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桥梁设计施工问题讨论区

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snake 发表于 2007-9-29 11:09:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
欢迎大家相互交流自己在桥梁设计和施工方面的经验和教训,欢迎提出问题相互交流增加见识。
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 楼主| snake 发表于 2007-9-29 11:43:38 | 显示全部楼层

弯桥问题分析报告

本帖最后由 only8u8u 于 2015-11-10 12:13 编辑 <br /><br />关于深圳市近年来独柱预应力弯梁桥事故的情况汇报
综合近几年来,深圳及周边地区弯桥所发生的问题。事故多发生在独柱预应力弯梁桥。桥梁中心线曲线半径R=60~300米,桥梁宽度B=8~16.5米,事故发生的时间在施工中或运营1~5年中。
事故发生的原因是多方面的,即有施工方面的原因,也有设计方面的原因。现将有关情况(不含泥岗立交)汇报如下:
(1)        深圳市春风路高架桥(1994年建成)
该桥为独柱三跨预应力连续弯梁,桥梁中心线曲线半径60米,采用单箱单室箱型截面,全宽10.5米,两侧悬臂3.0米(详细情况不详)。在施工预应力张拉后发生梁体的转动,导致梁体曲线内侧支座脱空。
该桥发生问题的主要原因:
(a)        由于箱梁两侧外悬臂较大,箱梁底宽较小,使得由两块板式橡胶支座组成的抗扭约束抵抗力矩不足,造成梁体扭转变形。
(b)        对梁体内预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。
事故处理:
(a)        通过顶升两侧端支点处内侧,对支座施加预加力,调整横坡,减小支座负反力,消除支座脱空现象。
(b)        在主梁内侧施加压重荷载,调整全梁扭矩分布,增大边墩内侧支座反力。
(2)        深圳市滨河路车公庙立交(1998年建成)
该桥采用单箱双室箱型截面,桥梁中心线曲线半径R=266.3米,6跨一联,长度、跨度较大,其中中间两孔跨度为62.8米、59.2米,中间三个支承采用独柱支承,其余为双柱支承。该桥全宽10米,两侧悬臂2.0米,梁高2.8米。施工采用分段浇注、分段张拉预应力方法。首先浇注中间两跨(62.8+59.2米),张拉预应力后,浇注两侧边孔。预应力通过连接器连接。该桥施工第一浇筑段,预应力张拉后,按照施工程序拆除跨中支架时,引起梁端及中间支承附近梁体外侧支架承载能力不足,产生支架垮塌,主梁产生翻转。
该桥发生问题的主要原因:
(a)        在第一段砼浇筑、预应力张拉完成后,梁体跨中部位支架脱空,支点附近支架不足以承受梁体自重及预应力产生的扭矩,而造成支架的垮塌。
(b)        设计中特别是第一浇筑段单点支承支点附近的支架没有提出具体、明确的技术要求,造成支架在预应力张拉后,支点附近支架承载能力不足。
(c)        对梁体内预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。
事故处理:
(a)        针对事故发生的原因,对第一段浇筑主梁进行多点顶升,恢复梁体的扭转变形。
(b)        加强第一段浇筑梁体的临时支承,在梁体扭转变形得到恢复后,进行下一浇筑段的施工,使全桥形成稳固的结构体系。
(3)        深圳市滨海大道南油立交及侨城东路、侨城西路立交(1999年建成)
三座立交采用同样的设计手法,发生同样的问题。出问题三座匝道桥均采用独柱三跨连续梁结构,边墩采用隐盖梁。其中中跨为35~45米,边跨为30~35米,梁体中心线圆曲线半径为68.5米或83.5米。桥梁宽度8米,箱梁底宽3.8米,外悬臂2.1米,主梁梁高2.0米(中跨45米)、1.65米(中跨35米)。中间独柱支承采用双向活动盆式橡胶支座。
其中南油立交匝道在进行荷载实验时发生梁体的较大偏转,最大偏转为1.53%,外侧最大下沉为60厘米,内侧最大上翘为63厘米,主梁向曲线外侧最大滑移为45厘米。
同时其余两座立交匝道也发生了不同程度的偏转和侧移,但由于未进行荷载实验,发生偏转和侧移程度较小。
该桥发生问题的主要原因:
(a)        全联支承体系抗扭能力及水平方向抗滑动能力弱。
(b)        预应力钢束配置不尽合力。对预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。
(c)        中墩支座预偏心设置偏小,结构分析表明未起明显作用。
(d)        双向活动支座滑动系数设计中采用值与产品出厂指标差别巨大(国标μ≤0.01)。其滑动摩阻系数取值偏大对下部结构安全,但对预应力弯梁上部结构的滑动稳定性不利。
事故处理:
(a)        对主梁进行多点顶升,以两边墩外侧支座中心连线为轴,按刚体位移顶升主梁各控制点的相对位移值,梁体顶升的控制以顶力和各点相对位移比值双控,恢复梁体变位。
(b)        改变支承体系,加大墩柱截面。将原设计圆形墩柱改为椭圆形墩柱。将中墩墩顶单点双向活动支座改为两支点板式橡胶支座,使中墩形成抗扭约束,减小扭转跨径。
(c)        中墩加桩、加大承台,以抵抗中墩墩柱由于增加抗扭约束而产生的横向弯矩。
(d)        为保证在运营阶段,边墩曲线内侧支座不出现脱空现象。在恢复梁体位移、改变支承体系完成后,对边墩内侧支座施加顶力调整支座位置,拆除顶力后对边墩内侧支座形成预压。
(4)        深圳市华强北立交(1998年建成)
该桥由多座桥梁组成其中A、B匝道桥均为6孔预应力砼连续梁,桥梁中线曲线半径分别为255米和275米。桥梁全长239.504米,跨径组合为26.083+37+54+34.421+54+34米,箱梁截面为单箱单室,梁高2.2米,箱梁顶宽9.0米,底宽5.0米,支座布置边墩采用板式橡胶支座,其余均为双向活动支座。
该桥2000年6月在无任何先兆情况下,A匝道桥突然发生严重的梁体侧向位移、平面外挠曲并伴随严重的扭转变形。各墩处径向平移位移量分别为18、21、33、47、46、22、19厘米(A匝道),梁端端部扭转角达2.42°和2.35°。两侧边墩曲线内侧支座已脱空。
该桥发生问题的主要原因:
(a)中间墩A6~A10均为多向活动盆式橡胶支座,其抵抗水平力、水平位移的能力较弱。当摩阻系数μ≤0.015时,在温度力作用下A6~A10墩水平力均超过支座摩阻力而发生滑动。
(b)梁体位移发生过程,应包括二个阶段:
1)在温度力和日照温差荷载在长期反复作用下,梁体中间支承出现较大的平面累计位移。即“弯、斜桥的爬行现象”
2)当平面累计位移发展到一定阶段,支承体系偏心达到一定数值时(见前述—临界状态各墩支承偏心值表),结构支承体系中的边支座A5、A11出现内侧橡胶支座的脱空现象,同时扭转变形造成的梁体自重水平力分力,以及温度力、日照温差荷载产生的水平力造成梁体的突然变位。
按上述分析,主梁发生严重侧向位移和转动的过程应是:
梁体中间支承发生的累计水平变位→主梁在较大偏心支承作用下发生翻转→由于翻转产生的主梁自重水平分力加剧了水平变位的发生→全联支承系统(包括抗震锚栓)失去抵抗水平力能力发生突然侧移和翻转。
由此可以看出,横桥向的累计位移是造成梁体侧移和翻转的重要因素。
(d)        设计规范中,对盆式橡胶支座有关聚四氟乙稀板的摩擦系数有关规定(常温下μ=0.05),与实际厂家产品出厂时的检验标准出入较大(出厂时μ≤0.01)。对上部结构的整体抗滑动稳定性是明显的不安全因素。
(e)        支座预偏心设置不合理(原设计中间四个墩预偏心设置为45、0、0、30厘米)。由于中间三个大跨未设置预偏心,其扭转跨径依然较大,主梁扭矩未得到明显改善。
事故处理:
(a)        在两侧临近边墩的中墩加设盖梁,加大墩柱截面,由φ160厘米增大为280X200厘米椭圆形截面。将原设计单点支承改为两点抗扭支承,增加全桥的扭转约束、减小扭转跨径。
(b)改变中墩各墩的支座型号,其中中间墩改为盆式固定支座,其余两墩改为单向活动支座(切向活动,径向固定)。
(c)边墩支座改为滑板橡胶支座。
(d)对全联主梁顶升,进行纵向、横向位移调整,恢复主梁纵、横坡及平面位置。
目前事故处理正在进行中。
(5)        深圳市北环路红岭立交、环彩立交(建成年代不详)
两座立交近期才发现问题,具体情况尚在了解中。
综合上述:深圳市近年来独柱支承预应力弯梁桥所发生的事故可归结为:
(1)        对预应力钢束产生的扭矩认识不足,计算分析中未计入预应力对扭矩的影响。
(2)        支座预偏心设置不合理,致使全梁扭矩分布得不到改善,从而引起端部(抗扭支承)曲线内侧支座脱空。
(3)        支承体系设计不合理。或全部采用双向活动支座,或全部采用球型支座,致使支承体系在平面外约束较弱,导致平面外的位移。
(4)        设计中对长期荷载,特别是对温度力、制动力、收缩、徐变引起的平面外水平变位认识不足,水平限位措施不利,导致上部结构主梁在长期荷载作用下的“水平爬行现象”。
(5)        设计中对独柱预应力弯桥,特别是分段浇筑预应力弯桥临时支承,未做明确、详细的设计说明,致使施工时支架垮塌造成事故。
(6)        现行桥梁设计规范急待修订,特别是对于弯、坡、斜桥缺乏明确规定,致使其无“规”可寻,必须加强有关技术规定。
(7)        设计规范中,对盆式橡胶支座有关聚四氟乙稀板的摩擦系数有关规定(常温下μ=0.05),与实际厂家产品出厂时的检验标准出入较大(国标出厂时μ≤0.01)。设计中对上部结构的整体抗滑动稳定性未予考虑。
(8)        未注意《桥规》中对于支座最小压力的控制。

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 楼主| snake 发表于 2007-9-29 14:37:28 | 显示全部楼层

预应力混凝土曲线桥梁预制节段拼装桥梁

北京预制节段拼装桥梁

[ 本帖最后由 snake 于 2007-10-16 11:03 编辑 ]
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pyj643921 发表于 2007-10-9 17:07:32 | 显示全部楼层

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 楼主| snake 发表于 2007-10-10 15:46:47 | 显示全部楼层

城市桥梁新技术-组合梁无支架施工技术

钢-混凝土组合梁桥的无支架施工技术是指在钢箱梁制作段的拼接过程中,在一跨或多跨内无需设置临时支架就能将钢箱梁制作段连接成一体的技术。这项技术的出发点是为解决钢-混凝土组合梁桥跨越交通干线时临时支架对现况交通影响。这项技术于2005首次应用在北京丰北路改建工程四环路立交桥Z7匝道桥上,达到了设计的预期效果,大大地缓解了桥梁施工对四环路的交通影响。
该桥为四环路北向东右行方向左转定向匝道与丰北路连接,与四环路斜交,为不影响交通,在四环路中央隔离带上不设置桥墩,一跨跨越现况四环主路,桥下为四环路道路结构挡墙,Z7定向匝道桥为曲线桥。桥梁中线由缓和曲线及半径204米的圆曲线组成,跨径布置为:45+70.5+45=160.5 m,桥梁全宽B=9.2 m,梁高:h=2.5 m(不含铺装),桥梁中墩采用直径2m钢管混凝土墩柱并与主梁固结,边墩为公用墩盖梁。桥梁横断面布置为单箱双室详见图-2。
Z7匝道桥钢箱梁全长160.5米,共分A、B、C、D、E 5个制作段。A、E制作段长度27米,吊装重量97吨,B、D制作段长度36米,吊装重量156吨,C制作段长度34.5米,吊装重量115吨。施工过程为先吊装A、B、D、E四段并拴接;在桥梁中跨的B、D段分别形成两侧各18米的悬臂梁,在此基础上继续A、B、D、E段的混凝土桥面板施工和张拉部分预应力,为结构承受C制作段的施工重量提供了基础;然后吊装C制作段,进行其余结构施工,施工的详细过程见表-1。这种施工方法由于在四环路主路上及隔离带处没有设置临时施工支架,从而大大地减少了桥梁施工占用道路的时间,只在吊装B、D段和吊装C段时各占用一个夜间,后续的施工基本不对主路交通造成影响。从图4-a、b中可以看出吊装B、D段和吊装C段后,桥梁施工过程中四环路主路交通状况。
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 楼主| snake 发表于 2007-10-10 15:53:53 | 显示全部楼层

城市桥梁新技术2-组合梁支架移位技术

本帖最后由 only8u8u 于 2015-11-10 12:13 编辑 <br /><br />
支架移位技术在北京市安立路改建工程五环路立交桥的应用
钢-混凝土组合梁桥的支架移位技术是指在钢箱梁制作段的拼接过程中,在一跨或多跨内无需在拴接口处设置临时支架就能将钢箱梁制作段连接成一体的技术。这项技术的出发点同样是为解决钢-混凝土组合梁桥跨越交通干线时临时支架对现况交通影响。与钢-混凝土组合梁桥的无支架施工技术不同,桥梁的架设过程中于道路隔离带或路肩处等条件容许的地方设置临时支架,在不能设置临时支架的钢梁拴接口处设置临时搭接装置,以满足钢梁制作段的支承和拴接要求。这项技术于2006年3月首次应用在北京市安立路改建工程五环路立交桥Z1和Z3匝道桥上,达到了设计的预期效果,大大地缓解了桥梁施工对五环路的交通影响。
Z1匝道桥钢-混凝土组合梁跨径布置为:33+42+33=108米,梁高1.67米。桥面布置为 0.6(防撞栏杆)+7(车行道)+0.6(防撞栏杆)=8.2米。桥梁横断面为单箱单室箱形。桥梁为平面曲线半径126.75米的曲线桥,Z1匝道桥钢箱梁全长108米,共分A、B、C、D、E 5个制作段。A、E制作段长度24米,吊装重量45吨,B制作段长度16米,吊装重量33吨;D制作段长度14米,吊装重量29吨;C制作段长度30米,吊装重量54吨。图-5为Z1匝
道桥钢梁C制作段吊装情况。

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ljmtidilgw 发表于 2007-10-10 16:20:28 | 显示全部楼层

回复 #6 snake 的帖子

楼主的资料就是与众不同,图文并貌!学习了.....
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 楼主| snake 发表于 2007-10-10 16:48:11 | 显示全部楼层

独柱支承的曲线梁桥设计

本人设计过程中对弯桥设计出现问题的一些总结
独柱支承的曲线梁桥设计探讨
在曲线梁桥下部结构设计时,为减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥形美观,其下部墩柱往往采用独柱支承方式。这种形式的曲线梁桥受力状态较为复杂,所以在设计过程中,必须对其结构受力特点有充分了解,全面综合考虑各种因素对主梁及墩柱的不利影响。在全国范围内,此类桥型结构目前已出现多次由于设计原因,在施工或使用过程中发生事故:其中有的引起主梁开裂;有的引起墩柱开裂;还有的引起主梁向外偏转或向内偏转而使支座脱空;有的已经全桥拆除;给国家造成巨大经济损失。
综上所述,对于独柱支承曲线梁桥的设计,必须引起充分重视,并使用空间分析程序对其上下部结构进行全面的整体的计算。下面就曲线梁桥设计中遇到的一些实际问题进行分析与论述。
2 独柱支承曲线梁桥结构受力特点
曲线梁桥受力特点是相对于直桥而言的,由于主梁的平面弯曲使得下部结构墩柱的支承点不在同一条直线上,从而造成曲线梁桥的受力状态与直桥有着很大差别。构成了其独有的受力特点。
首先对正的直桥而言,在主梁自重和预应力钢束作用下,由于荷载是对称的,对主梁并不产生扭矩和扭转变形。但是在曲线梁桥中,由于自重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形是不容忽视的,预应力钢束径向力产生的扭转作用相当大。在大曲率、较大跨径的曲线梁桥中,主梁组合最大扭矩值有时可达纵向最大弯矩值的50%以上。
由于桥梁下部结构采用独柱支承方式,因此支承点的位置对结构受力尤为重要。此外由于独柱支承曲线梁桥中间支点抗扭能力弱,所以必须在桥梁两端部设置抗扭支承,以增加桥梁的整体稳定性。由于主梁的扭转传递到梁端部时,会造成端部各支座横向受力分布严重不均,甚至使支座出现负反力。还有汽车荷载的偏心布置及其行使时的离心力,也会造成曲线梁桥向外偏转并增加主梁扭矩和扭转变形。
综合以上曲线梁桥受力特点,故在独柱支承曲线梁桥结构设计中,应对其进行全面的整体的空间受力计算分析,只采用横向分布等简化计算方法,不能满足设计要求。必须对其在承受纵向弯曲、扭转和翘曲作用下,结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析,充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
3 下部支承方式对曲线梁桥内力影响
曲线梁桥的不同支承方式,对其上、下部结构内力影响非常大,根据其结构受力特点一般采用的支承方式为:
3.1在曲线梁桥两端的桥台或盖梁处采用两点或多点支承的支座,这种支承方式可有效的提高主梁的横向抗扭性能,保证其横向稳定性。
3.2在曲线梁桥的中墩支承处可采用的支承形式很多,应根据其平面曲率、跨径、墩柱截面和墩柱高度及预应力钢束作用力的不同来合理地选用支承方式。经常采用的支承方式有:
3.2.1墩顶采用方板或圆板橡胶支座,这种方式适用于中墩支反力10000KN以下曲线梁桥梁,板式橡胶支座能够提供一定的抗扭能力,对梁有较弱的扭转约束,水平方向容许有剪切变形。
3.2.2对于中墩支反力接近或超过10000KN的曲线梁桥可采用单向、多向活动或固定的盆式支座或球形支座。这种支座可根据其受力需要固定或放开某方向的水平约束,但是这种支座对主梁的扭转没有约束,这时主梁在横向和纵向可自由扭转。
3.2.3采用双柱中墩,或在选用矩形宽柱上设置双点支承。这种支承方式对主梁可提供较大的扭转约束。
3.2.4采用独柱墩顶与梁固结的方式,墩柱可承担一部分主梁扭矩,对主梁的扭转变形有一定约束。
采取不同的支承方式对曲线梁桥的上、下部结构受力影响很大,针对不同的桥梁结构应选用对结构受力有利的支承方式。通过以往的曲线梁桥设计经验发现不同的支承方式主要影响主梁的扭矩值和扭矩沿梁纵向的分布规律,以及主梁的扭转变形和墩柱的受力状态。下面将举例说明不同支承方式对曲线梁桥的受力影响。
例一:某曲线梁桥(图-1),桥梁跨径为:30x2+33+30x2+20=173米,中段有R=33m(桥梁中线)的圆曲线段,最大圆心角为183度,整个桥梁位于道路回头曲线内。桥梁横截面为单箱单室箱形预应力砼梁,梁高1.65米,中墩全部采用独柱,墩柱顶部放置板式橡胶支座。设计中采用空间计算程序进行了详细的受力分析,其中对各中墩单点支承和双点支承(支座间距2.5米)两种结构形式进行了计算比较,下面是两种结构的扭矩图(图-2)。

图-1某曲线梁桥结构形式

1.JPG

2.JPG


图-2 曲线梁双点支承与单点支承对扭矩的影响
从图中可以看出,⑴、采用双点支承时,在主梁的自重作用下,扭矩值较单点支承时的值最大可小30%,说明双点支座可有效减小主梁自重扭矩。⑵、双点支承时,预应力作用下,扭矩值较单点支承的值增大很多,而且扭矩分布规律也发生了变化,说明双点支承增大了主梁预应力所产生的扭矩。⑶、在主梁自重与预应力荷载的合成扭矩仍然是双点支承的大。当然这种规律对所有桥梁不一定有普遍性。
例二:某立交匝道桥,此桥梁为一独柱支承的三跨预应力曲线梁桥,横截面为单箱单室的箱形,墩柱与梁固结,墩柱直径1.5米。墩柱顶部为一扩大截面(图-3),此桥在张拉完钢束拆除施工支架后墩柱出现大量裂缝,造成墩柱破坏,主梁虽然未有破坏但桥梁已无法使用,现以全部拆除。
分析其破坏原因,此桥在墩柱支承设计上存在着缺陷,由于墩柱高度在6米左右,墩柱刚度较大,而且墩柱顶部又采用了扩大截面,使得墩柱有效长度变短,更加增大了墩柱刚度,同时由于顶部截面的扩大使得主梁扭转对墩柱更不利,所以在预应力的径向力作用下,墩柱的弯矩超过了其本身的承受能力,造成墩柱破坏。设计时又未对桥梁进行空间计算分析,形成了设计缺陷,造成桥梁事故。这可说是支承方式设计不合理的一个例子。 3.JPG
图-3 某桥墩柱与主梁固结的结构形式
根据以往的曲线梁桥设计经验和对几座曲线梁桥事故的分析,在曲线梁桥选择支承方式时,提出以下几点意见,供设计参考:
1.对于较宽的桥(约桥宽B>12m)和曲线半径较大(一般R>70m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用较小,桥体宽要求主梁增加横向稳定性,故在中墩宜采用具有抗扭较强的多柱或多支座的支承方式,亦可采用墩柱与梁固结的支承形式。
2.对于较窄的桥(约桥宽B<12m)和曲线半径较小(一般约R<70m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用的增加,尤其在预应力钢束径向力的作用下,主梁横向扭矩和扭转变形很大。由于桥窄因此易采用独柱墩,但在选用支承结构形式时应视墩柱高度不同而确定。在较高的中墩(一般约H>8m)可采用墩柱与梁固结的结构支承形式。在较低的中墩(一般约H<8m)可采用具有较弱抗扭能力的单点支承的方式。这样可有效降低墩柱的弯矩和减小主梁的横向扭转变形。但这两种支承方式都需对横向支座偏心进行调整。
3.我国现行的桥梁规范还未对曲线梁桥最大扭转变形作出限制的规定。经过对几座曲线梁桥破坏的分析,为保证其安全,在设计曲线形梁桥时,应对其在恒载加活载的最大扭转变形值加以控制。
4.墩柱截面的合理选用。当采用墩柱与梁固结的支承形式时就必须注意墩柱的弯矩变化。在主梁的扭转变形过大同时墩柱弯矩也很大(一般墩柱较矮)的情况下,采用圆形截面墩柱固结是不经济的。首先,墩柱受力过大配筋不易通过,仅仅加大墩柱直径,会使墩柱刚度增加很多,在预应力径向力作用下墩柱径向弯矩和在温度荷载作用下纵向弯矩都会增加,合成后的弯矩会更大,更不利于墩柱受力。二是,圆形截面墩柱对主梁的扭转约束相对较小,不利于减小主梁的扭转变形。
但对于上述情况的曲线梁桥如采用扁高矩形截面墩柱时,就可有效避免以上不利情况的发生。因为扁高矩形截面沿主梁纵向抗弯刚度较小,而沿主梁横向抗弯刚度较大,这样既减小了墩柱的配筋又降低了主梁的横向扭转变形,更适合其受力特点,从而达到墩柱与主梁两全其美的效果。
5.在曲线梁桥的中墩和桥台处不应全部设置为活动支座,应至少设置两个中墩多向固定支座,在桥台于主梁侧面宜设置防侧滑装置。这一点主要是因为采用没有水平位移约束的活动支座时,曲线梁在汽车活载的离心力和制动力长期反复作用下容易产生主梁向曲线外侧及汽车制动力方向的水平错位(图-4),一般匝道桥都是单方向行使,所以这种作用力总是朝着固定方向。当中墩采用多向活动的盆式支座或球形支座且支座不能保证水平放置时,在主梁纵坡的影响下,主梁易产生向下的滑动,这种滑动与汽车制动力一致时就更加剧了主梁的水平错位。这种变形如任其发展下去是十分危险的,由于主梁的偏移改变了各支承与主梁的原有位置,使主梁向外偏转倾向更加严重,主梁扭矩也在增加,如不及时处理,严重时可使主梁滑落。
4.JPG
图-4 活载对曲线梁平面滑移的影响
6.曲线梁桥在进行边墩盖梁和支座设计时,由于其横向各支座反力相差较大,所以对边墩各支座反力应进行结构空间计算后确定,这样才能计算出反力的最不利值,同时避免边支座产生负反力,才能满足设计要求。只使用平面杆系程序计算出支点总反力后横向平均到各个支座上的方法,不适合曲线梁桥。
4.调整支座偏心改善曲线梁桥受力的平衡设计
平衡设计的原理适用于任何结构体系,一个结构首先要到达自身的平衡。这样它才会处于最稳定状态,才有能力抵抗更不稳定的活荷载。反之当结构本身就处于一种不稳定状态时,再遇到不利的活荷载,那么结构的安全性就会受到挑战。
对于一个横桥向对称的正直桥来说,在对称的下部结构支承的情况下,其本身已经处于自身的平衡状态。在自重和预应力荷载作用下,各个梁的内力分布和位移变形是一致的,虽然数值上有差别但是微小的,只有在活载的作用下对各梁才会产生横向不均匀的内力和位移,对主梁才会产生扭矩和扭转变形。活载消失后主梁又恢复其平衡状态。
对于曲线梁桥,情况就不一样了,如果中间各墩的支承位置也像直桥那样布置在桥梁中线上,那么由于平面曲率的影响,曲线梁在自重和预应力荷载作用下,内外梁(肋)会产生向上或向下的不均匀变形,也就是说会使主梁发生扭转变形,实践证明这种变形是相当大的,是用肉眼能直接观察到的变形,有的可使梁端部支座脱空几厘米。在活载作用下这种变形会加大,虽然有足够的抗扭配筋,对这种结构如不进行处理,也会造成重大桥梁事故。但是这种情况可在设计时采取措施加以避免,其中最经济而又有效的方法就是调整中间支座的横向位置,使支座向与曲梁扭矩相反的方向偏移一定的距离,以使曲线梁达到类似直梁的平衡状态。
其次只调整主梁扭矩而忽略了主梁的扭转变形这一重要因素是不全面的。一根曲线梁虽然扭矩值满足设计要求,但是并不一定达到了其真正的平衡状态,仍然会使主梁产生很大的扭转变形。现在有很多曲线梁桥在施工阶段就产生主梁向外偏转或向内偏转,主要就是这种原因造成的,在设计中只注意到了梁的扭矩而忽略了控制它的扭转变形。
调整墩柱支承位置使主梁在自重和预应力荷载作用下的扭转变形最小,同时注意梁端的支座处不产生脱空现象,这样才会使主梁整体上达到一个平衡状态。具体调整方法既是计算出曲线梁在自重和预应力荷载作用下的扭转角,通过调整墩柱偏心,使支点和跨中截面的扭转角接近相等(一般方向相反),同时控制主梁各截面的扭转角和扭矩值,这样可使主梁被调整到最佳平衡状态。
墩柱偏心的方向对于不同结构形式的曲线梁桥是不一样的。偏移值应按桥梁曲率、跨径和预应力钢束在主梁内的布置通过空间结构计算确定。对于预应力砼曲线梁桥来说,由于预应力产生的扭矩(详见5)与自重扭矩方向一致都是向曲线外侧(远离圆心方向)偏转,所以墩柱应向曲线外侧偏移。例如:某曲线梁桥各个墩柱分别向外偏移不同的值(见图-1)。对于钢箱-砼组合梁来说情况就复杂一点,因为墩柱偏心要平衡的是主梁恒载和预应力荷载合成后的扭矩,钢箱-砼组合梁的预应力扭矩是向曲线内侧偏转(详见5),而恒载扭矩是向外偏转,两者方向相反。当合成后的扭矩是向内偏转时墩柱应向曲线内侧偏移,反之则墩柱应向曲线外侧偏移。
5.预应力钢束对曲线梁桥内力的影响
相对于主梁来说预应力钢束的作用力是作为外力施加在主梁上,那么主梁既然受到外力作用自然会产生相抵抗的内力。由于主梁的几何形状和预应力钢束的几何线形是多样的不规则的,所以曲线梁桥在预应力荷载作用下的内力也是非常复杂的。预应力对桥梁结构的作用有些是有利的,而有些是有害的。如设计失误严重时预应力也可造成桥梁结构的破坏。所以分析清楚预应力对桥梁结构尤其是对更复杂的曲线梁桥结构的影响是极其重要的问题。
预应力钢束与曲线梁的相互作用形成了一个空间的受力体系。在主梁竖向和水平面方向预应力钢束对主梁的作用力可简化为两种,一种是轴向压力Ny,另一种是曲线形钢束对主梁的均布力Qy(图-5)。对于预应力钢束的竖向弯曲这里不再赘述,只分析钢束平面弯曲对桥梁的内力影响。预应力钢束任意一点的径向分布力Qy=Py/R,所以钢束径向力与钢束张拉力和其平曲线半径有关。可以看出曲线半径越小的桥梁,钢束产生的径向力就越大,但对具有较大半径配有大量预应力钢束的曲线梁桥,也不能忽视预应力的影响。
5.JPG 图-5 预应力钢束对主梁的作用力
曲线梁桥的预应力钢束不仅有平面弯曲同时还有沿梁高度方向的竖向弯曲,这样预应力钢束径向力的作用点总是沿梁高度方向在变化。当其作用点位于主梁截面剪切中心以上或以下时,钢束径向力就会对主梁产生扭转作用(图-6),位于截面剪切中心以上的钢束径向力产生的扭矩方向与位于截面剪切中心以下的钢束径向力产生的扭矩方向是相反的。两者的扭矩之和构成了预应力钢束对曲线梁的整体扭转作用。当MT上大于MT下时,主梁就产生向圆心方向的扭转,反之主梁则产生背离圆心方向的扭转。这样预应力钢束就会引起曲线梁的向内偏转或向外偏转的情况。
6.JPG 图-6 预应力钢束径向力对砼梁的作用力
预应力砼曲线梁往往产生向外偏转的情况,这是其结构特点造成的。任何桥梁的主梁都是以受弯为主的构件,所以预应力钢束应首先满足纵向弯矩的受力要求。从连续梁的设计弯矩包络图(图-7)可以看出正弯矩区段的长度远大于负弯矩区段的长度,所以相应的预应力钢束重心位于主梁底部的长度远大于位于主梁顶部的长度。这使得预应力径向力产生的扭矩MT下大于MT上,所以预应力产生的总扭矩是向曲线外侧翻转的。
7.JPG 图-7 预应力钢束沿主梁纵向布置
预应力钢箱-砼组合曲线梁往往产生向内偏转的情况。因砼桥面板位于梁顶部,预应力钢束全部配置在桥面板内,所有钢束重心均位于剪切中心上方,使得预应力径向力产生的扭矩只有MT上,所以预应力产生的总扭矩是向曲线内侧翻转的。(图-8)
8.JPG 图-8 钢箱-砼组合梁预应力钢束径向力
6 曲线梁桥其它问题及构造要求
在曲线梁桥设计中,计算分析是十分必要的,但是构造要求和施工方法是使桥梁达到安全使用的可靠保证。
曲线箱梁桥的横隔板的设置要比相应的直桥有所加强,如果不适当的设置内横隔板,横截面的畸变引起的畸变应力可能会超过受弯正应力。
曲线梁桥的预应力钢束径向力是很大的,尤其对小半径曲线梁桥作用更大。设计时必须考虑其对主梁腹板曲线内侧砼的压力,这种压力可引起腹板崩裂和钢束崩出主梁。必须在腹板内设置足够数量的防崩钢筋。
对于大曲率的曲线梁,调整墩柱偏心后仍不能消除主梁扭转引起支座负反力时,可根据扭转方向采取在主梁内侧或外侧加配重砼的方法予以解决,配重砼为大容重钢渣砼,容重可达40~50KN/M3。也可采用拉力支座。
桥宽较窄的曲线梁桥宜加大箱体宽度缩小悬臂宽度,以增加主梁抗扭性能。
曲线梁桥在温度作用下的位移由于梁的平面弯曲已不是按直线变化,梁端伸缩缝也要求既能沿纵向伸缩又能沿横向伸缩,选用伸缩缝的伸缩量应比相同跨径的直桥要大。
曲线梁桥的钢筋布置要求使截面具有抗扭能力,箱梁底板上下层横向筋、顶板上下层横向筋及腹板箍筋要相互搭接从而构成一个封闭的抗扭矩形。
由于曲线梁桥的预应力损失较大,所以宜在主梁中段处增配短预应力钢束。
曲线梁桥的施工要按曲线梁桥的受力特点来设计,对分段施工的主梁,由于其在形成整体前还不具有抗扭能力,所以应在曲线梁分段处和支点处使用具有抗扭能力的强力支架。对整体现浇的砼曲线梁应在其外侧箱体范围进行支架加强,以抵抗张拉预应力钢束后引起的支架反力的增加。为避免悬臂根部下缘在主梁扭转时产生裂缝,因此在箱梁的悬臂处不宜使用强力支架。

[ 本帖最后由 snake 于 2007-10-18 11:07 编辑 ]

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 楼主| snake 发表于 2007-10-10 16:55:54 | 显示全部楼层

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相互学习 ,希望论坛越办越好。感觉这里能耐人很多呀
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xhua 发表于 2007-10-10 19:48:03 | 显示全部楼层
某道桥桩施工方案
1.2工程概况
该桥桩采用直径1500mm钢筋混凝土钻孔灌注桩12根,其有效桩长50m;直径1000mm钢筋混凝土钻孔灌注桩10根,其有效桩长32m;其具体工程量与技术参数如下表:
桩径(mm) 桩长(m) 桩数(根) 单桩C30砼(m3) 单桩钢筋数量(kg)
φ Ф
Ф1500 50 12 88.4 870.6 2863
Ф1000 32 10 25.1 236 808.8
2.施工前准备
2.1认真进行图纸会审,编写施工技术措施,对作业人员进行总体技术交底。
2.2开工前作好施工人员的安全质量教育,不参加教育人员与未经考试合格者不许上岗。
2.3现场的施工材料要按平面布置图或业主指定位置分类,分型号堆放整齐。
2.4各种机械设备要检修完好,试运正常,运至现场后要按指定位置安装就位。
2.5施工前应认真复核测量基线、水准点及桩位。桩基轴线的定位点及施工地区附近所设的水准点设置在不受桩基施工影响处。
2.6钢筋混凝土原材料的验收与复验:
2.6.1钢筋应有出厂质量的证明或试验报告单,每捆(盘)钢筋的标志内容必须和出厂的证明相符合。钢筋进场时应按炉(批)号及直径分批检验、检验内容包括对标志、外观检查,并按现行国家的规定抽取试样做力学性能试验及化学成分检验。
2.6.2混凝土必须有出厂合格证,有碱含量评估报告。
3施工程序
3.1施工工艺
3.2施工质量控制点
序号 控制点 控制点性质 控制内容 责任人
1 桩位测量放线及验收 停止点 轴线位置 施工员
2 混凝土质量检验 见证 商品砼合格证、碱含量评估报告 材料员
3 钢筋笼验收签证 停止点 间距、直径、长度 施工员
4 核定桩位 停止点 桩位准确性 施工员
5 钻孔深度验收签证 停止点 钻孔深度 施工员
6 施工原始记录签证 见证 原始记录 质检员
4施工方法和质量标准
4.1进行测量放线,定桩位,开挖泥浆沟、泥浆池,埋设护筒。护筒采用钢板护筒,中心与桩位中心偏差不大于50mm,护筒上口应高出地面150mm,其内径应大于钻头直径100mm,其上部宜开设1~2个出浆孔。护筒高度应满足孔内泥浆面高度的要求(地表土层较好,开钻后不塌孔的场地,可不埋设护筒)。
4.2钻机就位后,必须平整、稳固,确保在施工中不发生倾斜、移位。为了准确控制钻孔深度,必须在机架上做出控制深度的标尺,以便施工中进行观测、记录。
4.3开钻前,要保证泥浆的排放畅通及排运泥浆工作准备就绪,方可开钻。
4.4注水管及钻机电缆由专人负责,要随钻机的升降拉顺,绷直。
4.5钻机必须先注水后进尺,进尺速度控制在0.2m/min为宜,碰到硬土层进尺速度适当减慢,以钻机不超过负荷为准,钻机进尺到设计孔深时,使钻机空转不进尺,同时射水。待孔底残渣磨成浆,排水泥浆比重降到1.1左右时,以手指捻浆无砂粒感觉时,即可认为清孔合格。
4.6清孔终结前,应测定泥浆指标,以保证在水下混凝土浇注时,孔底沉渣不大于允许厚度,清孔后应立即组织水下混凝土施工,一般从清孔停止到砼浇注开始控制在一小时以内。
4.7桩钻孔成孔后,必须测量深度、孔径,符合设计要求后,方可进行混凝土浇注。
4.8浇注砼前,孔底的泥浆比重应小于1.25;含砂率小于或等于8%;
粘度≤28S;孔底沉渣厚度指标符合设计要求不得大于200mm。
4.9钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时,应停钻,待采取相应措施后再行钻进。如发生缩颈、塌孔时,可加大泥浆比重以稳孔护壁,也可于缩颈、塌孔段投入粘土、泥膏;使潜水钻空转不进尺进行固壁。当缩颈、塌孔严重或泥浆突然漏失时,应立即回填粘土,待孔壁稳定后再钻。
4.10浇注水下混凝土应遵守下列规定:
a. 开始浇注混凝土时,为使隔水栓能顺利排出,导管底部至孔底的距离宜为300~500mm;
b. 应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上;
c. 导管埋深宜为2~6m,严禁导管提出混凝土面,有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,填写水下混凝土浇注记录;
d. 水下混凝土必须连续施工,每根浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制,对浇注过程中的一切故障均应记录备案;
e. 控制最后一次浇注量,桩顶不得偏低,应凿除的泛泥浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。
4.11混凝土浇注采用水下竖管进行施工,其特点是依靠砼的自重自行流动挤压密实,自下而上连续浇注,所以要求砼和易性好,坍落度高。
4.12制作钢筋笼的允许偏差按下表执行:
项次 项目 允许偏差(mm)
1 主筋间距 ±10
2 箍筋间距 ±20
3 钢筋笼直径 ±10
4 钢筋笼长度 ±100
4.13钢筋保护层为75mm;每班留置好砼试块。
5.主要施工机具
名称 规格 数量
打桩机 GZQ-1500型潜水钻机 2台
配套机具 机架、卷扬机、泥浆制配设备等 2套
交流电焊机 BX3-120-1 6台
机动翻斗车 2台
6.工期与劳动力安排
6.1工期计划:
两台桩机作业,条件允许的情况下24小时连续作业,计划每天打1根/每桩机,在水电天气正常情况下,从开始施工起在11天内完成。
6.2劳动力安排:
前台钻孔、下管、看泵等48人;机动翻斗车手4人;焊钢筋笼8人;施工管理人员等2人;共计约62人左右。
7质量保证措施
7.1建立健全质量保证体系,分工明确,责任到人。
7.2对每道工序,每种施工方法都要进行详细的技术交底和质量交底,对于施工中容易出现的质量问题和可能发生的质量隐患都采取预控措施。为确保桩点准确无误,由项目技术负责人定点,并报业主/监理验收,及时办理会签手续。
7.3加强工序控制,做到上道工序不合格不准进行下道工序施工,强化报检制度,实行自检与专检相结合。
7.4加强对原材料的验收、复检、发放等环节的控制。所有计量器具必须经计量部门检验合格后方可使用,计量器具的配备要齐全。
7.5在基槽开挖时,技术负责人和质检员应对桩位、桩径进行质量检查,如发现桩位偏差过大,经设计人员同意后采取适当补救措施。
8 安全保证措施
8.1施工机械运到现场后,在组装完毕后,必须对各转动、滑动部件进行检查,并应加满润滑油。如机械用的钢丝绳要认真检查,发现钢丝绳有断丝、断股现象应及时更换。机械电气设备的电气绝缘必须检查合格。一切正常、具备施工条件后方可进行施工。
8.2施工现场必须做到文明施工。材料应堆放整齐,施工工具用毕应定点存放,码放整齐,场地不乱放杂物,每天应清理现场。
8.3工地设安全员一名,负责现场施工的安全工作,发现问题及时解决,施工人员必须协助安全员共同做好安全工作。
8.4凡进入施工现场的人员必须按要求着装,带好安全帽,整装上岗。
8.5电工、电焊工必须持证上岗,操作时必须穿绝缘鞋,严格按照“安全操作规程”进行操作,防止触电。
8.6高空作业(2 m 以上)必须系好安全带,严禁在空中上下传递各种工具及器物,以防落物伤人。
8.7严禁酒后或睡眠不足上岗工作,施工人员禁止在现场打逗戏闹。
8.8桩机底座必须牢固,各种机械转动部位必须经常检查,并设有安全防护装置。
8.9各个工种必须严格按照“施工安全操作规程”进行操作,严禁违章作业,如发现违章作业,任何人有权停止其作业,严重者按有关规定处理。
8.10电气设备及线路,必须绝缘良好,设备接地必须可靠。如需检查必须由电工进行操作,未经许可任何人不准私自拆卸各种电气设备及线路。检修之前必须拉闸断电,禁止带电作业。现场用电必须实行“一机一闸一漏保制”,严禁一个开关控制两台以上用电设备。
8.11如遇大风天气,现场苫布,空水泥袋以及轻飘物品必须用重物压牢,用绳捆绑好;大风天气安全员及施工人员应随时深入现场检查,防止不应发生的问题。
8.12每日收工前或遇雷雨天气必须拉闸断电,电气设备及电气开关等要有防雨、防潮措施。
8.13施工人员必须遵守甲方的厂纪厂规及有关安全规定,必须接受甲方的管理。

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606 发表于 2007-10-15 08:51:52 | 显示全部楼层
很精彩,受益匪浅啊!
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Jimmy 发表于 2007-10-19 22:28:51 | 显示全部楼层
谢谢snake和xhua两位专家的好资料!

这样的资料,就是精华!希望高手们都来参与!
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yangquan7982 发表于 2007-10-24 00:01:58 | 显示全部楼层
好了,多谢上面的各位,学习中
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leejiee 发表于 2007-10-25 08:23:22 | 显示全部楼层
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lxw01025071 发表于 2008-3-26 22:19:46 | 显示全部楼层
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haibudong 发表于 2008-6-27 15:49:05 | 显示全部楼层
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小囡囡 发表于 2008-7-19 12:59:44 | 显示全部楼层
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小囡囡 发表于 2008-7-19 13:00:00 | 显示全部楼层
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小囡囡 发表于 2008-7-19 13:00:17 | 显示全部楼层
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小囡囡 发表于 2008-7-19 13:01:55 | 显示全部楼层
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小囡囡 发表于 2008-7-19 13:10:02 | 显示全部楼层
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yxy-430 发表于 2008-7-29 10:53:12 | 显示全部楼层
有了这些,以后工作起来就方便多了 谢谢
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fjp1997 发表于 2008-7-31 11:39:50 | 显示全部楼层
snake对曲线梁桥的描述真是精彩
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blueesea 发表于 2010-3-31 14:57:29 | 显示全部楼层
楼主提供的确是是好资料
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hxss 发表于 2010-3-31 21:53:30 | 显示全部楼层
不错啊
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yjw8t 发表于 2010-5-10 14:47:05 | 显示全部楼层
发放的飞洒
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longmier 发表于 2010-9-20 15:45:19 | 显示全部楼层
经典   谢谢专家
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jth1983 发表于 2010-12-10 14:29:17 | 显示全部楼层
这真的是个好帖子啊,学习了
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aijun12321 发表于 2011-3-1 23:53:54 | 显示全部楼层
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Kristin 发表于 2016-11-5 12:22:49 | 显示全部楼层
楼主,支持!  
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fox3021 发表于 2019-6-11 19:29:42 | 显示全部楼层
HOHO~~~~~~  
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