采用斜撑加劲的宽幅预应力混凝土箱梁施工技术分析.pdf
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1、总655期2023年第25期(9月 上)0 引言混凝土梁桥结构因耐久性好,造价及养护费用低等优点,在我国桥梁工程中应用广泛,但随着这种梁桥形式的发展,其施工周期长、结构自重大等弊端相继显现。在对传统混凝土梁桥结构不断改良的基础上,先后出现预制拼装、钢混组合、超高性能混凝土等技术,使混凝土结构仍具有良好的应用前景。宽幅预应力混凝土箱梁设计形式应用实例较多,出于对结构耐久性及经济性方面的考虑,混凝土梁桥结构仍为首选。典型的宽幅预应力混凝土箱梁断面形式有以下几种:单箱多室、多箱多室、斜撑加劲箱型断面、横肋加劲箱型断面,其中前两种断面形式最为常见。根据统计结果,对于宽度超出14 m的桥梁,多腹板混凝土
2、梁断面应用较多,而当桥梁宽度超出20 m后,多腹板混凝土梁断面必将面临自重大、施工难度大等问题;采用多室小箱梁结构时又面临纵向湿接缝设置的问题。而应用后两种断面形式,则能显著减轻结构自重,降低混凝土用量,提升整体景观效果。在采用横肋加劲箱型断面的情况下,横向支撑效率显然比采用斜撑加劲箱型断面低,因此斜撑加劲箱型断面适用于宽度较大的桥面及旧桥拓宽。当前,此类桥型在国外宽幅桥梁设计及施工中较为常见,但我国应用较少。本文主要从具体桥梁工程的典型断面布置、施工工艺、节点构造等方面展开研究,为该桥型在我国宽幅预应力混凝土桥梁中的推广应用提供参考。1 工程概况某桥梁主桥为五跨四塔单索面预应力混凝土斜拉桥形
3、式,设计跨径为 115 m+3200 m+115 m,长度为830 m,其710#桥墩采用4根3.0 m钻孔灌注桩基础,7#桥墩为棱台形实体墩,其余桥墩全部为内倾式圆形墩柱支承墩帽的形式。桥梁上部为塔梁固结、梁墩分离式设计,主梁采用单箱单室预应力混凝土连续箱梁,并通过挂篮分节段浇筑;钢筋混凝土桥塔斜拉索全部为91-s15.24无黏结钢绞线拉索。2 断面布置及关键构造2.1 桥面板宽幅预应力混凝土箱梁的桥面板既参与断面整体受力,又传递桥面荷载、承担车辆荷载等局部荷载。整体受力的稳定性主要取决于施工方法,根据断面设置,从纵向上将箱梁结构分成中央核心箱、左侧及右侧挑臂等部分,左右侧挑臂通常后装,挑臂
4、只参与二期恒载和运营荷载,故在计算时只用考虑核心箱部分在施工及运营过程中的受力1。桥面板在局部荷载作用下的受力与加载方式、结构形式等有关。隔离墩或索区通常位于整幅断面中央位置,腹板和斜撑之间则是轮载所作用的区域,故挑臂和中央加腋混凝土纵向刚度较大,在横向支撑间距符合要求的基础上,核心箱桥面板和悬臂根部受力以横向弯曲为主;纵向弯曲应力值也明显小于横向弯曲应力。2.2 斜撑加劲混凝土梁断面当前此类断面在斜拉桥和梁桥等桥型中较为常见,其断面主要由顶板、底板和腹板按照一定间距设置的横隔系组成,通常包括核心箱、挑臂等结构,顶板、底板和腹板处基本设置纵向预应力筋。在整个桥宽中,单侧悬臂长度占20%。斜撑和
5、混凝土梁顶板、底板的连收稿日期:2022-12-19作者简介:汪庭贵(1984),男,工程师,从事公路桥梁施工监理工作。采用斜撑加劲的宽幅预应力混凝土箱梁施工技术分析汪庭贵(江西省公路工程监理有限公司,江西 南昌 330013)摘要:为探索采用内外斜撑加劲的混凝土梁的施工过程及应用效果,以具体的单索面预应力混凝土斜拉桥为例,对斜撑加劲混凝土梁断面、箱梁及斜撑结构布置等进行分析;并提出两种预应力混凝土斜拉桥斜撑施工方案,从技术可行性、工期控制和经济性等方面考虑,选择了箱梁和斜撑一起浇筑的方案;对该方案下斜撑施工技术要点进行分析,旨在为宽幅预应力混凝土箱梁桥的建设提供新思路。关键词:斜撑加劲;预应
6、力混凝土;箱梁中图分类号:U445.4文献标识码:B162交通世界TRANSPOWORLD接是此类构造的关键。目前,关于此类节点尚无统一的标准,不同工程所采取的构造形式也不尽相同2。该预应力混凝土斜拉桥主要通过预埋PBL连接件的形式实现节点连接,即待节点区混凝土浇筑后借助钢垫板连接斜撑和PBL连接件(见图1);这种节点连接形式的疲劳性能比直接对接焊优越。斜撑与混凝土翼缘组合节点构造复杂,大幅限制了其发展和应用。单位:mm图1 PBL连接件2.3 箱梁结构该预应力混凝土斜拉桥箱梁顶板和底板宽24.47 m,厚0.25 m,顶板宽厚比为47.34;腹板和翼缘板厚0.358 m和 0.28 m,腹板
7、采用 2/1 斜腹板形式,高厚比最大为18.85;底板宽度随梁高的变化而不同。斜拉桥箱梁结构见图2。箱梁各T构均划分成024#节段,其中,0#节段长 12 m,高 6.75 m,底板宽 10.1 m 厚 0.65m;118#节段长4 m,1924#节段长3.5 m;17#节段采用从6.54.0 m的渐变高度设计,底板厚度也从0.65 m渐变至 0.25 m,底板宽度在 10.112.85 m 之间;824#节段底板宽12.85 m,厚0.25 m,节段高4 m,其中的818#节段还设置索区,单索面斜拉索锚固块主要设置在双号节段顶板中心处。单位:mm图2 斜拉桥箱梁横断面结构2.4 斜撑结构出于
8、对节省材料并减轻上部结构重量方面的考虑,箱梁采用宽幅薄壁单箱单室结构形式,但面临突出的箱梁刚度及顶板强度不足的问题。为此,将两道纵向连续加劲肋对称增设于顶板底面桥中线处,从2#节段开始,将1对加劲斜撑设置在各双号节段箱梁顶板中心和腹板下端。为保证斜撑与主梁刚度的适应性以及斜撑中的受力平稳,该斜拉桥采用混凝土结构斜撑。沿箱梁顶板纵轴线将斜拉索锚固于梁端,并对锚固处斜撑施加预应力,使斜拉索竖向分力顺利传递至箱梁腹板。在N#节段斜撑预应力张拉完毕、浇筑(N+1)#节段箱梁混凝土前,张拉N#节段斜拉索部分索力。该预应力斜拉桥采用矩形截面斜撑,斜撑横截面宽0.8 m,高0.4 m;随着箱梁高度和底板宽度
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