桥梁下部结构设计之

点赞:32309 浏览:153274 近期更新时间:2024-01-21 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】作为设计者要善于结合工程实际分析问题、解决问题,并不断提高下部工程的设计质量及其使用效果.本文主要针对桥梁下部结构设计进行分析.

【关 键 词】桥梁;下部结构;设计;内力计算;影响

引言

目前我国交通建设的高速发展,跨越江、河、湖、海的大中桥、特大桥逐渐增多,桥梁的下部结构也倍受关注.桥梁下部结构考虑是否得当,对工程造价、质量、工期及后期使用影响非常大.近年来,分离式下部结构的桥梁由于不均匀沉降引起的桥面开裂现象时有发生.在桥梁的整体设计中,下部结构的选型对整个桥梁设计方案有较大影响.合理的选型将使上下部结构的造型协调一致,轻巧美观.桥梁下部结构应满足交通需求、安全耐久、造价低、维修养护少、施工方便、工期短、与周围环境协调和造型美观等原则.

1桥梁下部结构型式选用

在桥梁下部结构设计中,除了从桥梁整体设计结构考虑外,还应结合着桥梁所在地的实际发展状况及地理位置,选择与之相符的设计方案.在整个桥梁下部结构型式选用中,主要包括以下几个方面:

首先,在整个桥梁下部结构设计中,钢筋混凝土薄壁墩台使用的过程中,多数应用于填土较低及河床较窄的地区.在其具体使用的过程中,其核心功能在于缩短桥长、节约成本,避免前台锥对河床的压缩,使其在运行中,能够将两端的压力应用到桥梁下部,以此来维持桥梁的平衡.

其次,埋置式桩柱式桥台该型式桥台设于岸上台身埋入锥形护坡中,有单排桩柱式与双排桩框架式两种.采用该型式桥台,为保证路基稳定性,不能过多地压缩桥长,不少工程对此有深刻的教训.

再次,柱式桥墩本型式桥墩有施工的简便性和较广的适应性,在软基中是很好的选择型式.分为:(1)带盖梁单排桩柱式桥墩,一般用于简支梁桥;(2)不带盖梁独柱式桥墩或排柱式桥墩,用于连续现浇箱梁.

最后,在整个桥梁下部结构设计中,能否选择与之相符的墩台,将直接关系着桥梁的稳定性及今后的投入使用.在选择墩台的过程中,需要设计人员从以下两个方面考虑:一方面,在墩台数量的考虑上,需要设计人员结合着软基位的实际状况,设置合理的段泰;其次,在墩台承载力的考虑上,需要设计人员对其作出仔细的计算,必要时,可以将嵌岩柱换成摩擦柱.

2下部结构内力计算

为减少软土地基位移对超静定结构的影响,上部工程多采用标准梁的先简支后连续构造,这样整个工程的计算工作主要集中于下部结构,故下部结构内力计算方法的选用是否正确;考虑因素是否全面,直接关系到工程安全,为此作以下几点分析.

2.1盖梁内力计算

《墩台设计手册》中算例对墩台内力按下列方式计算:当荷载对称布置时,按杠杆法计算,当荷载偏心布置,按偏心压力法计算,两种布载状况的内力取大值控制设计.这种算法没有真正体会规范用意,仅为两种布载状况下的内力计算,不是各截面最不利状态的内力计算,所算内力存在着不安全因素.正确做法:应该先画出各截面内力影响线,再对应影响线用杠杆法及偏心法进行最不利横向布载,求出各截面内力最大、最小值,然后根据内力包络图进行结构配筋.近几年,有的设计单位作如下简化计算也可行,对多支座的板、箱梁桥的墩台帽计算,按活载直接作用于由墩台简化成的连续梁上进行计算,不考虑活载及二期恒载的横向分布作用.

2.2桥墩内力计算

墩桩顶的最大竖向力计算同上;墩桩顶水平力计算,运用柔性墩理论中的集成刚度法,将桥面汽车制动力及梁体混凝土收缩、徐变、温差、地震产生的水平力在全联墩台进行分配;最后根据不同组合的墩桩顶水平力、弯距及对应桩顶竖向力进行桩基各截面内力计算.

2.3桥台内力计算

除了桥墩内力计算项目外,桥台竖向荷载还要增加土压力、负摩阻力、搭板自重等项.

3下部结构配筋

下部结构配筋首先涉及配筋方法的选用问题,故在该项中对配筋方法、盖梁配筋、桩筋设计、桥台配筋等注意事项分别进行讨论.

3.1盖梁配筋注意事项

(1)等截面连续梁可以用极限法,但负弯矩处最好留有富余.

(2)变截面连续盖梁只能使用容许应力法.

(3)盖梁的抗弯配筋,两种方法均不控制设计,主要由裂缝宽控制.

(4)抗剪设计,两种方法都对混凝土与箍筋承担剪力比例作了明确规定,这样梁体往往需要设置大量斜剪力筋,给梁内带来困难,配筋时可以通过多设箍筋,让混凝土号箍筋承担更多的比例,使配筋自由度大一点.

(5)盖梁配筋要注意“强剪弱弯”,大部分梁体破坏是由剪力不足造成的,对抗弯筋满足要求即可,而抗筋一般留有富余.

(6)施工阶段应力计算多用容许应力法.

3.2桩筋及桩长设计注意事项.

(1)桩筋设计目前均采用极限法进行桩体抗弯筋设计,这在规范中已有详细公式.对桩体抗裂还没有明确要求,目前说法不一,有待进一步研讨.对于基桩各截面的配筋,从理论上讲,应根据桩内弯矩包络图进行计算布置.通常是根据最大弯矩处进行配筋,从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长位置,减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置,再下为素混凝土段,对于软基,桩主筋最好穿过软土层.

(2)桩长设计桩长计算不同于桩基配筋,仍采用容许应力法,最大竖向力应按容许应力法要求计算,不需考虑极限荷载组合系数.

3.3桥台配筋注意事项

(1)台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩是造成盖梁跨带附近侧面竖向裂缝的主要原因,而侧水平土压力易造成耳墙根部弯裂.

(2)桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下将有很大的扭矩,使盖梁发生扭剪破坏.


(3)桥头路基下沉致使背墙受活载冲击力而过早破坏.4施工中下部结构技术问题的处理

4.1桩长变更

地质钻探资料仅反映局部地质情况,加之钻探描述与实际桩孔地质有所出入;因此,桩底碰到大孤石或岩面难以钻进或地质较好时,应允许对桩长进行变更,但要求设计人员、监理人员根据实际情况判断,设计者既不能轻易变更桩长,又要避免过于保守,在满足承载力情况下进行桩长调整.

4.2沉淀层厚度指标选用分析

(1)不要对沉淀层要求的太小,施工中难以控制.

(2)清底系数m值对桩长影响较大,以0.3~0.4d为宜,个别桩底沉淀层厚度超标的,浇筑前可用反循环清孔法进行清孔.

4.3断桩处理

桩底设素混凝土段对底层断桩处理有很大帮助,对于上层断桩,可用挖孔接桩法处理,对于中层断桩费时费事,应重点控制.

4.4横系梁、承台功用讨论

横系梁的主要功能是为了联结墩柱时调偏,同时增大桩的横向整体性,桥墩不高时,可以取消;较高时,也可将系梁提到施工水位以上,减少围堰费用和困难.承台的主要作用是联结群桩,有些群桩承台结构可考虑用大直径的独桩结构代替,以降低工程造价.大桥将原框架式桥台简化为无横系梁、无台身的短凳框架式桥台,因减少了土压力作用面,桥台更安全可靠.

5前期科学规划、合理方案对建桥的影响

(1)做好总体规划,初步正确框定下部结构的位置及形式.

(2)做好桥宽规划,提高下部结构的设计质量及设计单位的设计效率,规划部门希望桥宽一步到位,而主管部门因资金所限不能一步实施到位.

桥梁下部结构设计之参考属性评定
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(3)勘测是下部结构设计合理的前提和基础,现场地形、地质影响、下部结构型式的选择及方案的合理性、可行性,对下部工程设计质量至关重要,如果前期调查不细,就会给工程实施造成设计变更、工期延长、费用增加等问题.

6结束语

在当前桥梁施工建设中,其下部结构设计的科学与否,将直接影响着桥梁的施工质量及今后的投入使用.这就要求设计人员在设计桥梁下部结构时,能够结合着桥梁的实际施工状况,从桥梁的整体设计结构出发,结合着桥梁所在地的实际地理位置,设计出与之相符的桥梁设计结构,在保证桥梁施工质量的同时,还能为桥梁今后的投入使用奠定坚实的基础.