城市立交连续箱梁桥设计与施工关键技术研究

发表时间:2016/1/15   来源:《工程建设标准化》2015年9月供稿   作者:胡秀月
[导读] 东莞市交通规划勘察设计院有限公司,广东,东莞 城市立交桥建设是改善城市交通的主要途径,城市立交交叉桥有效地实现了车辆分流,车速提高,保证每个岔口的通行能力。
胡秀月
  (东莞市交通规划勘察设计院有限公司,广东,东莞,523125)
  【摘  要】立交桥的设计不仅要解决交通压力问题,还要美观,因为城市立交桥是一个城市的重要地标。本文分析了立交连续箱梁桥的结构及施工关键技术,我们知道立交桥中的连续箱梁很多都是曲线桥,其抗扭刚度大、施工简单、桥梁变形小等优点使其应用越来约广泛。
  【关键词】立交连续箱梁桥;曲线梁桥;关键技术
  1 引言
  随着经济的迅猛发展,人民生活水平得到改善,私家车辆大量增加,造成交通拥挤,易发生机动车、行人、非机动车之间的交通事故。为了缓解交通压力和减少交通事故的发生,城市道路建设中立交交叉桥使用越来越广泛。城市立交桥建设是改善城市交通的主要途径,城市立交交叉桥有效地实现了车辆分流,车速提高,保证每个岔口的通行能力。立交桥的设计需要满足道路线形的需要,桥梁线型可以结合使用曲线和直线连续梁,桥梁结构比较复杂,受力上会出现剪力、弯矩与扭矩。城市立交桥大都在城市主干道的交叉口,多数为曲线,匝道桥多采用独柱单支点连续箱梁桥结构。连续箱梁桥被广泛用在城市立交桥中,其抗扭刚度大,结构建筑高度低,桥下墩柱少,两侧的悬臂适合城市中的各种弯桥、坡桥及斜桥,整体桥型美观且富有现代感。
  2 立交连续箱梁桥的结构
  2.1连续箱梁桥的结构
  2.2.1 合理的连续箱梁桥平面、立面及跨径设置
  连续箱梁桥在平面设置上应满足道路整体线形要求,采用曲线、缓和曲线以及直线等。在立面设置上则要满足全线纵坡设计要求,不同的布跨方式确立不同的连续箱梁桥方案,立面设置还包括结构体系的选择、梁高选择、墩台型式选择、基础选取及桥梁分跨等。目前结构体系中应用最多的是连续弯梁桥,弯梁桥的跨径范围在30米至60米之间,并且弯梁桥采用的是等高截面梁。城市立交桥的匝道曲线依据道路曲线设置,并且弯梁桥跨径直接影响弯梁桥结构内力及扭矩的分配。
  2.1.2 主梁截面的选取
  连续箱梁桥的箱梁截面有强大的抗弯和抗扭刚度。箱型截面主要有单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室及双箱多室等形式,单箱单室截面在城市立交匝道桥中应用较多。弯箱梁横断面细部尺寸的确定很重要,分箱梁底板厚度、箱梁顶板厚度及翼缘宽度这三个地方分别选取箱梁截面。
  2.1.3 横梁隔板的设置
  横梁在不同结构桥中起的作用也不同。横梁在直线桥中能够加强结构整体性与横向联系,减小截面畸变及改善荷载横向分配性能等,而横梁隔板在弯梁桥中也能够加强结构间的横向联系,减少截面畸变,还能够调节分配梁端支承处各个支座的反力。因此,弯梁桥横梁隔板的作用比直梁桥更为重要。在弯梁桥中设置的横梁隔板有两种,一是中横隔梁,二是端横隔梁,不同横隔梁位置的内外侧支座反力也不同,易于增加整联桥梁的横向联系。
  2.1.4 防崩钢筋措施
  连续箱梁桥的预应力钢束因其平面线形基本吻合桥梁线形而对桥梁主梁内侧产生径向压力,这就需要采取防崩裂措施,否则压力会崩裂箱梁腹板混凝土。梁内预应力崩裂会破坏桥梁结构。因此,要重视防崩钢筋措施的设置。
  2.1.5 下部桥墩构造
  弯梁桥的桥墩和桥梁宽度较宽的中墩要设置横向盖梁来提高桥梁的稳定性能和抗扭转性能。连续箱梁桥的盖梁设计要按弯剪扭结构设计,这主要是考虑主梁产生最大扭矩时扭转约束支点反力处反力的不均衡性。弯梁桥的中墩要有横纵向抗弯刚度,在弯梁桥梁端设置不少于2个的橡胶支座。用墩梁固结方法来控制高桥墩独柱支承曲线梁桥的梁体径向位移。


  2.2连续箱梁桥的特点
  立交连续箱梁基本是典型的曲线弯梁,而弯梁特点是受力弯扭耦合,即梁截面在外荷载力作用下发生弯矩的同时发生扭矩,而在发生扭矩的同时发生弯扭耦合。弯梁桥的竖向弯矩一般比相同跨径的直桥大,弯梁桥的挠曲变形受温度变化和混凝土收缩变化及预加力的影响。结构设计人员需要重视加强构造措施和控制弯梁桥的平面内旋转措施。箱形断面的抗扭惯性矩较大,并且箱梁具有挖空率高、用材少、结构自重小、抗扭刚度大、截面应力分配合理等优点。预设支座偏心可以调整扭矩,在城市立交桥中可以调整支座偏距来减小边墩支反力的不均匀。
  3 立交连续箱梁桥施工的关键技术
  3.1悬臂施工法施工关键技术
  悬臂施工法在预应力混凝土桥梁中应用比较广泛,悬臂施工法是分段施工法,以桥墩为中心,向两岸利用挂篮浇筑混凝土,达到一定强度后,张拉预应力,移动挂篮,进行下一段施工。连续箱梁桥悬臂施工可以不搭设支架,并且施工不影响桥下行车。悬臂施工时,要临时固结梁墩。悬臂施工的挂篮可以重复使用,缩减施工成本,悬臂施工减少每段施工的,加快施工效率。预应力混凝土桥梁分段施工方法根据预制的方式不同,分为长线法与短线法,节段短线法预制悬拼技术充分利用计算机技术与数据,短线法具有应用范围广、工程造价低、工程进度快、保证工程质量、安全可靠性高及对环境影响小的特点。
  3.2空间梁格法
  在立交连续箱梁桥中,经常会修建异形桥梁来保证车流顺利通过交叉口。异形桥梁结构复杂,结构空间效应好,并且有着弯梁桥弯扭耦合,活载作用下容易使端部各支座受力不均,出现超载脱空现象。梁格法可以分析异形桥梁结构,分析箱梁结构的总体性能,从而得出主梁内力。梁格法可以用来分析设计异形结构,但是无法分析岔口等复杂结构。梁格法是一种实用且简单的结构分析方法,虽然不能精确考虑箱形梁中的剪力滞、扭转、畸变等效应, 但是可以满足一般的设计要求,大大缩短设计周期。梁格法的作用原理是把上部结构化作一个等效网格,并把上部结构中每个网格的抗弯与抗扭刚度集中到等效网格里,横纵向刚度分别集中到横纵向构件内,当结构原型与等效网格承受相同荷载,则其挠曲变形也相等。
  3.3空间有限元实体分析法
  空间实体分析法能够分析出异形箱梁的剪力滞、扭转、畸变等效应,可用于分析复杂结构。空间有限元实体分析法是目前桥梁上部结构分析常用的一种方法,在混凝土结构分析中,用体单元模拟混凝土,受拉单元模拟钢束,用节点连接钢束和混凝土单元,共同受力。实体分析法反映真实的结构情况和结构整体受力效应,计算精度高,还考虑分析细部结构以及细部结构受力分析,对保证结构分析的准确性。
  4 结束语
  综上所述,近些年来,桥梁建设规模不断扩大,连续箱梁桥在桥梁建设过程中占据有利地位。本文分析了立交连续箱梁桥的桥梁结构,指出用梁格法分析异形结构箱梁,用空间实体法分析复杂结构和异形箱梁的剪力滞、扭转、畸变等效应,真实反映桥梁结构的情况。其中,梁格法分析出的结果与空间实体分析法的结果相似,只不过没有空间实体分析法的精准。城市立交桥混凝土箱梁桥结构复杂,施工难度较大,面临着施工过程的混凝土箱梁结构的裂缝威胁。为了防止裂缝,可以采取高性能混凝土进行浇筑,还要严格按照设计要求施工。预应力混凝土的抗弯性能和抗扭性能较好,收缩性低,高工作性能,持久耐用。此外,施工过程的控制技术是施工的核心部分,把握好设计与施工中关键技术才能更好地取得技术突破,得到新技术与新工艺,保证桥梁施工质量以及施工安全与效率,从而建设好大型立交连续箱桥,缓解交通压力,保护人身财产安全。
  参考文献:
  [1]蒙井玉.城市大型立交连续箱梁桥设计与施工关键技术研究[D].重庆交通大学,2012.
  [2]马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军.中国桥梁工程学术研究综述?2014[J].中国公路学报,2014, 05:1-96.
  [3]余金怀.预应力混凝土连续箱梁桥施工关键控制技术研究[J].黑龙江交通科技,2014,06:129-130.
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