橋梁結構設計范例6篇

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橋梁結構設計

橋梁結構設計范文1

關鍵詞:市政橋梁;結構設計;要點分析

橋梁是道路路線受到江河湖泊、山谷深溝以及其他線路(鐵路或公路)等障礙時,為了保持道路的連續性而專門建造的人工構造物。橋梁既要保證橋上的交通運行,也要保證橋下水流的宣泄、船只的通航或車輛的通行。而市政橋梁主要建造于城市中,主要功能是為交通提供便利,但是市政橋梁除了要保證交通順暢外,還要與周圍的建筑、人文環境相協調。

1.簡述橋梁設計結構

對于橋梁的結構設計,我們要求的是動態的結構設計,也就是說橋梁的設計要滿足一定的耐久性。在橋梁結構的設計過程中,其設計效果在很大程度上受設計人員主觀意識的影響,設計人員的專業素養與工作經驗都影響著橋梁的結構設計。但是現在橋梁設計人員大多數只關注橋梁的強度忽略橋梁建成后的耐久性問題,在橋梁建成的初期,檢測人員并沒有辦法了解其耐久性是否合格,但是隨著使用時間的延長,一些缺乏耐久性設計的橋梁將會發生質量問題,致使整座橋梁不能再繼續正常服務于交通?,F階段我國的市政橋梁設計結構體系并不完善,仍需在以后的發展中進一步完善。市政橋梁的建造首要問題就是橋梁的安全性問題,橋梁的安全使用關河著整座城市的交通與發展,然而在實際的設計工作中,這方面的問題并沒有得到設計人員足夠重視,以此同時橋梁的現場施工也存在著影響橋梁安全發揮其功能的因素存在。所以在市政橋梁的結構設計中,設計人員應該選擇一個科學合理的設計方案,同時根據相關的建設法規進行相關設計系數的計算,比如橋梁的設計荷載等問題的研究。

2.現存問題及相應對策

2.1設計上的漏洞。伸縮縫的設計在市政橋梁結構設計中占有重要的位置,在實際設計中,大多數設計人員會將伸縮縫設計為普通的橡膠支座,但是這種設計會極大地影響整座橋梁的正常發揮,因為由于普通的橡膠支座極易受外力產生變形,致使橋梁結構發生變化,偏離原來的設計,相應的影響有關設計值,甚至使橋梁不再滿足設計要求。所以在橋梁的設計過程中,可以將普通的橡膠支座改為可以活動的橡膠支座。橋梁設計上存在的另一個問題就是設計人員在設計初期常常不考慮超載的情況,一般情況下設計人員只是按照標準的橋面承載力進行設計,但是近年來超載現象不斷發生,設計人員也必須將這種特殊情況考慮到設計當中來,否則將使整座橋梁面對無力承載的安全隱患。所以在以后的工作中不僅要求相關的道路橋梁管理部門嚴格規范安全道路形式規則,嚴查超載,還要求橋梁設計人員在進行有關設計時能夠全面考慮。另外在橋梁的施工過程中,常常會出現空心梁數量不夠的情況,這就要求相關部門做好施工前的校驗工作,為市政橋梁的順利落成打下基礎。2.2設計結構缺乏耐久性。在現階段的市政橋梁結構的設計中常常忽略的問題就是橋梁的耐久性問題。正如大家所見,橋梁建成后終日暴露在空氣中,經受風吹日曬。與此同時,橋梁結構還要承受來自上部的壓力,甚至是地震災害的影響,那么長期下來,橋梁極易受自然的損害,最后影響整座橋梁的正常使用,產生不必要的經濟損失。在現實生活中,我們有時候會聽到橋梁倒塌事件的發生,一般情況下,這種事故產生的原因就是橋梁結構耐久性差,這種事件的發生使人們不斷開始重視橋梁結構的耐久性設計,特別是橋梁結構中的一些細節設計,細節組成整體,所以設計必須從小處著手,加強整個橋梁設計結構的耐久性?,F在對橋梁結構設計的研究也正在朝著定量分析的方向發展,將會進一步保證橋梁結構設計的科學性。

3.市政橋梁結構設計中應關注的問題

3.1防洪水位及人行橋欄桿。橋梁是道路路線受到江河湖泊、山谷深溝以及其他線路(鐵路或公路)等障礙時,為了保持道路的連續性而專門建造的人工構造物。因此在進行橋梁的結構設計時要查閱相關資料,確定合理科學的防洪水位,以保證橋梁作用的發揮。設計人行橋欄桿時,為了保證行人的安全,須做好相應的抗水平外力的計算,欄桿重量也應控制在合理范圍之內,最好設計成豎條,減少風力的破壞。欄桿建成后要樹立醒目的禁止攀爬標語,保證行人及機動車輛的安全行駛。當然在實際的設計工作中,設計人員也要根據橋梁的具置及特性制定特定的設計方案。3.2交通量及特殊荷載。市政橋梁的存在其主要的功能就是疏導交通,所以在市政橋梁的設計過程中,要根據該城市的交通狀況,橋梁所處的地理位置,預測合理的橋梁寬度及其結構。尤其是對于互通式立交橋的設計,更要考慮交通的流暢性,還有車輛的出行便利性及橋梁設計車速的確定,最大限度減緩交通阻塞壓力。另外近些年來,貨車超載問題不斷出現,給橋梁的承載能力又一巨大的挑戰,因為在一般的橋梁設計中并沒有考慮這些不因此范的行車行為,一旦超載問題出現,橋梁將在超負荷情況下作業,嚴重威脅著橋梁的正常使用年限。因此,在橋梁設計結構中要考慮這些不規范的行車行為對橋梁產生的額影響,并在設計中有針對性的設置相應改善措施。

4.結語

市政橋梁結構的設計關乎著整座橋梁的正常發揮,也影響著整座城市的交通狀態,在以后的設計工作中,設計人員要更加重視設計的細節,從小處著手,綜合考慮影響橋梁質量、安全的各類因素,在設計中加以體現?,F階段我國的市政橋梁結構設計體系并不完善,須在以后的發展中逐步改善,為市政橋梁的建設提供保障。與此同時,設計人員也應該樹立不斷創新的設計理念,設計風格、質量要符合現代化的發展需要。

作者:謝函霖 單位:華北理工大學建筑工程學院

參考文獻

橋梁結構設計范文2

【關鍵詞】橋梁;下部結構;設計;內力計算;影響

引言

目前我國交通建設的高速發展,跨越江、河、湖、海的大中橋、特大橋逐漸增多,橋梁的下部結構也倍受關注。橋梁下部結構考慮是否得當,對工程造價、質量、工期及后期使用影響非常大。近年來,分離式下部結構的橋梁由于不均勻沉降引起的橋面開裂現象時有發生。在橋梁的整體設計中,下部結構的選型對整個橋梁設計方案有較大影響。合理的選型將使上下部結構的造型協調一致,輕巧美觀。橋梁下部結構應滿通需求、安全耐久、造價低、維修養護少、施工方便、工期短、與周圍環境協調和造型美觀等原則。

1 橋梁下部結構型式選用

在橋梁下部結構設計中,除了從橋梁整體設計結構考慮外,還應結合著橋梁所在地的實際發展狀況及地理位置,選擇與之相符的設計方案。在整個橋梁下部結構型式選用中,主要包括以下幾個方面:

首先,在整個橋梁下部結構設計中,鋼筋混凝土薄壁墩臺使用的過程中,多數應用于填土較低及河床較窄的地區。在其具體使用的過程中,其核心功能在于縮短橋長、節約成本,避免前臺錐對河床的壓縮,使其在運行中,能夠將兩端的壓力應用到橋梁下部,以此來維持橋梁的平衡。

其次,埋置式樁柱式橋臺該型式橋臺設于岸上臺身埋入錐形護坡中,有單排樁柱式與雙排樁框架式兩種。采用該型式橋臺,為保證路基穩定性,不能過多地壓縮橋長,不少工程對此有深刻的教訓。

再次,柱式橋墩本型式橋墩有施工的簡便性和較廣的適應性,在軟基中是很好的選擇型式。分為:(1)帶蓋梁單排樁柱式橋墩,一般用于簡支梁橋;(2)不帶蓋梁獨柱式橋墩或排柱式橋墩,用于連續現澆箱梁。

最后,在整個橋梁下部結構設計中,能否選擇與之相符的墩臺,將直接關系著橋梁的穩定性及今后的投入使用。在選擇墩臺的過程中,需要設計人員從以下兩個方面考慮:一方面,在墩臺數量的考慮上,需要設計人員結合著軟基位的實際狀況,設置合理的段泰;其次,在墩臺承載力的考慮上,需要設計人員對其作出仔細的計算,必要時,可以將嵌巖柱換成摩擦柱。

2 下部結構內力計算

為減少軟土地基位移對超靜定結構的影響,上部工程多采用標準梁的先簡支后連續構造,這樣整個工程的計算工作主要集中于下部結構,故下部結構內力計算方法的選用是否正確;考慮因素是否全面,直接關系到工程安全,為此作以下幾點分析。

2.1蓋梁內力計算

《墩臺設計手冊》中算例對墩臺內力按下列方式計算:當荷載對稱布置時,按杠桿法計算,當荷載偏心布置,按偏心壓力法計算,兩種布載狀況的內力取大值控制設計。這種算法沒有真正體會規范用意,僅為兩種布載狀況下的內力計算,不是各截面最不利狀態的內力計算,所算內力存在著不安全因素。正確做法:應該先畫出各截面內力影響線,再對應影響線用杠桿法及偏心法進行最不利橫向布載,求出各截面內力最大、最小值,然后根據內力包絡圖進行結構配筋。近幾年,有的設計單位作如下簡化計算也可行,對多支座的板、箱梁橋的墩臺帽計算,按活載直接作用于由墩臺簡化成的連續梁上進行計算,不考慮活載及二期恒載的橫向分布作用。

2.2橋墩內力計算

墩樁頂的最大豎向力計算同上;墩樁頂水平力計算,運用柔性墩理論中的集成剛度法,將橋面汽車制動力及梁體混凝土收縮、徐變、溫差、地震產生的水平力在全聯墩臺進行分配;最后根據不同組合的墩樁頂水平力、彎距及對應樁頂豎向力進行樁基各截面內力計算。

2.3橋臺內力計算

除了橋墩內力計算項目外,橋臺豎向荷載還要增加土壓力、負摩阻力、搭板自重等項。

3 下部結構配筋

下部結構配筋首先涉及配筋方法的選用問題,故在該項中對配筋方法、蓋梁配筋、樁筋設計、橋臺配筋等注意事項分別進行討論。

3.1蓋梁配筋注意事項

(1)等截面連續梁可以用極限法,但負彎矩處最好留有富余。

(2)變截面連續蓋梁只能使用容許應力法。

(3)蓋梁的抗彎配筋,兩種方法均不控制設計,主要由裂縫寬控制。

(4)抗剪設計,兩種方法都對混凝土與箍筋承擔剪力比例作了明確規定,這樣梁體往往需要設置大量斜剪力筋,給梁內帶來困難,配筋時可以通過多設箍筋,讓混凝土號箍筋承擔更多的比例,使配筋自由度大一點。

(5)蓋梁配筋要注意“強剪弱彎”,大部分梁體破壞是由剪力不足造成的,對抗彎筋滿足要求即可,而抗筋一般留有富余.

(6)施工階段應力計算多用容許應力法。

3.2 樁筋及樁長設計注意事項。

(1)樁筋設計目前均采用極限法進行樁體抗彎筋設計,這在規范中已有詳細公式。對樁體抗裂還沒有明確要求,目前說法不一,有待進一步研討。對于基樁各截面的配筋,從理論上講,應根據樁內彎矩包絡圖進行計算布置。通常是根據最大彎矩處進行配筋,從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長位置,減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置,再下為素混凝土段,對于軟基,樁主筋最好穿過軟土層。

(2)樁長設計樁長計算不同于樁基配筋,仍采用容許應力法,最大豎向力應按容許應力法要求計算,不需考慮極限荷載組合系數。

3.3橋臺配筋注意事項

(1)臺后順橋向水平土壓力對蓋梁的水平彎矩是造成蓋梁跨帶附近側面豎向裂縫的主要原因,而側水平土壓力易造成耳墻根部彎裂。

(2)橋臺在土壓力、恒載、活載、梁反推力作用下將有很大的扭矩,使蓋梁發生扭剪破壞。

(3)橋頭路基下沉致使背墻受活載沖擊力而過早破壞。

4 施工中下部結構技術問題的處理

4.1樁長變更

地質鉆探資料僅反映局部地質情況,加之鉆探描述與實際樁孔地質有所出入;因此,樁底碰到大孤石或巖面難以鉆進或地質較好時,應允許對樁長進行變更,但要求設計人員、監理人員根據實際情況判斷,設計者既不能輕易變更樁長,又要避免過于保守,在滿足承載力情況下進行樁長調整。

4.2沉淀層厚度指標選用分析

(1)不要對沉淀層要求的太小,施工中難以控制。

(2)清底系數m值對樁長影響較大,以0.3~0.4 d為宜,個別樁底沉淀層厚度超標的,澆筑前可用反循環清孔法進行清孔。

4.3斷樁處理

樁底設素混凝土段對底層斷樁處理有很大幫助,對于上層斷樁, 可用挖孔接樁法處理,對于中層斷樁費時費事,應重點控制。

4.4 橫系梁、承臺功用討論

橫系梁的主要功能是為了聯結墩柱時調偏,同時增大樁的橫向整體性,橋墩不高時,可以取消;較高時,也可將系梁提到施工水位以上,減少圍堰費用和困難。承臺的主要作用是聯結群樁,有些群樁承臺結構可考慮用大直徑的獨樁結構代替,以降低工程造價。大橋將原框架式橋臺簡化為無橫系梁、無臺身的短凳框架式橋臺,因減少了土壓力作用面,橋臺更安全可靠。

5 前期科學規劃、合理方案對建橋的影響

(1)做好總體規劃,初步正確框定下部結構的位置及形式。

(2)做好橋寬規劃,提高下部結構的設計質量及設計單位的設計效率,規劃部門希望橋寬一步到位,而主管部門因資金所限不能一步實施到位。

(3)勘測是下部結構設計合理的前提和基礎,現場地形、地質影響、下部結構型式的選擇及方案的合理性、可行性,對下部工程設計質量至關重要,如果前期調查不細,就會給工程實施造成設計變更、工期延長、費用增加等問題。

橋梁結構設計范文3

關鍵詞:道路橋梁 結構設計 要點

中圖分類號:U448文獻標識碼: A

前言

道路橋梁結構設計是路橋施工的第一個關鍵環節,影響著道路橋梁工程的質量,所以,做好道路橋梁設計工作不僅僅是設計工作本身的需要,也是道路橋梁工程的質量要求。

一道路、橋梁設計的基本要求

對資源利用是否經濟合理,技術先進,尊重實際,實事求是,是否科學,在很大程度上取決于設計的水平和質量。具體而言,在設計中應堅持以下原則:

1、嚴格執行國家現行的設計規范和國家批準的技術標準;

2、盡量采用標準化設計,積極推廣應用“可靠性設計方法”、“結構優化設計方法”等現代設計方法;

3、注意因地制宜,就地取材,節省建設資金。在切實滿足建設功能要求的同時,千方百計地節約投資、節約多種資源,縮短建設工期;

4、積極采用技術上更加先進、經濟上更加合理的新結構、新材料。

二結構化設計的必要性

傳統橋梁設計流程首先是根據經驗判斷制定初始的設計方案,包括材料的選擇、總體的布置、制造的工藝和結構尺寸等方面;接著是對結構進行分析;最后進行力學分析,檢驗設計結構是否可行,并根據不同情況進行修改。這種設計方法,只是對施工方案的可行性與安全性進行檢驗,不能夠做到最優的設計,很難滿足對橋梁結構設計需求日益復雜的要求,因此,結構化設計變得尤為必要。

結構化設計的方法主要是基于自頂向下細化、模塊化和結構化程序設計等程序設計技術發展而來的,主要的思想就是把設計分為具有單一功能且相互獨立的模塊結構,主要包括詳細設計和概要設計。結構化設計主要通過結構圖進行設計階段的描述。結構化設計在道路橋梁設計中的應用,不僅是道路橋梁發展的需要,也是道路橋梁設計方法的最優選擇。

三道路橋梁結構設計常見問題

近年來,為能良好解決道路交通的問題,橋梁建設在國家有關部門的大力支持下逐步加大各方面投入的力度,使得道路橋梁設計工作成為了絕對的重頭戲。本文探究道路橋梁設計主要以其使用性能展開談論,并根據自身工程實踐經驗的積累,總結發現常見問題主要表現在以下幾點:

1、設計標準不高

鑒于我國道路橋梁設計對于規范標準的要求并不高,一旦在對道路施工進行改造施工時就會不同程度地對道路交通的便利性造成麻煩和留置安全隱患,并且勢必會影響橋型的美觀。因此,在進行橋梁設計時就必須考慮到這一點,同時綜合現場因素,尤其是在橋梁的主梁或梁側預留一定空間,以便為橋梁后期可能進行改造施工創造施工空間與條件;

2、管道預留空間不足

每座橋梁在設計中都需要設置專用橋梁管道,但在現實中往往這方面得不到充分的重視,導致這一問題出現的原因主要在于現代城市人口壓力過大或城市改造工程。城市改造工程在遇到管道預留空間不足的情況時,則僅僅能夠進行一些擴容處理,將橋梁管道在橋體之外,從而為交通線埋下不便的隱患,同時影響到橋體的美觀。

另外,在面對橋梁管道預留空間不足問題時,可以通過再次開挖的辦法進行相關處理,但是這種處理形式不可避免地會在工程投資建設方面造成嚴重浪費,并會對交通情況造成影響;

3、綠化帶專項防水設計缺陷

我們知道,橋梁工程不僅僅是為了滿通使用的功能,在橋體設計美觀上也應給予足夠重視。因此,橋梁綠化帶專項防水設計就成為了橋梁裝飾工程的一項必要內容。

有關橋梁結構設計工作人員在對擬建橋梁工程展開設計工作時,有必要考慮保證橋梁工程在完成施工后所能受到的綠化美觀效果,同時在綜合考慮到擬建工程施工現場存在的各種影響因素之后,對設計成果要求具有絕對的橋梁結構使用功用和外形美觀效果;

4、結構設計選型問題

橋梁工程結構選型的問題極為關鍵,不僅需要在結構選型上滿足視距和凈空的要求,外形美觀和合理地結構自重同樣被視為橋梁結構設計的基本標準和原則,以使橋梁工程能夠成為城市建設中可實現功能與兼容城市風貌的一道亮麗景觀。

然而,實際的設計工作卻出現了嚴重地形式重于實用效果的偏側現象,出現結構選型不合理的問題就很自然了。

5、裝飾結構設計問題

據有效數據分析,我國在很多橋梁工程結構設計中都存在使用安全材料不合標準現象。而材料是工程建設的根本,保證橋梁結構的安全性是保證橋梁結構運營使用安全的關鍵。因此,在選擇橋梁結構裝飾材料時,就必須通過材料取樣試驗的把關手段來保證材料的安全性和控制材料的破損率。

四道路橋梁結構設計要點

道路橋梁結構設計工作設計內容廣泛,本文主要以裝配式簡支橋梁的結構設計要點作論述如下:

1、主梁設計

裝配式簡支梁結構區別于整體式簡支梁結構的突出特點在于可將預制獨立構件進行運輸與吊裝,并且通過現場安裝、拼接制梁。在設計中即可實現對自動化、機械化的施工技術應用,節省部分勞動力和施工原材料,并大幅提高人物力的生產效率,施工過程也不會受到季節的影響,是為采用此種橋梁設計型式的關鍵。主梁結構作為橋梁上部結構的主要承重構件,設計型式通常分為T形和箱型兩種,箱型結構主梁僅被應用于預應力混凝土結構梁之中。設計采用箱型結構主梁既需要對主梁結構的間距與片數作要求,主梁間距與片數兩者相互制約,即間距小則片數多、間距大則片數少。而主梁的高度及細部尺寸則需根據相關的荷載計算方法確定,若主梁對稱布置,梁身所受荷載同樣對稱分布,即需以杠桿法進行相關計算,否則即需以偏心受壓進行相關計算。二種情況相同點在于內力取值均以取最大值作為控制設計的標準,但這種內力取值標準不可作為主梁結構各個截面的最不利狀況的受力計算,因為從其計算原理來看,計算結構存在較多的不安全因素。

橋臺設計橋臺結構的設計應主要注重于型式的選擇

裝配式簡支橋梁對于橋臺結構的選擇比較常見的有輕型橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺和埋置式橋臺三種。輕型橋臺結構型式具有體積小的特點,其設計應用可作為一種擋土的翼墻結構。鋼筋混凝土薄壁橋臺可設計將臺身埋置于橋梁護坡中,從設計角度講,既可以減小橋臺結構受到上部荷載的作用力,又可以保證橋臺處的預留空間。但是,從某種程度上分析橋臺前的護坡由于是采用片石混凝土施工作表面防護的一種永久性設施,存在著被洪水沖毀而使臺身的可能,因此,在設計時必須進行相關的強度和穩定性驗算。

3、橋墩型式選擇

裝配式簡支橋梁結構設計中普遍采用雙柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中單幅雙柱式橋墩結構型式應用較為普遍。考慮到以往在道路橋梁結構設計中出現的問題,筆者希望在今后的設計工作中應注意對于橋墩結構型式的選擇要極為謹慎,如在巖溶性地帶、樁基礎施工困難地段應根據實地情況避免過多地設計樁基,單柱單樁的設計為宜;而擬建施工現場位于河谷或受到滾石威脅時,則應考慮設計增強橋墩結構的整體抗撞擊能力,亦須單柱單樁設計為宜;對于高位墩柱長橋的情況,則應考慮到橋梁上部結構荷載累積變位的問題,采用雙幅兩柱整體下部構造設計為宜。

4、定線原則

根據給定的起終點,分析其直線距離和所需的展線長度,選擇合適的中間控制點。在路線各種可能的走向中,初步擬定可行的路線方案,(如果有可行的局部路線方案,應進行比較確定),然后進行紙上定線。a.在1:10000的小比例尺地形圖上在起,終控制點間研究路線的總體布局,找出中間控制點。根據相鄰控制點間的地形、地貌、地質、農田等分布情況,選擇地勢平緩山坡順直的地帶,擬定路線各種可行方案。b.對于山嶺重丘地形,定線時應以縱坡度為主導;對于平原微丘區域(即地形平坦)地面自然坡度較小,縱坡度不受控制的地帶,選線以路線平面線形為主導。最終合理確定出公路中線的位置(定出交點)。

結束語

總而言之,道路橋梁結構設計關乎道路橋梁工程后期的施工工作,也關乎竣工后的使用效果,所以,道路橋梁結構設計必須要慎之又慎,既要符合設計原理,又要符合經濟適用的要求。

參考文獻:

[1]鄧標,吳朝東;淺析城市道路橋梁設計的常見問題[J];城市建設理論研究;2011,(09)

橋梁結構設計范文4

關鍵詞:市政橋梁;結構;設計要點

中圖分類號:TU997文獻標識碼: A

引言:市政橋梁的安全以及質量不僅僅體現了施工設計人員的智慧以及審美的觀點,同時也要意味著該橋梁能否經得起時間的考驗以及是否值得世人的回味。市政橋梁設計的過程中要堅持因地質疑,并且也要結合設計單位公布橋梁設計的方案,積極主動的去學習國外一些先進的設計經驗,進而在設計的過程中采取一種合適的方法,從而能夠有效的避免一些因素為施工設計所帶來的影響。

1.市政橋梁結構在設計過程中的現狀分析

針對市政橋梁設計而言,它在一定的程度上具有比較廣的牽涉面,因此它是一個較為復雜的系統工程。只有將一些相對來說比較豐富的理論知識運用到里面才能夠有效的防止一些經驗因素給設計帶來一些不利的影響。在進行市政橋梁設計的過程中,往往會遇到不同的問題,其中比較明顯的,具有一定不良影響的主要表現在以下幾個方面:一是,施工設計過程中對強度因素的考慮在一定的程度上是勝于對耐久性的考慮,大多數相關的設計單位都是比較重視強度的極限狀態,但是常常都會把極限狀態使用進行相應的忽視,然而橋梁結構在一定的程度上屬于整個生命周期里最為重要的使用性能表現,往往會在一定的程度上出現重視結構建造卻將結構維護進行忽視掉的行為。在實際施工中,大多數的市政橋梁在進行設計的過程中,對于耐久性設計的關注在一定的程度上是限于表面上的概念,不僅對明確使用年限的要求有著一定的缺乏,同時還進一步的忽視了關于耐久性力的設計方面。總的來說,這些傾向就是目前市政橋梁工程在進行施工的過程中各種事故頻發的不良后果、結構的使用性能較差的不良后果、使用壽命較短的不良后果等帶來的直接導火索,并且這些傾向在一定的程度上普遍跟國際橋梁工程結構界所提倡的耐久性、安全性以及適用性等設計原則進行相背離,另外也很難滿足當前結構動態以及綜合經濟性力面的要求。

在目前階段,不僅我國市政橋梁的設計理論不夠完善,同時結構構造體系相對來說也是極不完善的,針對市政橋梁在設計過程中的領域而言,特別是市政橋梁施工和使用期的安全性問題在一定的程度上還需要改進。在進行結構設計的過程中,首要任務就是在一定的程度上選擇一套經濟并且實用性比較強的結構方案,然后進一步的分析出結構和結構與其連接過程中的設計,并在一定的程度上選出施工規范能夠允許的安全系數以及各種可靠性指標進一步的確保結構的安全性。

大多數的設計人員在一定的程度上都是過于側重施工過程中的規范在結構強度設計上的各種安全度的相關需要,但是卻比較嚴重的忽視了結構體系、構造體系、維護以及結構耐久性和施工設計與施工過程到整個使用全過程中往往會出現各種人為措施,沒有加強并提高結構的安全性。

2.對市政橋梁結構設計的具體細節進行分析

2.1在構造設計過程中所出現的問題

在對橋梁構造設計過程中最為典型的問題就是伸縮縫的問題僅僅是設置普通的橡膠當作支座,通常是需要對其進行改稱為橡膠活動的制作,不然一旦要是受到汽車荷載的作用就會十分容易但只結構安全和耐久性受到一定的影響。橋面通常情況下不會設計一個整體的鋼筋網,并且也不會把汽車荷載的問題考慮到里面去,但是,在我國的公路運輸過程中關于超載的想象是一種十分普遍的現象,例如汽車的超載運營,將會十分容易導致市政橋梁結構長期實用性以及耐久性,因此在遇到這種問題的時候,不僅僅要交給有關部門進行管理,同時還需要在結構設計的過程中將把超載可能造成的嚴重后果進行分析以及研究,并且還需要將其耐久性問題考慮到施工設計的范圍之內。伸縮縫的位置所預埋的空心量數量通常都是不夠的,建立以及施工單位必須要做好前期的復查工作。在此之外因為樁基礎的鋼筋保護和建筑制圖的并不是一樣的,所以,監理以及施工單位必須要對其進行加強重視,不然將會十分容易出現樁基礎的主盤保護層不能夠滿足施工設計的需要。

2.2關于結構耐久性設計方面的問題

建造和使用橋梁的過程中,由于橋梁的主題本身是長期在外暴漏的,并且十分容易就會受到環境和一些有害化學物質等方面的侵蝕,在加上橋梁的結構還要承受車輛、地震以及超載等各種因素的影響,同時市政橋梁施工的過程中所采用的材料性能在風吹日曬的過程中將會不斷的出現退化,這樣也十分容易導致橋梁的每個部位出現不同程度的損傷以及劣化。在目前階段橋梁倒塌綜合嚴重損害的例子是越來越少,之后還是有很多的市政橋梁因為拉鎖耐久性的問題使其使用的性能受到一定的印象,一些橋梁的拉鎖并沒有到使用的期限不可以對其進行更好,如果進行更換,不僅僅會影響到正常的使用,同時還帶來嚴重的經濟損失。對于這些問題將會對橋梁的耐久性設計有著直接的影響,所以,也會促進人們更加關注市政橋梁耐久性的問題。在長期以來,人們都十分側重于研究結構計算的方法,然而卻忽視了關于總體結構和細節處理方面的重視,因此,必須要對橋梁的耐久性以及安全性的研究進行加強。

2.3在橋梁結構設計過程中所出現的勞損傷的問題

在市政橋梁的設計過程中,其結構通常是需要承受的荷載和風力合理是屬于一種動荷載,他們將會在結構內部形成循環變化的應力,對于這些應力不僅僅會導致結構出現震動,同時還會促進結構由于積累所出現的疲勞損失等問題出現。

通常情況下,市政橋梁所使用的材料都不是均勻以及連續性的,并且材料上經常也會有著各種微小的缺陷,在循環荷載的作用之下,這類缺陷將會日益發展并且結合到一起,從而變造成的損傷,在嚴重的時候還會在材料的內部出現裂紋。如果施工人員不能夠及時有效的控制住這些裂紋,那么將會導致材料和結構出現斷裂的現象。疲勞損傷通常是被認作為橋梁設計過程中最為核心的問題,并且因為它所引發的鋼材開裂的情況也比較多。因此,在結構設計的過程中必須要把這個問題列入到結構設計過程中所需考慮因素的重中之重。

3.在對市政橋梁結構設計過程中所需要注意的事項

3.1要分析結構系統的可靠度

在對市政橋梁進行設計的過程中,其結構系統可靠性是一項十分復雜的問題,有著很多的學者在多個角度進行不斷的研究,同時也提出了一些相關的概念以及方法,之后因為系統的可靠度分析和研究的內容比較豐富,難度的系數也比較大,所以,必須要慎重的考慮。

3.2要分析認為差錯所出現的問題并且進行重視

在橋梁設計中,很多的結構失效現象并不是因為橋梁結構荷載和強度帶來的不確定性所導致的,相符的是設計以及施工等很多環境出現的認為因素所導致的,并且,由于認為因素所導致的事故相對比較多,所以,在目前已經是成為市政橋梁結構設計研究的熱點問題。

總結:總而言之,我國的市政橋梁設計理論和結構體系還并不是十分的完善,在很多的地方都是需要進行不斷的改進以及完善。在某種意義上將橋梁設計是屬于系統性十分復雜的工作,不僅僅是需要有著十分豐富的理論知識,還必須要盡可能的減少主管因素為施工設計所造成的不良影響,只有全而規避一切不良因素,才能確保市政橋梁設計的方案能夠達到工程規劃的要求,也才能為后期工程實際施工作業的開展指明道路。

參考文獻:

[1]王運良.關于市政橋梁結構設計要點的探討[J].科技傳播.2014,12(24):112-115

[2]于曉晴.關于道路橋梁結構設計要點分析[J].黑龍江交通科技.2013,12(24):120-125

橋梁結構設計范文5

關鍵詞:橋梁下部;結構設計;計算

Abstract: The substructure of bridge design and calculation has influence on bridge structure safety and using function, reasonable structural design makes the bridge substructure, coordinated, lightweight appearance. This paper takes Jilin province Changchun two horizontal and two vertical expressway bridge substructures for example, described around the bridge lower structure type selection, design, calculation and the effect of some factors such as the bridge stability aspects, for reference.

Key words: substructure; structure design; calculation

中圖分類號:U433.2 文獻標識碼:A文章編號:

1 工程概況

橋梁下部結構直接承擔著傳遞上部荷載的作用,其結構設計、計算等在整個橋梁設計中占有關鍵性的位置。本文以吉林省長春市兩橫兩縱快速路橋梁下部結構為例, 橋梁下部概況如下:

蓋梁采用雙墩柱小懸臂蓋梁,蓋梁截面采用變截面矩形截面,截面尺寸1.5×1.5~1.5×0.5m;橋墩采用雙柱式橋墩(無系梁),橋墩截面采用圓形截面,直徑1.7米;承臺尺寸8×6×1.5 m ;樁基采用雙排樁,每排3根,間距2m,樁徑1m。

結合項目的特點,以及其結構設計、計算的內容和結果等,總結出個人意見如下:

2 橋墩結構型式選用

橋墩的結構類型按不同的分類方式劃分為不同的類型。按照橋墩與上部結構的連接方式,橋墩可以劃分為整體式和懸臂式;按照橋墩截面形狀的不同,橋墩可以分為實心墩、空心墩、圓形墩、八邊形墩和矩形墩等;按照其建筑輪廓則可以分為單柱和復式柱排架、倒梯形墩墻等。

一般地,實心橋墩用在水路橋梁,按細長和流線形的比例建成,對于洪流,這些截面產生的阻力較小,利于排洪。由于空間的局限性,市區橋梁經常用倒梯形橋墩,用于支撐鋼梁和裝配式的預應力混凝土上部結構。排架墩柱是由帽梁和支撐柱構成,可用于支撐鋼梁上部結構或用做現澆施工的整體墩。

墩柱的截面可采用圓形或矩形,目前,排架墩柱是一種較為流行的橋墩形式。排架墩是由鉆孔樁基礎和按照圓柱從樁身擴展而形成的下部結構組成的。

綜上依據,長春市兩橫兩縱高架橋采用雙墩排架墩柱。

3 蓋梁、墩柱、橋臺的設計、計算

3.1蓋梁內力計算

《墩臺設計手冊》中的算例對墩臺內力按下列方法計算:當荷載對稱布置時,按杠桿法計算;當荷載偏心布置時,按偏心壓力法計算。兩種布載狀況的內力取大值控制設計。這種算法沒有真正體現規范用意,僅為兩種布載方法下的內力計算,而不是各截面最不利狀態的內力計算,所算內力存在著不安全因素。

精確做法應該是將蓋梁類似于上部結構主梁一樣進行計算,采用通用計算程序進行建模分析。在建模時,蓋梁的支承條件很難精確模擬,因為其受到墩柱及基礎的剛度影響,所以為了減小誤差,對于一些能將墩柱模擬進去的建議將墩柱一起模擬,然后在墩柱底進行邊界約束。

圖1所示為運用有限元軟件進行計算的幾何模型,這也可以方便后面墩柱和樁基礎的計算。

圖1 橋博蓋梁計算幾何模型

蓋梁上作用的荷載包括上部結構一期、二期恒載、活載以及自重。在計算活載時,對于簡支梁,直接是在相鄰兩跨的跨長上利用杠桿法得到蓋梁支座處的支反力,然后對蓋梁進行橫向加載;對于連續梁,如果已計算了上部結構的支反力,則直接取作用于該橋墩上的最大活載支反力作用于蓋梁上即可;至于沒有對上部結構進行分析的狀態,則可以采用一種簡化方法進行計算支反力,即按簡支梁在相鄰兩跨內利用杠桿法得到作用于蓋梁的支反力,然后乘以放大系數,再對蓋梁加載。

在進行蓋梁橫向加載時,應根據柱底或支承處支反力考慮車道數偏載,得到蓋梁各控制截面(一般包括懸臂根部、跨中和支點截面)的最不利內力組合進行設計或驗算。

長春市兩橫兩縱高架橋蓋梁計算結果如下:

(1)長期效應組合和短期效應組合下,中橫梁均未出現拉應力;在標準值效應組合下最大壓應力為9.5Mpa;

(2)在荷載基本組合下,中橫梁和端橫梁最大抗力大于最大內力,最小抗力大于最小內力,承載能力極限狀態結構能夠滿足受力要求;

(3)在短期效應組合下,端橫梁裂縫寬度滿足規范要求。

3.2墩柱內力計算

橋梁墩柱根據其受力特點,大部分都屬于偏心受壓構件。偏心受壓構件在彎矩、軸力共同作用下,截面的極限承載能力隨彎矩與軸力的比值,即偏心距e0變化而變化。大截面極限承載能力時的彎矩MR與NR軸力的曲線關系如圖2所示。

圖2偏心受壓構件MR-NR相關圖

注:(OB一短柱,材料破壞;OC一長柱,材料破壞;OE一細長柱,失穩破壞;OF一eo很大柱,類似彎曲破壞)

對于一般橋梁結構的橋墩,除去一些特殊高墩橋外,均屬于短柱范圍,由圖2可見,對于短柱,M與N呈線性關系;對于中長柱,M與N呈非線性關系,NR隨MR增大有所降低。根據MR一NR相關圖可知:對小偏心受壓構件:NR隨MR減小而增大;對大偏心受壓構件:NR隨MR增大而增大,增大到最大的MR后即界限破壞后減小。

所以,在進行墩柱設計或驗算時,應根據偏心受壓構件的受力特點來確定其最不利受力狀態所對應的內力值。作用在墩柱上的力,豎向力主要來自上部結構的一期及二期恒載、活載,對于有蓋梁的還包括蓋梁的恒載及墩柱自身重力;水平力主要為橋面汽車制動力,支座摩阻力,梁體混凝土收縮、徐變、溫差、地震產生的水平力的不利組合;彎矩由以上豎向力偏心力矩和水平力力矩組成。

主橋立柱最不利位置為固定支座所在橋墩處,汽車制動力按照《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)4.3.6 規定取值。長春市兩橫兩縱高架橋該處汽車制動力為:(15×99+300) ×0.1×6×0.55/2=294.5(kN)。

(1)在正常使用極限狀態短期效應組合作用下立柱的最大反力:

橋墩:N=2.59×KN,立柱高度:l=8.8m,故有立柱底的彎矩:

M=294.5×8.8=2.59×KN.m。

取立柱根部截面進行驗算。

(2)承載能力極限狀態計算結果:

①最大軸力強度驗算

截面受力性質: 下拉偏壓

內力描述: Nj = 3.11e+04 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 3.11e+03 KN·m

截面抗力: NR = 9.23e+04 KN >= Nj =3.11e+04 KN(滿足)

②最小軸力強度驗算

截面受力性質: 下拉偏壓

內力描述: Nj = 2.59e+04 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 2.59e+03 KN·m

截面抗力: NR = 9.23e+04 KN >= Nj =2.59e+04 KN(滿足)

③最大彎矩強度驗算

截面受力性質: 下拉偏壓

內力描述: Nj = 3.11e+04 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 3.11e+03 KN·m

截面抗力: NR = 9.23e+04 KN >= Nj =3.11e+04 KN(滿足)

④最小彎矩強度驗算

截面受力性質: 下拉偏壓

內力描述: Nj = 2.59e+04 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 2.59e+03 KN·m

截面抗力: NR = 9.23e+04 KN >= Nj =2.59e+04 KN(滿足)

⑤上緣:

長期荷載彎矩: M = 2.59e+03 KN·m

全部使用荷載彎矩: Mo = 2.59e+03 KN·m

長期荷載裂縫寬度: df = 0.0 mm

容許裂縫寬度: dfo = 0.2 mm

上緣抗裂性驗算滿足

⑥下緣:

長期荷載彎矩: M = 2.59e+03 KN·m

全部使用荷載彎矩: Mo = 2.59e+03 KN·m

長期荷載裂縫寬度: df = 0.0 mm

容許裂縫寬度: dfo = 0.2 mm

下緣抗裂性驗算滿足.

3.3橋臺內力計算

橋臺除了受與橋墩相似的荷載之外,豎向荷載還增加了土壓力、負摩阻力、搭板自重等荷載;水平荷載增加了土壓力,其影響復雜,設計時需注意以下幾點:

(1)內力計算應注意的問題。①軟土地基上帶基樁的鋼筋混凝土薄壁橋臺土壓力計算按深層考慮。②軟基路段橋臺應盡量設置為與路線正交的形式,減小臺身長度,在適當的位置設置伸縮縫,以縮短受拉區長度,減小臺身混凝土的收縮變形量,抑制臺身的豎向、斜向裂縫的發生。③在橋臺的承臺或基礎頂面應設置一定數量的支撐梁,削減基礎及下部結構的自由長度,降低結構自身的彎矩,提高結構承載能力。④軟基段落的中、小橋,臺前、臺后均應進行一定長度的軟基

圖3橋臺計算圖

處理過渡,避免因橋頭軟基滑移或施工過程不對稱加載引發的其他附加荷載對橋臺及樁基產生的擠壓,造成橋臺水平開裂。⑤在薄壁墩臺的拉應力區,應配置受拉鋼筋,尤其是在靠近臺身底部(1/4~1/3)H附近,應根據實際受力情況增配鋼筋,同時,水平鋼筋與豎向鋼筋搭接處應點焊成網格狀。

(2)埋置式橋臺土壓力一般是以原地面或一般沖刷線起計算,對較差土質,需要進行驗算,確定是否考慮地面以下臺后深層土對樁水平力的影響。臺后一定要選用透水性強、強度高、穩定性好的材料,否則滲水后摩擦角及粘結力下降,自重增加,臺后實際受土壓力遠遠大于設計值,使橋臺產生滑移、失穩。

(3)橋頭路基沉降、滑動驗算。首先,路基沉降過大、橋頭跳車、臺背和梁端過早損壞,加大豎向土壓力及負摩阻力,造成橋臺蓋梁開裂及樁基不均勻下沉、路面開裂及路基滲水,促使路基失穩。其次,由于路基滑動使橋臺所承受的水平土壓力已遠大于計算值,對于橋頭高路基和處于改河、填溝段或路基外不遠處有溝、河的,更要注意深層滑動的驗算。

(4)長春市兩橫兩縱高架橋橋臺計算圖示如圖3所示。

4 樁基承載能力的影響因素

樁基的承載能力是由兩方面所控制的,其一是樁自身強度不足而破壞;其二是樁側土體對樁的水平抗力不足,導致土體在發生屈曲破壞后樁基發生失穩破壞。設計中,對第一種情況比較重視,第二種情況則缺乏精細的考慮。

對于地質條件復雜的地區,樁基失穩問題必須給予足夠的重視,設計中可以從如下幾個方面來考慮:

4.1墩頂約束條件

橋墩樁基在受荷過程中,會產生相應的位移和轉角,如果在高橋墩樁基的兩端對樁身和墩身變形進行約束,限制變形的發展,可以對橋墩樁基屈曲的發生起到限制。經典彈性理論表明,墩項、樁端的約束程度越強,則橋墩樁基屈曲計算長度就越小,相應的屈曲臨界荷載就越大,也就越不容易出現屈曲破壞。由于墩頂橡膠支座的約束,橋墩頂部的約束條件將由自由變換為鉸支乃至固定。橋墩樁基發生屈曲的臨界荷載要比墩端自由的橋墩樁基屈曲臨界荷載要大得多。在分析橋墩樁基的屈曲時,必須考慮橡膠支座約束的影響。

4.2樁頂承臺

工程中多采用群樁基礎,特別是對于橋梁工程中的多根或多排式樁基,承臺板的剛度通常較大,受荷后變形特別是豎向撓曲非常小,能調整各基樁的受力,如受荷小的基樁及承臺板對受力大的基樁屈曲起到阻礙作用,也就是說,承臺板這種調整約束作用將增強基樁的屈曲穩定能力。另外,承臺也約束了樁頂和橋墩底部的位移和轉角,可以對樁基屈曲的發生起到限制。

4.3樁周土的特性

當樁基出現橫向變形時,土體會對土中的基樁產生水平抗力,可認為土體對樁身提供了水平方向的約束作用。橋墩在屈曲過程中,若其水平位移受到約束,則屈曲破壞的發生將會受到阻礙。由此可見,樁周土的特性與樁基的屈曲是密切相關的。在不同土層中樁周土體對基樁的握裹作用也有所不同,較軟的土體對基樁的約束必然弱于較硬土體對基樁發生屈曲的約束。設計中,應分析土體特性對樁基穩定性的影響。

4.4群樁效應

采用多根或多排的群樁基礎,由于基礎承臺板具有較大剛度,當承受荷載時,承臺的變形和基樁相比是非常小的,特別是承臺板的豎向變形。由于承臺和樁基的變形不協調,它們之間會產生較大的相互作用力。一般的,承臺對樁頂的這種作用可以對基樁的屈曲起到約束作用,從而提高基樁屈曲臨界荷載。另外,群樁中各樁的受力狀況不同,受力較小的樁可通過承臺板分擔其他樁的荷載,從而提高樁基的屈曲荷載。工程實踐中通常認為,若樁基按單樁進行屈曲分析結果安全,則該樁在樁基中也是安全的,但若按單樁分析結果不安全。則不能認為該樁在樁基中就不安全。也就是說,在屈曲分析中,應該考慮承臺的有利影響。

4.5樁基容許承載力計算

按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG 063-2007) 5.3.3條規定,單樁軸向受壓容許承載力按下式計算:

,,

根據提供地質勘察資料,確定各孔位處參數取值。

主橋:

根據提供的地質資料,現對K5、K6、K7、K8孔進行計算。對于K5、K6孔,樁尖位于第⑥層(粗礫砂)上,根據規范查得計算中各取值如下:=0.7,=0.85,=5,=9.5kN/m3;對于K7、K8孔,樁尖位于第⑦層(高液限粘土)上,根據規范查得計算中各取值如下:=0.7,=0.72,=2.5,=19.5kN/m3??紤]到

(1)單樁容許承載力計算:

(2)樁基反力計算

根據橋梁博士計算結果,在各種荷載效應組合下,上部結構支反力匯總如下:

根據上述計算結果主橋主墩由上部結構傳下來的最不利反力為:N=2.59×(KN),立柱、承臺及相應樁基自重為:(KN),制動力引起的附加彎矩為:

2.59×KN.m。

單樁的豎向力設計值可按照下列公式計算:

最不利荷載組合下的內力值為:

=3.05X(KN),=2.59X(KN·M)

樁的根數n=4,將各個數據代入計算公式可以知;

=7949(KN)

橋梁結構設計范文6

關鍵詞:鹽結晶環境;橋梁;耐久性設計

Abstract: Due to its unique geographical characteristics and causes, a wide-ranged, great-depth and components-complex salt crystals or re-saline soil environments are formed in Cha-Erhan Salt Lake region. Its rich Cl-, SO42-, K+, and Mg2+ changes the engineering properties of soil, resulting some disease, such as thaw settlement and consolidation, salt heaving, and corrosion of concrete structures, as a result, the development of bridge construction has seriously hampered in the area. A bridge design method is introduced in the angle of structure and durability, by a concrete example, as a reference for some similar bridges.

Keywords: salt crystals environments, bridge, durability design

中圖分類號:TU318文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)

1 前言

察爾汗鹽湖地區的橋梁結構設計最關鍵的內容是耐久性設計,而混凝土耐久性是在腐蝕凍融等多種因素共同作用下的復雜問題。地下水位淺、礦化度高的鹽漬土和鹵水鹽湖區域,鹽水鹽土對混凝土具有強烈的腐蝕作用。按照對1965年新建蔫嗜公路橋涵樁柱和鐵道部察爾汗鹽湖鹽漬土地公路運營7年后展開的腐蝕數據顯示,地面0.5m和地下1.5m范圍內,常常有結構物被結晶性、分解性和復合性的化學作用侵蝕。文獻1~3等對Cl-、SO42-、K+和Mg2+等離子的腐蝕機理做了相應研究。與此同時,結構物還要受到凍融循環、干濕交替這樣的物理作用破壞。因此橋梁必須采取合理的結構形式和防護措施,以減少離子對混凝土和鋼筋的腐蝕,確保橋梁的安全性和穩定性。

2 工程實例

2.1 橋梁簡況

橋梁位于格爾木市以北約36km,,橋梁全長452.48m,跨徑組合為(2×25+2×25+3×26+42+3×25+3×25+3×25)m,寬度10m。本橋需跨越現國道215線和青藏鐵路,天然氣管道等多處構造物,為該地區第一座同類大型橋梁??缭角嗖罔F路時上部42m跨采用裝配式預應力混凝土簡支T梁, 25、26m各跨采用結構簡支、橋面連續的的結構方案。橋梁下部采用柱式墩、肋式臺,樁基礎。

圖1部分聯跨總體布置圖

2.2設計基本資料及技術標準

設計荷載:公路 -Ⅰ級

橋面寬度: 0.5m護欄+9m行車道+0.5 m護欄=10m;

地震動峰值加速度:0.1g

氣象:橋址區屬溫涼干燥的高原大陸性氣候。晝夜溫度變化劇烈,最大日溫差30.6℃,極端最低氣溫-33.6℃,極端最高氣溫35.5℃。

水文:場地地表水及地下水水質為鹵水,對混凝土和鋼結構具強腐蝕性。

表1地下水對混凝土的腐蝕性評價表

地質:橋址地基土多為鹽漬土,氯鹽、亞氯鹽,過鹽漬土。各巖土層工程地質基本特征由上至下為粉土、淤泥質粉土、粉砂。

環境類別:根據《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/T BO7-01-2006)和《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(CCES01-2004),本橋所處的環境應為V3 鹽結晶環境,環境作用等級應為F級。

2.3. 橋梁總體設計

由于本橋先后跨越老G215線(二級路)、青藏鐵路,受鐵路安全距離及凈空要求的限制,跨越青藏鐵路處需要跨徑為42m,其余跨徑采用25或26m跨徑即可避開舊路、光纜、天然氣等設施。考慮吊裝重量、電氣化鐵路的電網及上跨橋梁安全的因素,跨越青藏鐵路的上部42m跨采用裝配式預應力混凝土簡支T梁,25、26m各跨考慮橋址處于強、過腐蝕環境,為減少因支座沉降對結構安全的影響,便于后期養護,此部分上部按結構簡支、橋面連續的形式設計。下部結構采用柱式墩、肋式臺,“大直徑袋裝混凝土灌注樁”基礎??紤]到目前國內尚無40米以上同類樁基施工經驗,橋梁墩臺形式受樁長限制,采用承臺接群樁的結構形式,樁長35~40米。

2.4. 橋梁耐久性設計及措施

根據察爾汗鹽湖鹵水及鹽漬土的化學成分、氣候特點、腐蝕特點及構造物所處的腐蝕環境,提出本橋耐久性設計的總體思路,即采用低滲透高性能混凝土、增加混凝土保護層,同時針對不同的結構部位采用相應的附加防腐蝕措施,如摻加鋼筋阻銹劑、防腐涂層,采用透水模板、鋼護筒、袋裝混凝土等。

2.4.1低滲透高性能混凝土

根據《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/T B07-01-2006)的規定,本橋上、下部結構材料均采用C50低滲透高性能混凝土。

2.4.2增加混凝土保護層

參照《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/T B07-01-2006)并結合本橋實際情況,制定本橋各主要構件受力主筋的凈保護層厚度。

表2各構件保護層厚度

2.4.3其他防腐措施

根據本橋所處環境的腐蝕情況及結構物的自身特點,設計中對結構物的重點部位區域采取了必要的附加防腐蝕措施。

1、上部結構

(1)預制箱梁、T梁的附加防腐措施采用在混凝土內參加復合氨基醇類的鋼筋阻銹劑;

(2)箱梁、T梁預制完成后,在其底面、側面涂滲透性防水層;

(3)預制箱梁、T梁、濕接縫、橫隔梁、調平層混凝土內摻入聚丙烯纖維、復合氨基醇類的鋼筋阻銹劑。

(4)對箱梁橋面連續處(橋墩中心線兩側各2m的范圍)表面進行硅烷浸漬。要求浸漬深度不小于2mm,用自然擴散法測定混凝土的自由氯離子擴散系數降低50%以上。

(5)預應力管道采用塑料波紋管,真空壓漿工藝。

2、蓋梁、耳背墻

(1)采用透水模板增加構件混凝土表面密實度,同時在凝土內摻入聚丙烯纖維、復合氨基醇類的鋼筋阻銹劑;

(2)橋臺蓋梁、耳墻內側及背墻采用涂抹瀝青,橋墩蓋梁采用涂滲透性防水層;

3、墩柱、臺身

(1)采用透水模板增加構件混凝土表面密實度,同時在混凝土內摻入聚丙烯纖維、復合氨基醇類的鋼筋阻銹劑;

(2)在墩底設置1.5m長鋼護筒,鋼護筒厚度15mm,鋼護筒合理選擇Cl-腐蝕的耐腐蝕特種鋼材;并在外表面涂裝環氧富鋅底漆(80μm)+環氧云鐵厚漿中間漆(260μm)+丙烯酸聚氨酯(90μm)面漆。

(3)臺身(肋板)采用涂瀝青,墩身(墩柱)鋼護筒以外的部分采用涂滲透性防水層。

(4)墩身底部堆放袋裝非鹽漬土,減少空氣中的鹽分對敏感區域的侵蝕。

圖2墩柱防腐構造圖圖3鹵水環境照片

3、承臺

(1)采用透水模板增加構件混凝土表面密實度,同時在混凝土內摻入聚丙烯纖維、復合氨基醇類的鋼筋阻銹劑;

(2)澆注承臺時在底面鋪設一層PE土工膜,承臺澆注完成后在其表面涂抹瀝青,然后將PE土工膜卷起將承臺包裹密封。

4、“大直徑袋裝混凝土灌注樁”(BCPS法)施工工藝

大直徑袋裝混凝土灌注樁技術(簡稱BCPS法)是受工業及民用建筑地基處理的啟發,根據察爾汗鹽湖地區地質特點研制而成的橋涵樁基礎防腐蝕新技術。此類施工工藝所采用的防腐袋防滲功能強、耐磨損,將基樁混凝土與鹽漬土鹵水地基完全隔離,極大改善了基樁混凝土的存在環境。施工時需要在基樁外包裹防腐袋,相對于常規地區的基樁施工,增加了下沉防腐袋和注排漿工序,施工工藝稍復雜。尤其是由于長樁內袋內注漿過程中活塞效應的影響,施工難度相對較大。本項目根據目前已有的施工經驗,確定最大樁長為40m。

3 結論

鹽漬土尤其是鹽結晶狀態下的重鹽漬土,其獨特的工程特性,嚴重制約了該地區橋梁結構的建設發展。橋梁結構設計必須針對其腐蝕機理,采取合理的防護措施。本橋所采用的綜合防腐措施,有效解決了鹽漬土對混凝土和鋼筋的腐蝕問題,保證了結構物的耐久性,可以給其他類似橋梁提高參考。限于施工工藝的限制, BCPS法仍缺乏在較長樁基中的實際經驗,隨著類似工程的增多,有望在更大跨徑的橋梁中獲得應用。

參考文獻

[1] 周剛,李少榮等. 鹽漬土地區混凝土腐蝕狀況調查分析.建筑科學與工程學報, 2011年12月:

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