30+40+30m现浇预应力混凝土连续弯箱梁受力计算分析作者：余军思来源：《科技创新导报》2011年第23期 摘 要:近几年,我国高速公路建设呈高速发展态势,高速公路网逐渐形成。后续新建高速公路势必与已建高速公路网相交而需设置大型立交枢纽互通,网格越密,出现相交的概率越大。大型立交枢纽互通里面的路线线形复杂,上下层道路立体交叉等给桥梁跨径布设、结构计算等带来相当的难度。本文通过汕头至昆明国家高速公路贵州板坝至江底段顶效东立交枢纽主线跨线桥多联30+40+30m现浇预应力混凝土连续弯箱梁的设计,以便进一步了解在大型立交枢纽互通中桥梁设计的布跨特点以及受力计算分析规律,为以后同类型桥梁设计提供借鉴和参考。 关键词:大型立交枢纽互通桥预应力混凝土连续弯箱梁现浇受力计算分析
中图分类号:U44 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(a)-0118-02 普天间基地
1 引言
顶效东立交枢纽主线跨线桥分为主桥和引桥,其中主桥采用多联的30+40+30m现浇预应力混凝土连续梁设计,引桥采用多跨30m的先简支后结构连续装配式预应力混凝土小箱梁结构,本主线跨线桥属于大型立交枢纽互通桥。 2 工程概况
顶效东立交枢纽位于兴义万屯镇的贡新村,桥轴线地表高程在1388.5～1400.5m之间,相对最大高差仅12m。桥位区较平缓,主要为水旱地。年平均气温15.1℃,1月份气温最低,极端最低气温－8.9℃。桥位地质条件为第四系残坡积层粘土:褐黄、橙黄、黑褐,粘性一般～较好,局部含少量碎石,可塑为主。基岩为三叠系中统关岭组灰岩、白云岩,灰岩沉积于白云岩之上,两者呈整合接触,主要为弱风化层,裂隙较发育,偶有溶洞。
3 桥跨布置
根据立交枢纽处地形、地貌,路线采用主线上跨,匝道下穿形式。匝道B、匝道C以不同方向,不同交角与之相交。其中:匝道B与主线的交点桩号为BK0+728.451= K76+425.105,交角44°;匝道C与主线的交点桩号为CK0+436.976=K76+326.976,交角47°。由于下穿匝道B庞任平 、匝道C与主线交角较小、匝道路基宽度均较宽,达10.5m,而与匝道相交部分主线位于圆曲线范围内,半径1700m,整幅路基宽度24.5m,故初步布置主线跨线桥跨越匝道的跨度需要达到40m及以上。主线跨线桥布跨思路为:先布置跨越两匝道的跨径作为主桥主跨,由于两匝道之间的主线长度不太长,atcc9372故可一分为二,作为主桥的边跨,而另一边跨没有布跨限制条件,可以灵活地与一分为二的边跨跨径适应。把主桥按主线的路基中线弧长作为跨径布设线,可使纵向分为两联而横桥向的两半幅桥对应跨径不致相差过大,以减小连续梁后期受力计算的工作量;最后再考虑主线桥的支座位置,适当整体移动主桥,使主桥各桥墩离两匝道路基边缘尽量一致,便最终确定了主桥的中心桩号,见图1。
4 主桥结构设计
主桥弯箱梁位于主线跨线桥的左、右半幅桥第三和四联,两半幅桥共四联的桥跨布置均为30+40+30m。上部结构采用抗扭能力强的箱梁断面,由于桥面较宽,为单箱双室结构。顶板宽12.0m,底板宽7.0m,两侧挑臂2.5m。由于主线跨线桥在匝道B处有桥下净空的限制,为使箱梁的建筑高度进一步降低,流动性缺口将主桥设计为变截面的预应力混凝土连续弯箱梁。边墩处及中跨跨中箱梁直线段梁高为1.6米,箱梁主墩处梁高2米,并向两侧在10米的范围内线性变化
至1.6米。箱梁在边墩墩顶设置端横梁,厚1.5米;在主墩墩顶设置中横梁,厚2.0米。箱梁顶板、腹板、底板在靠近端横梁、中横梁段均有变化。设计中主桥左、右半幅桥通过现浇箱梁中的各腹板等厚段不同长度来适应曲线变化。主桥桥面横坡由以箱底同一桥墩不同墩柱高且箱梁顶、底板平行但倾斜,腹板竖直形成。整个箱梁混凝土采用搭设支架,现浇施工。
5 主桥结构有限元分析
主桥的受力计算分析采用桥梁专用软件《桥梁博士》3.01版计算,最后用交通部《公路平面杆系桥梁结构设计系统》GQJS V9.3版复核计算,有限元计算参数取值如下:
A.单元、节点,重要性系数:主桥预应力混凝土箱梁,共分102个单元、103螺杆式启闭机个节点,结构重要性系数取1.1,结构受力计算分析离散(仅显示一半空腔效应)见图2。
B.材料:箱梁采用C50混凝土,容重26KN/m3,加载龄期按10天计(考虑混凝土的现浇、养护时间)。预应力钢束采用高强度、低松弛270级钢绞线,单根钢绞线直径15.2mm。张拉锚下控制应力为0.75fpk=1395Mpa。
C.施工阶段:
①.现浇箱梁混凝土以及分批张拉预应力钢束并钢束管道灌浆,支架卸载。计算时考虑分批张拉钢束的预应力损失,用时15天。2、72、102号节点仅竖向约束,32号节点水平、竖向约束;
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