 以至经纬 仪很难测出 。 说明稳定性包括横向稳定是有足够保 证的 。 拱的平面外的安全系数在目前规范尚无规定及 试验尚少的情况下 , 以不小于 4 为宜 , 待日后经 验丰富时再加以修订 。 在单拱面 预应力混凝土系杆拱桥式中 , 同时作为承受拱水平推力的 系杆和作为桥面行车系的 预应力混 凝土箱梁 , 相对中央的有吊

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