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        天水市渭河大橋門(mén)形墩預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

        2018-12-27 06:05:42母渤海
        城市道橋與防洪 2018年12期
        關(guān)鍵詞:橫梁張拉箱梁

        母渤海

        (中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司,甘肅 蘭州 730000)

        1 概述

        該橋橋型應(yīng)與當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^、地域特色和人文歷史相融合。大橋除滿(mǎn)足使用期內(nèi)的使用功能外,應(yīng)充分考慮橋梁的整體景觀效果要求,線(xiàn)形力求平順、圓滑、流暢,橋型線(xiàn)條簡(jiǎn)潔、明快,如圖1所示。

        圖1 橋梁效果圖

        基于這一理念,該橋采用4×30 m+3×30 m+4×30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力組合箱梁結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋上部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        橋墩采用門(mén)形墩,基礎(chǔ)采用分離式承臺(tái)基礎(chǔ),承臺(tái)截面為矩形,橫橋向尺寸為6.3 m,順橋向尺寸為6.3 m,承臺(tái)厚度為2.0 m。承臺(tái)采用C40抗硫混凝土。每個(gè)承臺(tái)基礎(chǔ)采用4根?1500 mm鉆孔灌注樁。

        2 計(jì)算參數(shù)

        2.1 材料

        (1)墩柱混凝土容重均取γ=26 kN/m3。

        (2)波紋管管道摩擦系數(shù)μ=0.155,管道偏差系數(shù) k=0.001 5,鋼筋回縮和錨具變形以6 mm計(jì)。

        2.2 其他

        (1)道路等級(jí):城市次干路Ⅱ級(jí)。

        (2)汽車(chē)荷載:公路Ⅰ級(jí)。

        (3)人群荷載:3.5 kN/m2。

        (4)溫度荷載:考慮整體升降溫±25℃。

        (5)沉降量:考慮同一里程處兩墩沉降量10 mm。

        (6)考慮材料收縮徐變影響。

        (7)門(mén)形墩橫梁按照A類(lèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)。

        3 模型分析

        3.1 模型簡(jiǎn)介

        利用空間有限元程序MIDAS/Civil 2010分別建立上下部模型。

        上部結(jié)構(gòu)建模除考慮恒(含二期)、活載作用外,應(yīng)考慮橋墩縱向沉降影響。每聯(lián)建模比較每個(gè)墩位處簡(jiǎn)支、連續(xù)兩種工況時(shí)傳到門(mén)形墩上的力,確定控制工況。

        下部結(jié)構(gòu)建模按照實(shí)際墩高、尺寸建模,承臺(tái)底模擬樁頂剛度??紤]橫向沉降差影響。現(xiàn)僅選一聯(lián)內(nèi)中墩建模分析,如圖2所示。

        圖2 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

        門(mén)墩橫梁為2 m×2 m,立柱為2 m×1.8 m,承臺(tái)為6.3 m×6.3 m×2 m。所選墩高H=6.0 m。門(mén)形墩構(gòu)造圖和橫斷面布置圖如圖3、圖4所示。

        3.2 工況分析

        3.2.1 門(mén)形墩施工

        通過(guò)搭設(shè)腳手架及貝雷梁完成門(mén)形墩的混凝土澆筑,待吊裝箱梁完成后,支架可視情況拆除。

        3.2.2 吊裝箱梁

        吊裝到位的箱梁均為30 m簡(jiǎn)支梁,作用于橫梁的臨時(shí)支座位置(對(duì)于邊墩為永久支座)。對(duì)于每聯(lián)邊墩而言,此工況有可能成為荷載作用最大的控制工況。

        圖3 門(mén)形墩構(gòu)造圖(單位:cm)

        圖4 橫斷面布置圖

        3.2.3 體系

        第一階段:箱梁安裝就位后,連接橋面及接頭段鋼筋,綁扎橫梁鋼筋,布設(shè)接頭段波紋管并穿束,澆筑接頭段及負(fù)彎矩束長(zhǎng)度范圍內(nèi)的橋面板。此時(shí)接頭段應(yīng)作為結(jié)構(gòu)自重荷載施加在門(mén)形墩橫梁上。

        第二階段:接頭段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%后,張拉頂板負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束,并壓漿,完成體系轉(zhuǎn)換,上部荷載按照連續(xù)梁體系分析計(jì)算。

        3.3 預(yù)應(yīng)力計(jì)算

        3.3.1 門(mén)形墩施工

        門(mén)形墩澆筑完成,混凝土并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,張拉靠近下緣的一排鋼束中的其中三根。橫梁上拱不足1 mm。

        3.3.2 吊裝箱梁

        箱梁逐片吊裝,同時(shí)逐根張拉橫梁鋼束。吊裝順序及數(shù)量應(yīng)與張拉鋼束匹配,見(jiàn)表1。

        表1 吊裝箱梁工況下上部荷載的臨時(shí)支座反力表

        壓應(yīng)力σcc=18.08 MPa≤0.7 fck';拉應(yīng)力σct=1.53 MPa≤0.7 ftk',預(yù)拉區(qū)縱向鋼筋配筋率不小于0.2%,如圖5、圖6所示。

        圖5 截面下緣應(yīng)力(單位:kN/㎡)

        圖6 截面上緣應(yīng)力(單位:kN/㎡)

        3.3.3 成橋分析

        由于體系的轉(zhuǎn)換,成橋后傳至該橋墩的上部荷載發(fā)生變化,見(jiàn)表2。

        最大壓應(yīng)力為15.4 MPa≤0.5×32.4 MPa=16.2 MPa,如圖7所示。

        最大拉應(yīng)力為0.23 MPa≤0.7×2.65MPa=1.86 MPa,如圖8所示。

        表2 上部荷載的支座反力

        圖7 標(biāo)準(zhǔn)組合壓應(yīng)力(單位:kN/㎡)

        圖8 短期組合拉應(yīng)力(單位:kN/㎡)

        最大拉應(yīng)力為0.23 MPa≤0.5×2.65 MPa=1.325 MPa,如圖9所示。

        圖9 短期組合主拉應(yīng)力(單位:kN/㎡)

        成橋后,恒載與活載產(chǎn)生的橫梁下?lián)霞s4 mm,橫梁可不設(shè)置預(yù)拱度,如圖10所示。

        4 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)門(mén)形墩的分析,確定了不同施工階段預(yù)應(yīng)力的張拉順序,為施工及監(jiān)控提供了依據(jù),結(jié)構(gòu)安全性得到了保障。門(mén)形墩的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工過(guò)程密不可分,設(shè)計(jì)中切不可一味套用,應(yīng)視個(gè)例工況仔細(xì)分析。

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