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        北方地區(qū)的多跨連續(xù)剛構(gòu)體系設(shè)計研究

        2016-07-18 06:46:50鄧良強(qiáng)劉福忠
        黑龍江交通科技 2016年5期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用范圍

        鄧良強(qiáng), 劉福忠, 陳 巍

        (1.中交鐵道勘察設(shè)計院有限公司,北京 100007;2.北京建達(dá)道橋咨詢有限公司,北京 100101)

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        北方地區(qū)的多跨連續(xù)剛構(gòu)體系設(shè)計研究

        鄧良強(qiáng)1, 劉福忠2, 陳巍1

        (1.中交鐵道勘察設(shè)計院有限公司,北京100007;2.北京建達(dá)道橋咨詢有限公司,北京100101)

        摘要:討論了北方地區(qū)此類連續(xù)梁的體系選擇過程。從一般構(gòu)造的連續(xù)剛構(gòu)橋,到逐漸減小橋墩剛度的連續(xù)剛構(gòu)橋,最后到各項指標(biāo)都滿足規(guī)范要求的連續(xù)-剛構(gòu)組合橋梁。由此可得知連續(xù)-剛構(gòu)組合體系的應(yīng)用范圍,可為以后北方此類橋梁方案的制定提供參考。

        關(guān)鍵詞:多跨連續(xù)剛構(gòu)橋;體系選擇;連續(xù)-剛構(gòu)組合橋梁;應(yīng)用范圍

        某高速公路項目跨越深溝擬采用65+3×120+65 m的孔跨布置,橋墩墩高依次分別為46 m、64 m、70 m、41 m。本項目初步設(shè)計時采用連續(xù)剛構(gòu)橋方案,在施工圖階段經(jīng)過方案比選與優(yōu)化,重新確定了橋墩的墩高,并進(jìn)行計算,在計算過程中發(fā)現(xiàn)本項目因其地理環(huán)境,氣象條件的影響,其結(jié)構(gòu)體系的確定需要進(jìn)行深入的討論和研究。現(xiàn)將其研究和討論過程予以闡述。

        1方案比選的過程

        1.1剛構(gòu)體系方案

        有鑒于剛構(gòu)體系方案總體上省去大型支座、抗震性能好、橋墩厚度較小、無施工體系的轉(zhuǎn)換等優(yōu)點被廣泛采用。因此本方案首先優(yōu)選剛構(gòu)體系方案。經(jīng)過計算,其計算結(jié)果如下表所示。

        方案1:連續(xù)剛構(gòu)方案,高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢,利于橋墩橫向抗風(fēng)設(shè)計。

        總體計算模型如圖1所示。

        圖1 方案1模型

        其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表1所示。

        表1 方案1結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

        表2 方案1結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

        表3 方案1結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

        由表3中數(shù)據(jù)可知,連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算除邊跨跨中外均滿足規(guī)范要求。其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表4所示。

        表4 方案1正常使用極限狀態(tài)驗算

        由表4中數(shù)據(jù)可知,連續(xù)剛構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)計算不滿足規(guī)范要求。由文獻(xiàn)中所提供的計算方法計算可知,本橋1#~4#墩的剛度計算如表5所示。

        表5 方案1橋墩剛度計算

        經(jīng)過比較分析可知,1#、4#墩的橋墩剛度比2#、3#墩剛度要大40%左右。另外由于聯(lián)長的加大,墩身剪力和彎矩將迅速增大。因此橋墩在收縮徐變及整體升降溫的荷載作用下的效應(yīng)較大。從而使得橋墩截面抗裂驗算通不過。在這個思路的引導(dǎo)之下,可考慮通過降低橋墩縱向剛度的方法對橋墩進(jìn)行復(fù)核驗算。

        方案2:連續(xù)剛構(gòu)方案,橋墩由頂?shù)降兹珵殡p肢,并適當(dāng)減小橋墩的壁厚及間距,以利于降低橋墩剛度。從而減小橋墩的縱向整體升降溫和收縮徐變效應(yīng)。

        總體計算模型如下所示。

        圖2 方案2模型

        其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表6所示。

        表6 方案2結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

        表7 方案2結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

        表8 方案2結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

        由表8中數(shù)據(jù)可知,連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算滿足規(guī)范要求。由此可知橋墩剛度的減小對于主梁的邊跨跨中截面有較大的影響。主要原因還是在于,減小了橋墩的升降溫與收縮徐變效應(yīng)以及橋墩與主梁相接位置處主梁的效應(yīng)。

        其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表9所示。

        表9 方案2正常使用極限狀態(tài)驗算(橋墩

        由表9中數(shù)據(jù)可知,連續(xù)剛構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)計算仍然不滿足規(guī)范要求。盡管方案2已經(jīng)降低了橋墩的剛度。橋墩剛度計算如表10所示。

        表10 方案2橋墩剛度計算

        但是由于本橋所處地區(qū)的氣候較為干燥,收縮徐變及升降溫的效應(yīng)均較大??v使橋墩剛度的降低可以有效的減小橋墩的使用荷載效應(yīng),但是橋墩剛度的減小也是有限的,在本方案中,橋墩剛度減小后橋墩在使用荷載作用下的應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到了20 MPa,橋墩使用應(yīng)力過大對橋墩的使用會產(chǎn)生諸多不利影響。因此筆者考慮采用連續(xù)—剛構(gòu)組合體系進(jìn)行設(shè)計。

        2.2連續(xù)——剛構(gòu)組合體系方案

        連續(xù)——剛構(gòu)組合方案,高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢,利于橋墩橫向抗風(fēng)設(shè)計。

        總體計算模型如下所示。

        圖3 方案3模型

        其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表11所示。

        表11 方案3結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

        表12 方案3結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

        表13 方案3結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

        由表13中數(shù)據(jù)可知,連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算滿足規(guī)范要求。

        其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表14所示。

        表14 方案3正常使用極限狀態(tài)驗算

        由表14可知,橋墩的正常使用極限狀態(tài)驗算滿足要求。

        本連續(xù)-剛構(gòu)組合體系雖已經(jīng)滿足主梁與橋墩的靜力計算要求,但是由于固結(jié)主墩的減少,橋墩在地震荷載作用下的受力就會加大,因此需要考慮對橋墩進(jìn)行抗震驗算。

        3結(jié)論

        (1)北方地區(qū)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋的使用具有一定的限制,即橋墩墩高較高,且橋墩剛度合理的情況下才可以適用。

        (2)連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁對橋墩受力的影響較小,但橋墩的受力主要由橋墩自身的剛度與橋梁的聯(lián)長有關(guān)系。因此,降低橋墩剛度是調(diào)整橋墩受力的一個切實可行的辦法,但降低橋墩剛度的同時需要保證橋墩的橫向受力,特別是高墩結(jié)構(gòu)的橫向風(fēng)載。

        (3)通過靜力計算分析可知,連續(xù)-剛構(gòu)組合體系主梁與橋墩靜力計算皆能滿足規(guī)范要求,但是由于固結(jié)主墩的減小,橋墩在地震荷載作用下的受力就會加大,因此需要考慮對橋墩進(jìn)行抗震驗算。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉明虎.改善矮主墩連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)受力的措施及可行性探討[J].公路交通科技,2004,(2).

        [2]張永水,曹淑上.連續(xù)剛構(gòu)橋薄壁墩抗推剛度計算方法研究[J].中外公路, 2006,(6).

        [3]中華人民共和國交通部.公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則(JTGT-B02-01-2008).

        [4]王鈞利 賀拴海 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋主墩的合理剛度分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2006,(8).

        收稿日期:2015-10-08

        作者簡介:鄧良強(qiáng)(1984-),男,碩士,中級。

        中圖分類號:U442

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

        文章編號:1008-3383(2016)05-0102-02

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