大跨径钢-混凝土组合梁在老桥改建中的应用.pdf
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1、 桥梁 建设2 0 1 6年第 4 6卷第 1 期 ( 总第 2 3 6期) B r i d g e Co n s t r u c t i o n ,Vo 1 4 6 ,No 1,2 0 1 6( To t a l l y No 2 3 6 ) 5 9 文章编号 : 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 5 9 一O 6 大跨径钢 一混凝土组合梁在老桥改建中的应用 邓青儿 , 于 洋 , 汤岳飞 ( 1 同济大学土木工程学院, 上海 2 0 0 0 9 2 ; 2 上海市政工程设计研究总院( 集 团) 有限公司, 上海 2 O O 0 9 2 ) 摘 要 :
2、针对老桥改建 中应尽量利用老桥结构作 为施工临时设施的原则, 以上海杭 申线航道 等级提 高而需要改建的一座桥 梁为例 , 对大跨径钢一混凝土组合梁在老桥改建中的应用进行分析。 结合该 桥 水 中主桥 的建 设 条件 , 经 方案 比选确 定采 用 2 7 5 m 钢 一混 凝 土组合 结 构连 续梁桥 作 为 改建方案 , 该方案可利用老桥桥墩分段安装组合梁桥的钢梁部分, 先简支后连续, 再以连续钢 梁作 为支撑体 系施工混凝土桥 面板 , 因而具有明显的技 术经济优势。采 用“ 能量法” 优化施工措施 以调 整组合结构内力以及对 负弯矩区混凝土桥面板裂缝进行有效控制的关键技术。在此基础上对
3、大跨 径组合 梁在老桥 改建中的应用前景进行展望, 提 出类似条件下将组合结构应用于改建的连续梁桥 或索承式桥 梁的加劲梁时较传统预应力混凝土结构具有明显优势。 关 键 词 :老桥 改 建 ; 钢 一 混凝 土组合 梁 ; 方案 比 选 ; 结 构设 计 ; 施 工措施 ; 应 用展 望 中 图分类 号 :U4 4 5 6 ; U4 4 8 2 1 6 文献标 志码 : A App l i c a t i o n o f Lo ng S pa n S t e e l a n d Co n c r e t e Co mpo s i t e Gi r d e r s t o Re c o ns t
4、 r u c t i o n o f Ex i s t i n g Br i d g e s DE NG Q i n g - e r , Y U Y a n g ,T ANG Y u e f e i 。 ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i Un i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ,C h i n a ;2 S h a n g h a i Mu n i c i p a l En g i n e e r i n g De s i g n I n s
5、 t i t u t e( Gr o u p )C o ,Lt d ,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2,Ch i n a ) Ab s t r a c t:On t he p r i nc i pl e t ha t t he e xi s t i ng b r i d g e s t r uc t ur e s s ho u l d be po s s i b l y us e d a s t he t e mp o r a r y c o n s t r u c t i o n f a c i l i t i e s i n r e c o n s t r u c t
6、 i o n o f t h e e x i s t i n g b r i d g e s ,a n e x i s t i n g b r i d g e o v e r t he H a n gz ho u - Sha n gha i Shi p Cha nne l i n Sha ng ha i t h a t wa s i n ne e d o f t he r e c o ns t r uc t i o n b e c a us e o f t he i mpr o ve m e nt o f t he s h i p c ha n ne l wa s t a ke n a s a
7、 n e xa m p l e a nd t h e a pp l i c a t i o n o f t he l o ng s p a n s t e e l a n d c o n c r e t e c o mp o s i t e g i r d e r t o t h e r e c o n s t r u c t i o n o f t h e b r i d g e wa s a n a l y z e d W i t h r e f e r e n c e t o t h e r e c o n s t r u c t i o n c o n d i t i o n s o
8、f t h e ma i n b r i d g e o f t h e b r i d g e o v e r t h e r i v e r a n d t h r o u g h c o mp a r i s o n o f t h e d i f f e r e n t s c h e me s ,i t wa s d e t e r mi n e d t h a t t h e s c h e me o f t h e 27 5 一 m s p a n s t e e l a n d c o n c r e t e c o n t i n u o u s c o mp o s i t
9、 e g i r d e r s h o u l d b e c h o s e n a s t h e s c h e me f o r t h e r e c o n s t r u c t i o n I n t h e s c h e me ,t h e p i e r s o f t h e e x i s t i n g b r i d g e c o u l d b e u s e d f o r i n s t a l l i n g t h e s t e e l g i r d e r p a r t o f t h e c o mp o s i t e g i r d e
10、 r i n s e g me n t s Th e s t e e l g i r d e r wa s s i mp l y s u p p o r t e d f i r s t a n d ma d e c o n t i n u o u s l a t e The c o nt i nu o us s t e e l gi r d e r wa s t he n us e d a s a ki n d O f t he s up po r t s y s t e m on whi c h t he c o n c r e t e d e c k s l a b s we r e t
11、o b e l a i d a n d t h e r e c o n s t r u c t i o n o f t h e b r i d g e i n s u c h a wa y e x h i b i t e d s i g n i f i c a n t t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c a d v a n t a g e s Th e c o n s t r u c t i o n me a s u r e s we r e o p t i mi z e d,u s i n g t h e“ a n e r g y me t h o
12、d ” , f o r t h e p u r p o s e o f a d j u s t i n g t h e i n t e r n a l f o r c e s o f t h e c o mp o s i t e s t r u c t u r e a n d e f f e c t i v e l y c o n t r o l l i n g t h e c o n c r e t e d e c k s l a b c r a c k i n g i n t h e n e g a t i v e mo me n t a r e a s On t h e b a s i
13、s o f t h e a n a l y s i s o f t h e r e c o n s t r u c t i o n o f t h e b r i d g e ,t h e a p p l i c a t i o n v i s t a s o f t h e s t e e l a n d c o n c r e t e c o mp o s i t e g i r d e r s t o t h e r e c o n s t r u c t i o n o f e x i s t i n g b r i d g e s we r e e v e n t u a l l y
14、 p r o s p e c t e d a n d i n c o mp a r i s o n t o t h e a p p l i c a t i o n o f t h e c o n v e n t i o n a l p r e s t r e s s e d c o n c r e t e g i r d e r s ,t h e s i g n i f i c a n t a d v a n t a g e s o f t h e 收稿 日期 :2 0 1 5 -0 7 3 0 作者简介 : 邓青儿 , 教授级高工 , E ma i l : d q r O 0 7 1 2 6
15、 c o rn。研究方 向: 桥梁工程设计 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 0 桥梁建设 B r i d g e C o n s t r u c t i o n a p pl i c a t i on o f t he c o m po s i t e g i r de r s t o t he r e c on s t r u c t i o n o f t he c o nt i nu ous g i r de r la r i dg e s o r t o t h e s t i f f e ni n g g i r d e r s o f t h
16、 e c a b l e - s u p po r t e d br i d g e s u n d e r t h e s i mi l a r c o nd i t i o n s we r e p o i n t e d o u t Ke y wo r ds :e x i s t i ng br i d ge r e c o ns t r uc t i o n;s t e e l a nd c o nc r e t e c o mpo s i t e g i r de r;s c h e me c orn pa r i s o n;s t r u c t u r a l d e s i
17、g n;c o ns t r u c t i o n m e a s u r e;a p pl i c a t i o n pr o s p e c t i ng 1工 程背 景 随着上海地 区经济与航运的快速发展 , 上海 内 河航道等级需要相应提高 , 规划 的上海市“ 一环十 射” 干线航道基本按照级航道标准整治 , 这涉及到 由于通航尺度不满足要求而需要改建 的一大批既有 桥梁。尽量利用老桥结构是改建桥梁设计 中的基本 原则 , 由于早期修建的桥梁跨径较小, 老桥的水中通 航部分由于不能满足规划的通航要求而基本需要重 建 , 而岸上引桥尽量保留。 根据 航道 规划 , 杭 申线需 升级
18、 为 级 航道 , 航道 通航净高不小于 7 m, 通航净宽单孔双 向通航时不 小 于 9 5 I n或 双孔 单 向通 航 时每孔 不小 于 4 5 m。沪 杭高速公路老桥由于杭 申线航道通航标准提高、 新 沪昆铁路线位调整 和铁路通行净高 的提高 , 沪杭高 速公路桥梁需进行改建 , 改建长度为 1 7 3 1 5 7 m。 沪杭高速公路老桥建于 1 9 9 7年, 采用双 向 6车 道高速公路标准 , 分两幅布置, 单幅桥梁宽度为1 6 5 m, 桥梁设 计荷 载 为汽 超 一 2 O级 , 验算 荷 载为 挂 1 2 0 。老桥跨杭 申线大蒸港段的跨径 布置与桥梁 结构形式为 : 水
19、中主桥部分为( 3 5 +4 0 +4 0 +3 5 )m 简支 T梁桥 , 两边 引桥接数 十跨标准跨径 2 2 m 的 空心板梁桥。老桥检测结果表明大桥结构情况基本 较好。老桥跨径布置与横断面布置分别见图 1 、 图 2 。 图 1 老桥 跨航道部分的跨径布置 Fi g 1 S pa n Ar r a n g e me nt o f Pa r t o f a n Exi s t i n g Br i d g e o v e r Sh i p Ch an ne l 单位 :m 根据工程批复, 水中主桥需要重建 , 通航孔跨径 布置采用 2个 7 5 m跨 ; 主桥两侧的引桥空心板梁尽 量利用
20、 , 下部结构全部利用 ( 不足部分予 以补强) 。 桥梁新建部分采用公路一 I级设计荷载 , 跨航道部 分桥梁接 $ 3 2高速公路 , 由于设置加减 速车道 的需 要 , 单幅桥宽增加到 2 2 2 5 m; 另外 , 为满足两岸居 民出行需要 , 桥面下挂宽度 1 5 m的人行道。 4 钢 1 2 T 梁 1 2空心板 梁 ; 0 I 1 4 7 5 s o 1 4 7 5 l 5 0 一 B 6 nnnnnnnf I I I噩 I I Il l d l l l l lll lI ll l I I 】 L二 H H H H l l 皿 【iiu lu u uu lI“ lIu u u u
21、 llu ullu “ 【 U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U 一 讥广 图 2老桥横断面布置 Fi g 2 Cr o s s S e c t i o n o f Exi s t i n g Br i d g e 单位 :c m 2 方 案构思 与 比选 2 1 方 案构 思 由于老桥 为双 幅布 置 , 引桥需 要基本 利 用 , 主桥 改建部分需要与引桥严格对齐。根据工程可行性批 复的跨径, 采用分幅布置形式、 包含 2孔跨径 7 5 m 的梁式桥方案较为合理 。 考虑梁高对与两侧引桥顺接 的影响, 有比较价 值 的方 案有 2个 , 方 案 :
22、 ( 7 5 + 7 5 )m 等 高 度 钢 一 混凝土组合梁 , 维持两侧各 2 孔 2 2 m老空心板梁不 变 ; 方案 : ( 4 4 +7 5 +7 5 +4 4 )m 变高度连续预应 力混凝土梁 , 拆除两侧各 2孔 2 2 m老空心板梁。两 者的跨径布置如图 3所示。 鉴于该桥 的跨径较大 , 单 幅桥 面宽度 达 2 2 2 5 ( a )方案:钢一混凝土组合结构 4 4 7 5 7 5 4 4 ( b )方案:预应力混凝土连续梁 单位: m 图 3主桥方案跨径布置 Fi g 3 Spa n Ar r an g e me nt o f M a i n Br i dg e i n
23、 Re c o n s t r uc t i o n S c h e m e s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 大跨径钢一混凝土组合梁在老桥改建 中的应用 邓青儿 , 于洋 , 汤岳飞 6 1 m, 选择箱 式断面是合理 的口 。对于钢 一混凝土 组合结构梁, 采用带斜撑大悬臂单箱单室断面 ; 对于 预应力混凝土梁 , 采用单箱双室断面较为合理。 2 2 方案 比选 方案利用部分老桥 桥墩, 先安装跨径 3 5 m、 4 0 m钢结构梁 , 再将 4孑 L 简支钢结构梁通过焊接连 接为 2 7 5 m连续梁, 再 以此为支撑体系现浇混凝 土桥面板 , 施工简洁
24、快速。 方案为传统预应力混凝土箱梁 , 跨径匹配非 常合理 , 采用经典 的悬臂现浇施工法 , 成熟可靠 , 但 在利用老桥结构这点上没有优势 。 跨水中航道桥方案比较如表 1 所示。 表 1 跨水中航道桥方案综合 比较 Ta b 1 Co mpr e he ns i v e Co mpa r i s o n o f Re c o n s t r u c t i o n S c h e me s f o r M a i n Br i dg e o v e r S hi p Cha nn e l 由表 1 可知 , 由于方案 能够充分利用老桥桥 墩与两侧引 桥 2 2 2 m 空心板 梁 , 总
25、体布 置上对 $ 3 2高速公路立交 影响小 , 且 施工时 间短 , 对水 资 源、 航道影响小 , 因此 以该方案 2 7 5 m钢 一混 凝 土组合梁作为主桥 的推荐设计方案 , 其横 断面与建 成桥梁 的实景分别如图 4 、 图 5 ( 左侧为老桥 , 右侧为 新建组合梁桥) 所示 。 3结构 设计 3 1 设 计概 要 2 7 5 m主桥采用等高度钢一混凝土组合结构 2 0 2 5 5 0 0 4 0 0 4 0 0 5 0 0 2 0 2 图 4 主桥 单幅横 断面布置 Fi g 4 Cr o s s S e c t i o n o f Si ng l e Pa r t o f M
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- 关 键 词:
- 大跨径钢 混凝土 组合 改建 中的 应用
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