大跨度桥梁设计要点及优化措施研究.pdf
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1、大跨度桥梁设计要点及优化措施研究张昊男(山西省交通规划勘察设计院有限公司山西 太原)收稿日期:作者简介:张昊男()男山西长治人硕士工程师主要从事桥梁结构设计工作摘 要:为切实满足交通需求并适应复杂的地形条件桥梁跨度越来越大这对桥梁设计提出了更高的要求在实际工作中必须明确各项设计要求并进行必要的设计优化 结合某大跨度桥梁实际情况对其设计要点和优化措施进行分析探讨关键词:大跨度桥梁桥梁设计要点设计优化中图分类号:文献标志码:文章编号:():/桥梁下部结构设计与优化 基础设计)与 桥台基础 设计采用钻孔或挖孔桩在每个桥台的下部都布置 根桩径为 的桩基础沿顺桥向布置 排沿横桥向布置的桩基其中心距离按照
2、 控制 桥台盖梁采用 形截面其顺桥向、横桥向底面尺寸分别为 、盖梁高度为 所有桩基础均采用嵌岩桩将中风化砂岩层作为桩基的持力层盖梁的底部标高相同均为 桥台桩基底部标高为 桩长为 设计要求基底岩石饱和单轴抗压强度标准值 以上)与 桥墩基础 设计采用钻孔或挖孔桩在每个桥台的下部都布置 根桩径为 的桩基础沿顺桥向布置 排沿横桥向按照 的中心距离施布置 排 承台形式采用矩形承台其尺寸为 承台沿横桥向的中心距离为 所有桩基础均采用嵌岩桩以中风化泥质粉砂岩为持力层承台底部标高相同均为 桩基底部标高为 桩长为 设计要求基底岩石天然单轴抗压强度标准值达到 以上)与 桥墩基础 设计采用钻孔或挖孔桩在每个桥台的下
3、部都布置 根桩径为 的桩基础沿顺、横桥向均按照 的中心距分别布置 排和 排 承台形式采用矩形承台承台尺寸为 桩基采用嵌岩桩以中风化泥质粉砂岩为持力层承台底部标高为 桩基底部标高为 桩长为 设计要求基底岩石天然单轴抗压强度标准值达到 以上 桥墩设计)与 桥墩 均采用独柱墩沿横桥向分别布置 个并在墩身顶部设置主梁竖向支座墩身底部与承台及桩基础相连 为降低过水时的阻力需在横桥向上设置一定分水尖将墩身形式确定为六边形墩身顶部横、顺桥向的宽度分别为 、墩身的高度相同均为 )与 桥墩 均采用墙式宽墩沿横桥向分别布置 个并在墩身顶部设置主梁竖向支座墩身底部与承台及桩基础相连 墩身形式为多边形底部沿横桥向总宽
4、度为 沿顺桥向分布的标准截面其厚度为 在横桥向以 的斜率进行加宽使墩顶沿横桥向的总宽变为 使沿顺桥向分布的标准截面厚度变为 此外在横桥向的两侧还需设置高度为 的三角形挡块 桥台设计 与 桥台均为 型盖梁与桩基础相结合的形式盖梁整体宽度为 型背墙的高度为 背墙、侧墙的厚度分别为 、盖梁的高度为 桥梁上部结构设计与优化 主梁设计)主梁为预应力混凝土连续箱梁单幅布置标准宽度为 在桥台两端 之内桥宽从 以直线的形式渐变到 箱梁形式包括斜腹板变截面单箱四室与单箱六室梁高为 中跨处的梁高从 渐变至 边跨处的梁高从 渐变至 梁高变化曲线为 次抛物线 标准段箱梁顶板宽度为 中跨处的底板宽度从 渐变至 边跨处的
5、底板宽度从 渐变至 两侧的翼缘分别向外悬挑 箱梁顶、底和腹板厚度分别为、在端、中横梁两侧分别 的区域内对顶、底和腹板进行加厚处理具体情况为:顶板厚度从 加宽到 底板厚度从 加宽到 腹板厚度从 加宽到 对于处在施工缝部位的腹板其厚度为 渐变段总长 主梁在结构作用下进行找坡顶板需在双向设置的横坡而底板沿横向保持水平 主梁的现浇施工需分段完成将整个桥梁分成三个施工段其中第一施工段为主跨和两侧的悬臂段总长约 剩下的边跨段分别为两个施工段其长度均为 主梁需按照要求设置一定预拱度对于施工预拱度需要由施工单位以支架实际情况为依据进行测算)箱梁设计需按照 类预应力混凝土构件进行沿纵向设置通长钢束同时在桥面的顶
6、板沿纵向布置横向钢束在墩顶的横梁部位也需要设置横向钢束 钢束主要有两种布置形式即竖弯与平弯弯曲需按照圆弧曲线进行 对于预应力管道以塑料波纹管为首选同时辅以真空辅助压浆采用商品浆液作为主要压浆材料保证实际的压浆质量与效果使钢束有良好的耐久性 主拱设计)横断面中的主拱按 字型进行布置拱肋在桥梁及桥跨中心线上按照对称原则布置 在主拱平面当中其轴线采用 次抛物线的形式 矢跨、高分别为、矢跨比在/左右 拱肋的截面形状为矩形在桥梁的中心线一侧设置适当的倒角无论是拱肋截面高度还是倒角都在拱轴线上均匀变化 拱顶部位的截面宽度为 整个断面的高度为 拱底部位的截面宽度也为 整个断面的高度为 结合整体计算结果将板厚
7、确定为 在水平线上可将拱肋分成多个节段如起拱段、标准段与合龙段等在两侧单拱之间需布设横撑其截面为工字型并在外部包裹钢板 在标准段中设置 道横隔板 相邻两个节段之间的主拱箱板其连接形式采用对接熔透焊接纵向加劲肋之间的连接方式为高强螺栓 所有节段均在工厂中进行分段加工制造在安装过程中做到先栓接再焊接)拱座与钢筋混凝土接头 钢拱在拱座上进行固结和拱座之间的连接方式为钢混结合段 在钢混接头部位主拱的第一节段需进入到拱座中 左右借助剪力键和混凝土直接相连 为提高结合段刚度保证可靠性需在锚座的周围增设精轧螺纹钢采用施加预应力的方法确保拱座实现均匀受压 主拱工作采用实心混凝土结构并在外部包裹一层钢板顶面和钢
8、拱肋直接相连而底面和主梁中横梁直接想相连 考虑到钢拱结构在成桥状态下不会产生太大的变形量故为了方便制造与安装可不为钢拱设置预拱度 桥梁附属设施设计与优化 人行道系人行道布置于车行道及非机动车道的两侧宽度为 路缘石的高度应比非机动车道高出 面板结构为预制板和现浇板相结合并在桥面板的下部按照使用要求设置好枕梁与路缘石此外还要根据实际情况为管道过桥预留足够的空间 防撞护栏设计在人行道路缘石和机动车道与主拱范围内设置硬性安全护栏为永久性附属设施要求防撞等级达到 级防撞护栏形式为金属梁柱式主要由立柱与横梁两部分组成其中立柱的纵向间隔距离为 人行道栏杆在人行道采用型式相同的钢质护栏在整个桥梁沿横桥向设置
9、道设置位置为人行道的外侧 护栏标准节段长度为 高度为 主要包含立柱、扶手与栅条三部分采用焊接的方法形成材质均为不锈钢管在工厂中完成预制加工后运输到现场和栏杆底座通过焊接相连 检修系统在主拱的拱脚周围设置人孔并在内部设置爬梯以便于人员检修在主跨箱梁底板也应设置人孔以便于对锚固端进行张拉、检修与更换 支 座墩台的支座类型以摩擦摆式减隔震支座为主具体可以分为固定式、双向滑动式与单向滑动式三种 支座的主要构件其设计使用寿命需达到 年对于可更换次要构件其设计使用寿命需达到 年 伸缩缝考虑到温度变化和活载造成的影响会使主梁端部出现水平方向变位及转角这就要求在梁端和桥台做好伸缩缝的设置 伸缩缝不仅要满足竖向
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