旧桥加宽数值模拟探讨
空心板旧桥加宽影响分析
空心板旧桥加宽影响分析摘要:本文基于不同加宽方案对新旧桥空心板梁横向分布系数进行了计算,计算结果表明增加新梁截面刚度可有效降低旧梁横向分布系数。
建议采用移旧桥边梁为新桥边梁并且提高新增空心板梁刚度的加宽方案。
关键词:桥梁加宽;简支空心板桥;横向分布系数;新旧桥对比昆明市虾坝河改造项目中某现状空心板桥因道路改造需进行横向加宽,在加宽方式选择上,本文进行加宽前后横向分布系数的对比分析。
选取的空心板桥是虾坝河上的一座斜交空心板桥,斜交角105°。
上部结构采用2孔13m预应力混凝土空心板,简支结构,桥长32.08m。
下部采用盖梁柱式墩,桩柱式桥台,钻孔灌注桩基础。
设计荷载为公路-I级,上部结构采用11块空心板。
桥梁加宽后荷载等级为公路I级,共计19块空心板。
1 计算方法根据桥梁的结构特点,选用G-M修正法对加宽前后桥梁的横向分布系数进行计算。
对于由主梁、连续的桥面板和多横隔梁组成的梁桥,当()/(为桥梁斜跨,为桥宽,为斜交角)时,将其简化为一块矩形的平板,作为弹性薄板按古典弹性理论进行分析,即所谓比拟正交异性板法或称G-M法。
将由正桥计算求得的横向分布系数,用修正系数进行修正,从而得到斜桥的横向分布系数,即为G-M修正法[2]。
具体做法如下:1)以斜跨长为正桥的计算跨径,用G-M法计算中梁和边梁的横向分布系数。
2)假定斜梁桥为各向异性平行四边形板,可计算出抗弯刚度比为抗扭参数为参数为式中,分别为纵桥向和横桥向单位宽度的抗弯刚度;分别为纵桥向和横桥向单位宽度的抗扭刚度;E,G分别为弹性模量和剪切弹性模量;a,b分别为垂直自由边方向的桥宽及斜跨长。
3)根据以上的a,k,b和斜交角q(这里用桥梁轴线和支承线的夹角表示),查表可得出修正系数k,用K乘以正桥的横向分布系数即可得到斜梁桥的横向分布系数。
2 横向分布系数2.1 旧桥为了进行加宽前后新旧梁的对比,以便为桥梁加宽时旧梁是否需加固提供依据,需要对旧桥的横向分布系数进行计算分析。
公路改扩建工程中桥梁加宽方案的探讨
148交通科技与管理工程技术0 引言 近年来,我国公路的交通量日益饱和,旧路改扩建正逐渐成为公路建设的热门领域。
桥梁是公路的咽喉,而公路改扩建项目又大多涉及到桥梁的加宽改造、拆除重建等问题。
因此对于既有桥梁的加宽改造设计就具有重要的工程现实意义。
1 桥梁拓宽采用的结构类型 一般来说,桥梁加宽遵循“同结构、同跨径”的设计原则,即采用与原桥一致的结构形式拓宽,这样,改造后桥梁新旧部分的结构形式一致,相互协调[1]。
2 新旧结构的连接方式 从大量的工程实践可以看出,新旧桥梁结构如何连接是桥梁拓宽改造的关键所在。
新旧结构横向连接形式的好坏直接关系到施工的难易程度,后期维修养护的费用成本,甚至改造后桥梁的安全性和可靠性。
2.1 上、下部结构均不连接 由于旧桥已经使用若干年,混凝土的收缩徐变和桥梁基础沉降已经基本完成。
而新桥混凝土的收缩徐变及基础沉降都处于发展过程中。
当采用这种方式加宽时,加宽桥与原桥各自受力明确且互不影响,易于施工,基本不影响既有公路的交通[2]。
但是由于汽车荷载作用下,新旧桥的刚度不一致,会产生较大的挠度差,且拓宽桥梁大多宽度较小,结构侧向刚度不大,会进一步导致桥面铺装层的纵向裂缝、横桥错台和拼接位置渗漏等病害。
影响行车舒适性、安全性和桥面美观的同时,更增加了后期维修养护的成本。
2.2 上、下部结构均连接 新桥与原桥形成一个整体,共同受力。
减小了各种荷载(包括基础不均匀沉降、汽车荷载、温度荷载等)作用下新旧桥梁连接处的不均衡变形[3]。
该方法将新、旧桥上部结构与下部墩台盖梁的对应部位均通过植筋、浇筑湿接缝、粘贴钢板等方式连接起来。
这种方式的优点是改造后桥梁整体性较好。
然而却存在以下几个问题:(1)新、旧桥上部结构混凝土变形不一致和下部结构的沉降差会在连接处引起较大的附加内力,易导致上下部结构连接处产生裂缝,影响行车,增加维护工作量;(2)施工复杂,成本较高,施工期的公路保通难度较大;(3)不宜用于软土地区。
旧桥拓宽工程中若干影响因素的分析研究
+ 现 浇段上表面 * 现 浇段下表面 一
1 工 程简 介
本文采用预应力 混凝 土连 续箱 梁为 例进 行 建模 分析 。既有 桥梁上部结构 为 3 5m预应力混凝 土连续箱梁 , 梁高 1 8m。现 因 .
交通需要 , 在现况桥一侧加宽 1 . 0 4m。加宽桥梁上下部 主体结构
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图 3 收缩引起的横桥 向应力变化
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◆ 旧桥翼缘板根部上表面 一 旧桥 翼缘板根部下表面 + 现浇段 上表面 *。 一现浇段 下表面
收 稿 日期 :0 2 0 —2 2 1 — 50 作者简介 : 桂 睿 (9 6 , , 读 硕 士 18 .) 男 在
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8卷 16・ 第 0l 第 2 7 23 3期 2年8月
山 西 建 筑
缩对新桥顺桥向应力影响较小 , 生的最大拉应 力处位 于 2号墩 为复杂。本文对各 种因素影 响下 桥梁应 力变 化状况 进行 了分 析 产 结果表明 : 顶, 大小约为 15MP 。因此混凝 土收缩 易引起现 浇段混凝 土 出 计算 , . a 1 由于新 旧桥混凝土龄期差 的存在 , 旧桥混凝 土收缩徐变 ) 新 现横桥 向裂缝 。
1 重力荷 载 ; ) 2 二期 恒载 ; ) 3 钢筋 预应 力荷 载 ; 我 国交通事业近 年来 飞速 发展 , 通量 剧增 , 交 大量 早期 修建 虑 以下几种荷 载 :) 4 新桥 5mm不均匀沉 降。在新 桥浇 筑后 6 ) 0 d浇筑新 旧桥 连接 的道路承载能力严 重不 足 , 道路 拥堵 日益 加剧 。对 既有道 路桥梁
结合一座既有桥梁的加宽设计浅谈旧桥加宽设计
结合一座既有桥梁的加宽设计浅谈旧桥加宽设计摘要:本文结合商南县迎宾大道南延伸段两座既有桥梁加宽设计实例,对旧桥加宽的方式、方法、设计注意事项进行简单的分析及说明。
关键词:旧桥加宽;设计;注意事项Abstract:This paper ShangNaXian yingbin road south extension two Bridges have widened design bridge example, the old bridge is widened means, method, design the notice simple analysis and description.Key words:Old bridge is widened; Design; Notes引言随着我国经济的日益发展,交通建设力度的逐渐加大,一些早期建设的道路桥梁已不能满足日益增加的交通量的需求。
近几年来,旧桥加宽设计逐年增加,与新建桥梁相比旧桥加宽设计有着它自身的设计特点及设计要求,需考虑的因素远远多于新建桥梁。
加宽的方式、方法、设计注意事项也各有不同。
本文结合一座既有桥梁的加宽设计,对旧桥加宽的方式、方法、设计注意事项进行简要的分析及说明。
一工程概况商南县迎宾大道南延伸段位于商南互通式立交连接线商郧路至312国道段,南起商郧路交叉口,北至312国道交叉口,道路全长899.335米,道路红线宽度12~18米。
核桃园县河大桥位于迎宾大道南延伸段上,跨越县河,路线与县河相交处前进方向与水流方向的左偏角为45度。
原桥宽度12米,桥面宽度:净-11+2×0.5米=12米。
根据建设方要求为了与县城主出入口原迎宾大道(宽度56m)道路等级、线形等要素相匹配,对迎宾大道南延伸道路及桥梁进行加宽设计。
本次设计维持原桥梁中心线位置不变,现状桥两侧各加宽22米,桥梁宽度由原12米加宽为56米。
因受商南县县河河道变化影响,本次设计采用两侧不等桥梁加宽。
DX桩在旧桥加宽中的应用探讨
次 , 过对 土体 挤扩 , 通 承力 盘周 围土 体得 到 了压 密 ,
第 1 期 2
降 量远 远小 于直 孔桩 。
朱万勇 :x桩在旧桥加宽中的应用探讨 D
・ 9・ 2
钢 丝绳 柔性 连接 , 当桩较 短时 可采用 半 刚性连 接 。 ( ) 置 电脑 自控 液 压 系 统 , 挤 扩 装 置 进 行 5设 对
置 、 岔挤 扩 弓压臂 、 压定 位装 置 、 三 液 液压 旋转 装置 、 角度 传感 器 、 位移 传 感 器 装 置 等组 成 , 图 3所 示 。 如
2 D X桩 的 受力 特点
底承力盘下面“ 桩根” 的存在 , 更可消除钻孔泥浆沉 淀对 沉 降 的 影 响 。 由上 所 述 , X桩 改 变 了桩 的 受 D 力机 理 , 这样 的桩 基础 会使 桩基 上 的构筑 物更 稳定 ,
抗震 性好 , 降变 形更 小 。 沉
D X桩为“ 多节 三岔挤扩灌 注桩” 的简称 。D X 桩是在预钻 ( 孔 内放人专用的多节三岔( x 液 冲) o ) 压挤 扩 装置 , 承 载力 要 求 和地 层 土 质 条 件 在 桩身 按 适 当部 位沿 水平 方 向挤 扩 出上下 对称 的扩 大楔 形腔
土、 细砂 、 粘 土 、 亚 细砂 、 粘土 ,以硬 塑亚 粘 土层 作 亚 为 桩端 持力 层 , 定 地下 水位 在孔 深 2 2 m。从 稳 0~ 2 试 验数 据 可知 , X桩 的承 载 力 明显 高 于 直 孔 桩 , D 沉
力盘及分岔 , 将摩擦桩改为变截面 的多支点摩擦端
承桩 , 由于 多层 端 阻承受 荷 载 , 工作 荷 载 作 用下 , 在 传 至桩 端 的荷 载很小 , 保证 了桩 端 土 的稳定 性 。其
旧桥加宽的因素分析与设计方法研究
3 下部构造加宽 、 3 1 盖梁连接 . 避免桥梁纵 向接缝的产 生是桥梁拼宽设计中的重点的难 点, 桥梁下部 盖梁的连接方式和上部梁板连接方式是密切联系在一起的。 对于盖梁连接 方式, 在设计过程 中针对 两种方案进行 了比选 。 ) 1 新旧桥盖梁刚接。 根据盖 梁的计算理论, 旧桥墩台帽 由单悬臂 结构经连 接后转变为连续粱, 这需要 旧桥墩 台帽有足够的正弯矩钢筋并且保证桩基础 不会有沉 降, 否则易引起 墩台盖梁裂缝 , 因此受到客观条件 限制, 没有被采纳 。 ) 旧桥梁盖梁不连 2新 接。 采用这种方案 旧桥盖梁不改变受力形式, 受力简单 明确, 不必改变 1 日桥 盖梁 内钢筋布置, 若新桥发 生沉降 , 以相应调整上 部梁板 , 可 以满足新 旧桥 桥面 顺 接 要 求 。 梁 盖 梁 在 施 工 时 , 桥 首先 凿 除 旧桥 墩 台盖 粱 端 部 3 c 0 m混 凝 土及 外 侧 挡 块 耳 墙 , 盖 梁 与 上 部 的 空 心 板 平 齐 , 后 在 旧桥 盖 梁所 在 直 使 然 线 上 现 浇 新 盖 梁 , 之 与 旧桥 盖 梁 顺 接 , 旧桥 盖 梁 间 留 有 lm缝 。 施 工 使 新 c 时, 盖梁凿除面需涂刷防水防腐涂料, 以保护裸露在凿除面 的钢筋。 3 2轻型桥 台拼 宽 . 设计时 , 桥梁拼 宽时同样采用 了相 同跨径 的轻型桥 台, 为了避 免新 但 旧桥台间不均匀沉 降, 摒弃 了扩大式基础 , 采用钻孔灌注桩基础。 新旧桥台
缩 小的一种物理化学现象 , 它是不依赖 于荷载而与时 间、 气候等有关 的一
种蛮形 。 12 徐变是指在持续荷载作用下 , . 混凝土的应变随时间增长的现象 。 徐变应变是随持荷 时的增长 而增加的,但其增加 的速度又是 随时间递 减 的 。当 荷 载施 加 时 , 凝 土产 生瞬 时 的可 恢 复 的 弹 性 变 形 和 一 个 缓慢 的 非 混
关于公路桥梁加宽改造的探讨
关于公路桥梁加宽改造的探讨摘要本文参考和吸取了国内目前已进行加宽改建高速公路桥梁的经验教训,提出新旧桥梁在结构上采用上连下不连的设计与施工技术,研究成果对相关工程问题的解决具有重要的参考和借鉴价值。
关键词公路;桥梁加宽;拼接技术近年来,我国公路建设事业正处于高速发展阶段,我国现有公路总里程已达150万km。
其中很大部分是三、四级公路,它们承担的运输任务最重,分布也是最广的。
但三、四级公路存在不少缺点,例如,路面窄,标准低,已不能适应国民经济增长和现代交通发展的需要。
因此,需要对低等级公路进行升级改造。
众所周知,公路升级改造需要大量资金,而公路改造中的桥梁改造费用占了很大比重,不同的桥梁改造方案对公路工程的技术经济合理性有很大影响。
因此,在公路改造扩建工程中,确定合理的桥梁加宽方案有重要意义。
本文将对公路桥梁加宽改造进行探讨。
1 公路桥梁加宽原则公路桥梁加宽主要遵循以下原则:第一,要能最大限度的利用原有结构,这是一个基本原则;第二,为保证新、旧桥之间受力和温度变形相协调,尽量使加宽后桥的上下部结构形式与原桥保持一致;第三,桥梁的基础或地基必须做特殊处理之后才能采用扩大基础的桥梁,当然,也可以把基础做成桩基础;第四,采用分离式新建桥,不做横向拼接。
2 公路桥梁加宽技术及要注意的问题2.1桥梁加宽连接方式的类型2.1.1上部结构、下部结构均连接我们知道,基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等都会导致新旧桥连接处的不均匀变形,这样的连接方式使新桥梁与旧桥梁形成一体,有效减少了因上述因素而造成的不均匀变形问题。
2.1.2上部结构连接、下部结构不连接这样的连接方式的优点是:第一,新桥与旧桥上部结构连接,形成整体,有利于上部结构共同受力,可以使行车舒适,路容美观;第二,新桥与旧桥的上部结构的变形不一致以及新旧桥基础的不均匀沉降都会导致附加内力的产生,下部结构不连接,这样下部结构各自受力,不仅不会影响新旧桥相互之间的内力,而且还可以减少附加内力的产生。
关于公路桥梁加宽改造的探讨
关于公路桥梁加宽改造的探讨【摘要】桥粱加宽就是在原桥梁的一侧(或两侧)新建桥梁或将原桥面一侧(或两侧)进行加宽,使行车道得到拓宽,从而满足交通需求。
【关键词】桥梁;加宽随着我国经济的快速发展,公路交通量不断的增加,有些公路桥梁已经不能满足使用上的要求,急需对现有的公路桥梁涵洞进行重新设计,充分的进行原有桥梁的改造加宽,以适应现有的交通量增长的变化。
笔者有幸参加了几条公路桥梁改造施工工作,在工作中积累了一点体会,下面就桥面加宽的问题进行分析和探讨。
一、桥梁加固新技术的探讨1、粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法具有施工方便简单、施工技术成熟、加固效果良好等优点,可以在不改变原有结构尺寸的情况下实现结构的加固,在现有桥梁加固中广泛使用,具有很实用的推广价值。
粘贴钢板加固主要是利用粘结剂和锚栓将钢板粘贴在混凝土结构受拉面或者其他薄弱结构处,从而让他钢板和混凝土结构形成一个整体,提高混凝土的局部剪力和抗弯强度,改善钢筋与混凝土的应力状态,提高原有结构的刚度。
当采用粘贴钢板法来提高梁的抗剪强度时,可以将钢板粘贴在梁的底部,这是可以将梁和钢板作为一个整体来承受钢板的抗剪。
粘贴钢板补强加固的合理设计应该在钢板发生屈曲之间,以保证混凝土不会出现剪切破坏。
2、喷射混凝土法喷射混凝土施工方法作为一种成熟的技术在桥梁加固施工中使用,其施工方法主要是利用喷射机,通过空气压缩,将一定配合比的混凝土拌合料通过泵送管输泵送到受喷面上,从而凝结成为混凝土面,为了保证混凝土的喷射效果,应该合理控制喷浆的速度和力量,防止喷射速度不够,混凝土的强度不能达到设计要求,如果喷射混凝土的速度过大,会出现离析现象,也影响到混凝土的质量。
在喷射混凝土施工中,有一个优点,就是这种混凝土不需要振捣工序,减少了一个施工工序,提高了施工速度,这种混凝土的凝结主要是通过水泥和集料的反复连续撞击而压实的;同时又可以采用较小的水灰比(0.4-0.5)因而具有良好的力学性能和耐久性。
旧桥加宽工程的分析与设计
工 程 技 术1 容易对加宽工程质量造成影响的因素1.1混凝土的收缩和徐变(1)混凝土的收缩指的是由于混凝土内的游离水蒸发而使其体积缩小的一种理化现象,它主要受气候和时间的影响,与载荷无关。
(2)混凝土的徐变指的是混凝土的应变在持续载荷的作用下随时间而增长的一种现象。
混凝土的徐变和应变会随着持续荷载时间的增长而增长,但是增长的速度却会随着时间的增加而降低。
由此可知,如果对旧桥进行加宽,那么新旧部分连接处的新混凝土的纵向收缩就会受到来自旧桥的限制,进而使旧桥产生附加内力,这就要求设计人员在对工程进行规划时要充分考虑旧桥和新构件和承载能力。
1.2基础沉降一般来说,如果桥梁的地基持力层位于土层之上,那么桥梁的沉降就必然会发生,并且还会持续很长一段时间;但如果持力层位于岩层之上,则可以有效避免沉降的发生。
因此,如果条件允许,应将旧桥加宽部部分的地基直接打到岩层上,从而避免对加宽后桥梁的上部结构造成不利影响。
如果条件不允许,则应采用粉喷桩或碎石桩对地基进行处理。
2 桥梁加宽工程设计2.1对于桥面的加宽在进行铺装之前,要先将护栏及距其20cm范围内的桥面凿除并按照有关规范的要求焊接新旧部分的连接钢筋。
在铺装过程中,要先铺设桥面混凝土,再浇筑防撞护栏。
需要注意的是,在进行钢筋纤维混凝土的浇筑前,要预先对空心板进行清理,以便使其与钢筋纤维混凝土更加紧密的结合在一起,从而增加整体受力。
2.2对于上部梁板的加宽2.2.1空心板的拼接由于旧的空心板已经不能满足现代交通的要求,因此在加宽工程中应对其进行更换和加固。
根据有关规范的要求,新板的宽度应与旧板一致,并通过粘贴钢板实现新旧间的刚性连接。
2.2.2梁桥的加宽在桥梁加宽的设计中,应注意加强新旧部分之间的T梁和箱梁的横向联系,具体方法为:在旧桥的T梁外侧浇筑新的横隔梁,再将其与箱梁的跨中横隔梁以及端横隔梁连接在一起,从而形成新的横向联系。
有关研究表明,新的横向联系的形成使得加宽部分承担了相当一部分的载荷,有效降低了旧桥边梁、次边梁以及中梁的横向分布系数,使得桥梁的工作性能和整体承载力得到很大幅度的提高。
关于旧桥加宽设计的探讨
关于旧桥加宽设计的探讨【摘要】介绍旧桥加宽设计原则,说明加宽设计过程中应注意的几个问题。
【关键词】旧桥加宽;设计原则;注意问题随着经济的发展和交通量的增长,公路的行车密度和荷载等级越来越大。
有些公路原有等级已不能满足使用上的要求,需要进行加宽改造。
与此同时,需要对沿线原有桥涵构造物进行重新设计,充分利用原有桥涵进行加宽。
下面以空心板结构大中桥为例,浅谈对旧桥加宽设计的一些看法。
1.资料准备1.1搜集旧桥的设计文件、竣工资料及养护资料,为下一步的外业测量调查和设计提供参考和帮助1.2外业测量资料首先现场核实设计文件中桥梁的桩号、交角、孔径及细部尺寸;其次对旧桥桥面标高、盖梁顶标高、基础顶标高、板顶标高进行准确测量和详细记录;其次应掌握加宽设计线形通过旧桥的位置,从而得知旧桥加宽尺寸;再次仔细观察桥梁上下部和附属结构的使用状况,做好详细记录和影像资料,为以后的加宽设计提供原始资料。
1.3桥址水文资料对构造物重新进行水文计算,核实过水面积是否满足要求。
1.4地质资料2.加宽方案原则2.1总体原则公路桥梁设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求,同时还应满足美观和环保的需要,并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
2.2上部结构加宽部分上部结构尽量选择与旧桥上部结构一致的方案,这样可以使加宽部分的上部与旧桥上部具有相同或近似的刚度系数、振动频率。
当考虑汽车荷载时,横向分布系数的计算更为合理,新旧上部结构在动载的作用下变形也更为协调。
桥面系可以相连,形成整体结构,这样可以减轻边梁的负担,使结构受力更合理。
新旧梁板接缝处应采取一定的加强措施,抑制裂缝开展。
2.3下部结构加宽时,下部结构一般采用旧桥墩台形式、尺寸。
为减少因加宽部分桥梁与旧桥间的不均匀沉降,避免桥面纵向裂缝的发生,对下部结构的加宽一般考虑整体刚性加宽方案。
3.加宽设计中的具体问题3.1由于旧桥荷载等级多数不能满足现行技术标准和规范的要求,加宽设计时应采用现行技术标准和规范进行新桥设计和旧桥结构验算。
旧桥加宽改造的试验与关键技术研究
本 课题组 负责设}
径为 l 1 m x 4 0 m, 预应
河 沟塘 ( 跨径为 4 ex r 4 (
支 T梁 ) 是我 国最早 采 成 的桥 梁 。
2 0 1 4卑 第 1 期( 1一) 第3 2
黯 行 业采风
Sp ec i al Bus i ne ss Rep or t
工 程学 院等 单位 合 作 完成 。
政_ 丁程科 学 技 术奖 ” 一等 奖 。
该研 究 成 果 适 用 于 道 路 桥 梁 工 程 领 域 的 旧桥 加 宽改 造 工 程
该 研 究项 目成 果 获 2 0 1 2年 度 “ 全 国市 政 行 业 市 首 创 。
项 目研究技术原 理
桥梁 在施 1 一 和 设计方 面 的关 键技 术 。
4 ) 首 次从 变形 协调原 理 } { J 发
关键技术及创 新点
推 导提 出了在使 用阶段时湿接缝 女
该项 目的关键 技术及创新 点主要有 以下几个方 面。 编制 了相应 的计算 机程序 。 5 ) 首次从稳 定和应力计算 出 1 ) 为 旧桥 的加 宽改 造 提供 了合 理 、 经济 、 安全 、 美
具有 重要 的学 术 和_ T程 应用 价值 。 2 0 0 8  ̄2 0 1 0年度 , 该 研究 成果 应 用在 1 0 7国道 宝 平 ,
松 自立 交改 造 工程 中 , 为 松 岗高 架 桥拓 宽 改造 中纵 向 进 步 ,推动相 关设 计理 论研 究 的深化 将具 有重 要 的意
项 目应用成果与效益
中城 建 第 三 工 程 局 有 限公 司 将 该 研 究 项 目成 果
其结 合 实 际 T程 该 研 究 成果 为重 庆 河 沟塘 、 牛 儿 河 桥 以及 广 东深 应 用 于重 庆地 区 旧桥加 宽工 程 施 T , 钢一 混 凝土组 合技 术在 旧桥 加宽 中的应用 圳 松 岗高 架 桥 的合 理 设 计 提 供 了强 有 力 的 技 术 支 持 施工 立项 的“
利用MIDAS梁格模型研究旧桥加宽_新老桥拼接问题
梁格法是借助计算机分析桥梁上部结构的一种 有效实用方法,在桥梁结构计算中得到广泛应用,该 法是由 Liqhtfoot 和 Sawko[1]首先提出,适用于板式、 梁板式、箱梁上部结构及各种组合体系桥梁。
梁格法的基本原理是用等效梁格代替桥梁上部 结构,将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭 刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向 刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向 梁格内。
结构长远受力角度考虑,由于新旧结构要承受多种
外部荷载,若采用刚性连接方式,会使结构横向刚度
更大,整体性能更好。
10cm 钢纤维防水砼 1 20cm 现浇砼板
桥面铺装 15cm 钢纤维防水砼
35
訳
50 30 1 30 50
本工程新桥 T 梁与旧桥工字梁横向拼接 的施工顺序如图 3,其要点如下:
⑴ 根据计算, 新建桥 20m 先简支后连续 T 梁架梁 2 年 后 与 原 桥 工 字 梁 实 施 拼 接 ,35m 先简支后连续 T 梁成桥运营 3 年后与原桥工 字梁实施拼接。 桥梁施工时在拼接带两侧相接 处先以角钢包边的形式预留 1cm 宽纵缝,图中以中 隔板处示意拼接步骤,端隔板处拼接步骤相同。 ⑵ 达到拼接条件后,凿除图示部分混凝土,注意 保护原钢筋,并做好除锈工作,凿除面必须凿毛成凹 凸不小于 6mm 的粗糙面并冲洗,以保证新老混凝土 结合效果。 ⑶ 焊接对应的新老桥预留拼接钢筋,其中原工 字梁连续墩处需先植入横隔梁拼接钢筋, 然后按相 应的拼接钢筋构造图布设钢筋。 ⑷ 在凿毛的混凝土表面涂以界面胶,浇筑 C50 钢纤维补偿收缩混凝土,将原工字梁与新建 T 梁拼 接为一整体。 浇筑拼接带处混凝土时建议在车辆较 少的夜间进行, 并要求封闭拼接带两侧部分车道,通 行车辆须慢速行驶, 以确保浇筑混凝土的质量及拼 接效果, 待拼接带处混凝土达到 100%设计强度后 开放交通。 5.3 将新老桥的连接时间推后,减少拼接梁和新老 桥连接处的附加力, 降低混凝土收缩徐变效应对新 老 桥 主 梁 的 不 利 影 响 [7]。 5.4 MIDAS 梁格模型主要计算结果 ⑴ 在各施工阶段, 主梁的应力分布比较均匀, 梁单元最大压应力在 13.1MPa 以下;最大拉应力也 在 1.4MPa 以内,满足设计要求。 ⑵ 在正常使用阶段,结构受温度荷载、汽车和 人群荷载等作用, 在短期组合下最大拉应力在 1.3MPa 以内,满足混凝土正截面抗裂要求,且应力分布比较均 匀,表 明 结 构 设 计 及 预 应 力 钢 筋 的 布 置 适 当 。 ⑶ 持久状况下,主梁混凝土正截面最大压应力 为 8.1MPa,满足设计要求。 ⑷ 考虑预应力钢筋与普通钢筋的共同作用,主 梁抗弯和抗剪承载能力均满足要求。
浅谈桥梁加宽
浅谈桥梁加宽摘要:桥梁加宽随着经济的发展日后会日益常见,但可借鉴的东西却并不多见。
笔者根据自己的工作经验,针对桥梁加宽进行了多种方案论述,并对方案进行优缺比较,确定适宜的加宽方案。
关键词:桥梁加宽;方案比较随着经济的发展,交通量日益增长,前期修建的公路所承受的交通压力越来越大,为了满足日益增长的交通需求,提高道路运营能力;同时为了更好的适应现有交通流的要求,充分发挥现有公路的作用,同时减少占地,减少环境破坏。
越来越多的道路加宽提上日程,随之而来的是桥梁的加宽。
现以本人所做过的京珠高速公路安新段加宽项目为例,浅谈桥梁加宽。
安新加宽采用的加宽方案是两侧加宽,即在原有道路两侧各加宽8m,故桥梁的加宽方式采用同跨径、同结构形式桥两侧分别进行加宽8m拼接。
各桥梁根据实际情况选用适宜的下部结构形式,且尽量与原有桥梁的下部结构保持一致。
方案一:上部构造、下部构造均不连接此方案为桥梁加宽部分与原桥的上部构造、下部构造不连接,新老结构之间留工作缝,桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。
该方案的优点是:加宽桥与原桥各自受力明确、互不影响,简化了施工程序,减小连接的施工难度,基本不影响原高速公路交通。
缺点是:汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡扰度以及加宽桥大于原桥的后期变形,将会造成连接部位沥青铺装层的破坏,从而形成纵向裂缝和横桥向错台,影响行车舒适性和路容美观,增加后期的养护维修工作,大大增加了维修费用。
方案二:上部构造、下部构造均连接将加宽桥梁的上部构造与原桥的对应部位横桥向通过植筋、浇筑湿接缝方式连接起来,原桥下部构造的桥墩、桥台盖梁及系梁也通过植筋技术将钢筋和加宽新桥相应部位钢筋连接,然后浇注混凝土,使新老桥梁连成整体。
该方案的优点是:加宽桥与原桥形成完整的一体,减少各种荷载(包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等)作用下新老桥连接处的不均衡变形,减小上、下部结构的附加内力。
缺点是:新桥与原桥的上部混凝土梁变形(如混凝土收缩、徐变等)不一致,加宽桥基础沉降大于原桥基础沉降,由此产生的附加内力较大,易造成下部构造的盖梁、墩台连接处产生裂缝;同时上部构造连接处也可能出现裂缝,影响行车、桥面美观性,增加维护工作量。
略论旧桥加宽设计的一些注意事项
略论旧桥加宽设计的一些注意事项1调查及了解旧桥情况1)收集旧桥资料。
主要是收集旧桥的一些设计资料,旧桥的施工图及竣工图,包括旧桥的设计依据规范,旧桥设计荷载等级,旧桥有无通航等级及旧桥上下部结构形式。
2)旧桥现状调查。
旧桥加宽设计应对现状地形进行调查。
摸清旧桥有无加宽条件,主要是旧桥周边一些管道及构筑物分布,是否与旧桥加宽存在空间冲突,或者周边管线及构筑物能否拆迁等,将调查发现的问题及时与建设单位沟通协商,为旧桥加宽布线提供依据。
旧桥加宽设计应对现状交通量进行调查,为划分交通等级提供依据,论证旧桥设计荷载是否满足要求;当旧桥为跨河桥时,还应收集旧桥通航等级,以及向水利或航道部门了解通航等级有无改变等。
旧桥加宽设计应对旧桥现状的质量及运营情况进行调查,旧桥有无开裂或其他质量缺陷,必要时应对旧桥进行安全及质量评估。
由建设单位另委托检测单位对旧桥进行检测,主要包括桥梁调查、质量检测、结构检算、荷载试验、技术状况评定、承载能力鉴定等。
对无质量缺陷及符合承载力要求的桥梁才可进行拓宽设计,对于危桥应拆除重建,确保桥梁安全通行。
2加宽桥设计注意事项2.1加宽桥设置原则1)旧桥加宽中,加宽桥宜采用与旧桥相同的桥型,便于新旧桥接顺。
当旧桥有通航等级时,应向水利及航道部门了解旧桥所属通航地段通航等级有无变更及提高,当旧桥所属河道通航等级有变化时(主要是通航等级提高),这时新旧桥应按分离式设计。
新桥应按新的通航等级布孔,应注意的是,新旧桥桥墩应对孔布置,减小桥墩阻水面积。
当旧桥拓宽因地形情况及其他限制条件无法采用新的通航等级布孔时,应由建设单位会同各部门协商,当取得航道部门同意时,也可按照同旧桥同跨径布孔。
2)在对旧桥进行安全检测后,旧桥在满足结构安全、无质量缺陷的前提下,尽量保留原结构,出现严重损害及威胁安全的结构予以更换。
对于有一定破损,但可通过维修加固满足使用要求的结构进行加固处理;对于完好的结构,予以继续使用。
浅谈高速公路旧桥加宽
近, 也 即与原 桥标 高接 近 , 使拼 接部位 施工 时可 以平
滑顺接 。
1 . 3 收缩 、 徐 变
完成总沉降量的 6 0 %左右 , 以后会越来越小 ; 当桥
梁基 础按嵌 岩桩设 计 时 , 只要 桩底 清底 到位 , 就可 以 有效 减小或 避免 沉降 的发生 。因此 , 如果 地质 允许 , 应 将新 建部 分 的基础 直 接 打 到 岩层 上 , 进 而 避 免沉 降差 的不 利影 响 。如果 地 质 不 允许 , 则应 对 地 基 进 行处 理 , 如 采用 粉喷桩 或碎 石桩 ; 采用加 大新 建部 分 桩径 及桩 长 , 或 者采用 群桩 , 也是 旧桥加 宽 中常用 的
当于二 期横 载产生 的 内力效果 。这样 就能保 证在 拼 接时 , 新 预制梁 ( 板) 在 拼 接 部 位 标 高 与 设 计 值 接
般来说 , 当桥梁基 础按 摩擦 桩设计 时 , 受 限 于
摩 擦桩 的承 载机制 , 基 础 的沉 降是 种必然 , 而且 这种
沉 降 在很长 一段 时 间 内都 会 持续 , 当 然这 种 沉 降 随 时间延 长会 变得越 来越 小 , 最 初 3个 月 内 , 基本 可 以
降低 。
由上可 知 , 在对 高速公路 桥梁进 行加 宽时 , 新 旧 结合 部新浇 注混凝 土 的纵 向收缩会 受到 原桥 既存 结
减少沉降不利影响的方法 。当然预压施工也是一个
实用 有效 的方 法 , 当板 梁架 设完 成 以后 , 在 板梁上 压
重, 在预压力的作用下 , 加 速新建部分沉 降的形成 , 从而有利于抵消基础的不均匀沉降。
构的限制 , 进而也会在原桥既存结构产生附加内力 , 因此设计人 员在 对加 宽工程 进行设 计 时对 此要 进行
关于旧桥加宽设计的探讨
关于旧桥加宽设计的探讨【摘要】:近年来,随着我国经济的快速发展,20世纪建成的很多桥梁交通量适当年限大幅度缩短。
如此可以推算,未来的一段时间内,桥梁加宽是必不可少的一项工作。
,但在实际桥梁加宽的过程中出现了许多前所未有的设计难题,需要不断深入研究,方可加以解决。
本文基于此,对桥梁加宽过程中的设计方法进行了初步研究。
【关键词】:旧桥加宽;设计;计算研究;【abstract 】: as China’s rapid economic growth, make the 20 th century of many of the bridge built of traffic appropriate fixed number of year significantly shortened, in the foreseeable future, it is imperative to widen the bridge, but appeared in bridge engineering widened many new design problem, need to continually theory, combined with the practice, thorough research, to try to solve. This paper based on this, the bridge to widen the process design method was studied.【key words 】: old bridge is widened; Design; Computing research;引言随着我国经济的持续发展,城市车流量不断增多,不少早期建设的桥梁都出现了不能满足城市交通需求的现象,可以预见,在未来一段时间内,对于旧桥的改造和加宽工作势在必行。
现有桥梁中桥面净宽不足是普遍存在的问题,为节省资金,在地基可靠、墩台承载力有余的条件下,对旧桥上部结构进行加宽,不仅可充分利用旧桥承载潜力,而且还会收到良好的技术经济效果。
关于桥梁加宽设计的
关于桥梁加宽设计的探讨摘要:本文阐述了桥梁加宽的原则,并结合工程实例分析对桥梁加宽设计进行了分析探讨,供同行参考。
关键词:桥梁;加宽设计;探讨中图分类号:k928.78 文献标识码:a 文章编号:随着公路建设的不断发展和交通量的持续增长,公路改建项目亦越来越普遍,旧桥拓宽在工程建设中已不可避免。
如何使新旧桥梁能够联合受力,并对旧桥的影响达到最小已是设计中的关键所在。
因此,我们在工程建设中要不断总结,不断改进,不断完善。
1 桥梁加宽的原则桥梁安全事关重大,在对桥梁加宽设计之前,一定要确保老桥能满足预期的使用要求,否则应予以拆除或进行加固处理。
1.1 广泛调查,认真听取管养单位的意见。
规范的管养单位都有较为详尽的桥梁档案,且资料连续,他们的意见应作为基础资料充分考虑。
1.2 对加宽前后设计荷载有差异的,应委托桥梁检测机构进行科学检测评定。
1.3 确定合理的结构形式。
对于上部结构,为避免运营期间由于新旧桥变形不一致而引起的纵向裂缝,设计应尽量采用与旧桥一样的上部结构,尤其新老桥上部结构的刚度不能相差过大。
下部及基础形式选择应考虑施工过程对老桥影响,如避免基础开挖影响老桥稳定等,基础形式应以钻孔桩为首选,如果老桥为重力式墩台,设计时桩位应注意避开老桥基础襟边,并留出安全距离。
同一桥墩可采用左右侧不对称布置桩位,也可以采用独柱墩。
2 数值分析桥梁加宽就是在原桥梁的一侧(或两侧)新建桥梁或将原桥面一侧(或两侧)进行加宽,使行车道得到拓宽,从而满足交通需求。
2.1 工程背景某简支梁空心板桥为 13m,桥面净宽为 8.0m,由于道路拓宽,现要求该桥桥面净宽加宽到净 12m,设计荷载在加宽前后均为公路ⅰ级。
拟采用以下方式进行桥梁加宽:单边加宽,新旧板之间铰接连接;单边加宽,新旧板之间刚接连接;双边加宽,新旧板之间铰接;双边加宽,新旧板之间刚接。
加宽前后的横断面布置见下图 1~图3。
图 1 加宽前横断面图图 2单边加宽前横断面图图 1双面加宽横断面图2.2 建模与计算桥梁是个空间结构,当汽车荷载作用在桥梁某个部位时,其荷载的影响将向周围传递,由空间结构的计算模型求出各截面的内力影响面,按最不利位置加载求出最大设计内力,这是十分复杂的。
旧路拓宽路基变形数值仿真分析
[ 1 】钱 劲松 ,孙 力彤 ,管旭 日.旧路 拓宽差异沉降计算的研 究
兰 州铁 道 学 院 学报 (自然 科 学版 ) 03 2( ) ,2 0 ,2 8 :
91 -94 .
降 的最大值 ,其形状基本呈 “ 勺子 ”形 ;随着填土高度 的增
加 , 曲线 的 形 状 逐 渐 由 “ 勺子 ” 形 向 具 有 单 一 变 化 趋 势 的 曲
利 用有 限元 分析法 可对 旧路拓 宽变 形量 计算及 影 响 因
素 、 路 堤 表 面 沉 降 不 均 匀 曲线 及 其 影 响 因素 进 行 分 析 ,在 旧 路 加 宽 改 造 工程 中 ,随 着 填 土 高 度 的增 加 , 沉 降变 形 显 著 增
大 ,且沉降最大值 点有向拓宽路基外侧移动 的趋势 。地基软
四 、结 语
图 3为不同路基 高度下路 堤表 面沉降沿水平方 向分布曲 线 ,由该图可知 ,路基表面各 点的沉降量都 随填 土高 度增加
而 增 大 。通 过 计 算 还 发 现 ,改 建 路 不 同于 新 建 路 的一 个 明 显
区别 在 于 其 表 面 沉 降 曲线 的形 状 不 同 ,新 建 公 路 的沉 降 也 随
线 过 渡 ,对 于 高 路 堤 路 段 ,这 种 趋 势 更 加 明 显 ,从 旧路 基 端
【 2 1王 斌 .高速 公 路拼 接段 沉 降 变形 特 性 及 地 基 处 理 对 策研 究 【 南京 : 河海 大 学 ,2 0. D. J 04 【 3 】王 园. 半 填 半 挖 式 路 基 病 害数 据 本 构 分 析 研 究 【1 中 国 c. 公 路 学报 ,学 术 交流 论 文 集 ,20 :6 — 7 00 2 6. 【 4 1李 鹏 ,张 敬 ,闰澎 旺.土 工 格栅 加 筋 软基 路 堤 的 有 限元 分
旧路拓宽路基拼接处数值模拟计算分析
旧路拓宽路基拼接处数值模拟计算分析李兄莲【摘要】随着车流量的飞速增长,旧路拓宽已成为工程建设中必须要解决的问题.在拓宽过程中,新旧路基的拼接成为工程建设中的关键问题.通过数值模拟,分析了旧路拓宽过程中,新路基填筑过程中的变形发展过程,同时分别计算了在接缝处未注浆处理和注浆处理路基的变形,研究了新老路基拼接处土工格栅的受力情况.由计算结果表明,台阶+土工格栅拼接法在西北地区的新老路基的拼接中是一种较好的处理方法.【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】路基;旧路拓宽;拼接;变形;数值模拟计算【作者】李兄莲【作者单位】青海岩土工程勘察咨询有限公司,青海西宁 810012【正文语种】中文【中图分类】U4161 工程概况青海省扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程中,填方路基及挖方路基共20.319 km。
路基拼接填筑前,对于填方路基,首先清除原地表30 cm、边坡40 cm表土,由下至上在原边坡上开挖台阶,逐层填筑至路床底后,将既有路基硬路肩和土路肩范围的路床超挖、回填。
拓宽路基填料用隧道石渣或碎石土填筑,其中隧道石渣应进行加工过筛处理(填料粒径:路堤不大于15 cm,路床不大于10 cm)。
路堤压实度提高1%。
为减少路基不均匀沉降,在拼接路基底铺土工格室,在上路床底、下路床铺钢塑格栅。
2 计算模型建立2.1 计算模型根据路基加宽实测的具体相关尺寸数据,在分析路基拓宽模型计算中,数值模拟的模型尺寸如图1所示,图中数值单位为cm。
图1 模型大小示意图为方便运用有限元软件对路基边坡变形等方面进行数值模拟计算,路床以下地层厚度可选取20 m,并在侧边伸出路基边坡约10 m的长度。
旧路基利用部分可选取10 m,路基加宽部分的长度也选取10 m,新老路基搭接部分采用三步台阶搭接方式,每步台阶搭接约0.5 m长度。
由图纸可知,新老路基的结合面处设置了土工格栅,其宽度为4 m。
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旧桥加宽数值模拟探讨
摘要:随着社会经济发展的需要,许多旧路已经不适应高速增长的车流量的需求,需进行拓宽改建,旧路需要加宽的同时,旧桥也需拓宽,由于现行新规范荷载等级及验算要求均较旧规范有一定的修改及提高,按既有的原桥现状能否满足新规范对于结构承载力的要求,需进行详细验算。
关键词:旧桥加宽;数值模拟;承载力验算
方案介绍
某项目沿线有一座右偏角为120度的一孔13m先张简支空心板,原路线全宽16.5m,需拓宽至25m,沿线桥梁均需加宽8.5m,13m先张简支空心板原规范标准板梁高度为55cm,新建部分按新规范标准板梁高为70cm,本文针对加宽后桥梁全桥结构采用梁格法建模,对全桥的承载力进行验算。
推荐方案:原桥上、下部结构全部利用,只新建左幅8.5m宽上部及下部结构,新建下部结构与原桥下部结构齐平,原桥部分桥面通过调整调平层达到设计高程,新旧板之间通过植筋可靠连接;比较方案:原桥下部结构全部利用,上部结构右半幅利用,新建左半幅上部及下部结构,新建下部结构与原桥下部结构齐平,原桥部分桥面通过调整调平层达到设计高程,由于新、旧板铰缝处为中央分隔带,其间可留1cm的缝隙。
两方案综合比较:经济合理的方案为将原桥完全利用,只在左侧新建需加宽部分桥梁,方案图如下:
主要材料指标
模型简介
该模型梁单元数量总计1501个,节点数量:872个。
模型横断面图如下图:
模型横断面图
模型基本理论介绍
该桥右偏角为120度,与正桥相比,斜桥还具有如下特性:(1)沿宽度最大弯矩方向的变化,在边缘处与斜跨方向平行,在板的中央则接近垂直于桥台;(2)靠近钝角处出现上拱弯矩;(3)上部结构承受很大的扭转;(4)钝角角隅处出现较大的反力和剪力;(5)锐角角隅处出现较小的反力,还可能出现翘起。
分析结果
1.反力:在荷载作用下,钝角处反力较大,对于这种宽度大于上部结构跨度的结构,可以降低支座的柔性来调节各个支座反力的大小。
自重作用下各支座反力自重+二期恒载+公路1级车道荷载支座反力
2.挠度:以下两图挠度单位为mm,从下两图看出,旧板挠度与新板相比较大,在新旧桥相接处,板的挠度与其两侧板挠度相比略大,在旧桥加宽后,此桥按公路-Ⅰ级验算得新旧桥相接处跨中最大挠度为+0.9mm,新规范要求最大挠度不超过跨径的1/600,即21.7mm,可知旧桥位移满足现行规范的要求。
自重作用下挠度图长期组合作用下挠度图
3.应力:旧桥按新规范荷载加载,按弹性阶段验算,梁单元跨中下缘仍为压应力,有一定的安全储备,应力验算也可满足现行规范的要求。
弹性阶段组合梁单元上缘应力验算弹性阶段组合梁单元下缘应力验算
结语
通过对同跨径不同梁高旧桥加宽后的桥进行验算后可知:按旧规范设计的13m跨径的空心板满足现行规范移动荷载为公路-Ⅰ级的要求,可完全利用,本结果对于其余跨径的简支空心板也有一定的参考价值。
参考文献:
[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M],北京:人民交通出版社,2001.
[2]汉勃利.桥梁上部结构性能
[3]李满红,肖清亮;浅谈改建公路中加宽桥梁的合理设计[J];东北公路;1994年04期
[4]叶生;旧桥整体加宽中若干问题的研究[D];合肥工业大学;2006年
作者:白延芳
学历:硕士研究生
简历:2002~2006年:就读于石家庄铁道学院土木工程系;2006~2009年:就读于西南交通大学土木工程学院桥梁工程系;2009~现在:西安凯特路桥设计有限公司从事桥梁设计咨询工作。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。