预应力混凝土弯箱梁桥设计及实验研究

预应力混凝土弯箱梁桥设计及实验研究
随着社会经济的快速发展,城市高架桥及城市全互通立交桥在各大中城市中陆续出现。由于城市中影响设计施工的因素较多,就不可避免的需要修建较半径大跨径的城市桥梁。以往遇到这样的情况,往往是尽量在被交路中心设墩减小桥梁跨径,或采用钢结构形式,总是避免较小半径预应力混凝土弯箱梁桥的设计,这样势必会造成其他方面的损失(不必要的房屋拆迁、管道迁移,工程造价的大幅增加等)。
  济南市顺河高架桥北延工程全长4.12Km,全部采用高架桥型式。路线起终点分别设北绕城互通立交和北园路互通立交,其中北园路立交为5层全定向立交,为当时山东省内规模最大、技术标准较高的城市内立交。北园路作为济南市的东西向快速干道,要求桥梁跨越该路时既要注意交通畅通,也要考虑景观因素,因此立交主线桥和匝道桥必须一孔跨越。经过预应力混凝土箱梁和钢箱梁的比选,钢箱梁因造价太高被放弃,决定采用三跨变截面预应力连续弯箱梁刚架结构。其中A匝道桥平面设计线半径仅为112.3m,跨径组合为33+50+33=116m,箱梁底缘从根部到跨中按二次抛物线变化。本桥采用两阶段支架对称施工,施工接缝设在边跨距中墩11m处,接缝处设置张拉横梁,中跨内设置三道构造横梁。中
影片未分级墩墩柱为250x120cm圆倒角矩形断面,墩高14m,墩梁固结。(见图一)                                                                                                               
二机部虎屋图一  桥梁纵横向断面图(尺寸单位:cm)
    本桥设计中分别采用了平面杆系(GQJS)程序、空间杆系(桥梁博士)程序和通用有限元(ANSYS)程序对施工过程和使用状态进行了计算分析,计算结果互相吻合良好。计算采用以下工况,分别是:
丹丹调味品    1) 在支架上浇注50米主跨及边跨距墩顶11m悬臂段;
    2) 待混凝土强度达到85%以后;张拉预应力钢束,张拉完毕后及时封锚灌浆;贪官背后的女人
    3) 用联接器连接预应力钢束,在支架上浇注两侧边跨的22m合拢段;
    4) 待混凝土强度达到85%以后;张拉预应力钢束,张拉完毕后及时封锚灌浆;然
甘麟翰     后拆除支架;
    5) 安装护栏,浇筑桥面铺装;全桥形成。
 
图二  空间有限元计算模型
为了对理论分析计算进行验证,同时也为了检验桥梁的施工质量及其强度、刚度和承载力等指标是否满足设计,我们对A匝道桥进行了施工阶段的现场测试和各级试验荷载作用下的现场试验。1.在第一、二施工阶段预应力钢筋张拉前、后检测桥梁结构主要截面的应变和变形。2.在各级试验荷载作用下检测桥梁结构主要截面的应变、变形。用钢弦应变计测梁体及桥墩的应变值,沿纵向分别在墩顶、边墩、边跨跨中、中跨跨中、中跨1/4跨等控制断面布置测点。每个截面沿箱梁外表面设5~10个测点,共用68个应变计。用全站仪和高精度水准仪分别观测桥梁结构控制截面控制点的平面位移和竖向位移。采用荷载等效原则,根据三种工况用30吨重载重汽车按指定位置进行加载。其中工况一为使边跨产生最大正弯矩,工况二为使墩顶产生最大负弯矩,工况三为使主跨产生最大正弯矩。综上试验各项内容所测数据及其变化规律,实测值接近于用空间有限元分析的理论计算值,采用通用有限元程序ANSYS对本桥进行结构分析和数值计算是准确可靠的。各项试验指标均满足《桥规》和《试验方法》的要求。结构工作状态良好,处于弹性工作阶段,也满足规范对于全预应力结构正常使用极限状态的要求。
通过北园路互通立交A匝道桥的设计计算分析、试验检测,对较大跨径预应力混凝土弯桥施加预应力是充分有效和可靠的,关键是要控制好施工质量和材料质量,以往的失败工程
桥例许多是在这两方面出了问题造成的,比选方案钢桥虽然具有可以预制拼装、施工快捷、在城市中对交通影响较小等优点,但缺点也是显而易见的,如:造价偏高、运营期间养护费用大、行车条件差、噪音大、外观不协调等;况且预应力砼桥梁的施工对交通的影响也可以通过有效途径来缓解。由于在国内工程实验中,较大跨径小半径预应力弯箱梁桥桥例较少,设计时缺乏这方面的资料可以借鉴,为了慎重起见,使用了三种理论计算方法(软件),对不同施工阶段,不同荷载情况下的桥梁受力状态进行了计算分析,并结合施工进行了现场挠度及应变试验,结果表明,试验值与理论计算值的变化规律一致,试验值接近理论值,表明使用空间有限元程序对预应力砼连续弯箱梁进行结构计算分析,结果是准确可靠的。本桥虽然位于半径为112.3m的圆曲线上,但是由于采用了抗扭刚度较大的箱形截面,扭转作用并不很明显,横隔板在一定程度上减小了箱梁的畸变、翘曲变形现象,改善箱梁的横向受力状态。具体设计时,主梁纵向弯矩的计算配筋可以近似的按直线桥处理,但对于摩阻系数、偏差系数等的选取须适当增大。计算结果表明,在偏载作用下,内侧支座最小压力与外侧支座最大压力比可达1:4,设计时应引起注意,可将支座向外侧偏移一定值,使内外侧支座受力均衡。通过本次课题研究掌握了预应力混凝土弯箱梁的特点及难点,为此类型桥梁的方案选取和设计施工提供了良好依据。

本文发布于:2024-09-24 15:25:52,感谢您对本站的认可!

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