PC连续梁桥悬浇阶段单箱双室腹板
单箱双室箱梁中腹板施工期裂缝成因分析
Ap i a i n o o o i a n t a i g Ra a plc to f Ge l g c lPe e r tn d r
i d a e g o o i a o e a ti e he u ne n a v nc e l g c lf r c s n Xu c ng t n l
准确 的地 质 预 报 。 参考文献 i 理 工 大 学 硕 士 论 文 ,0 8 20 . [ ] 刘 柱 . 质 雷 达 无 损 检 测 隧 道 施 工 质 量 的 图像 分 析 方 法 4 地
[ ] 叶观 宝, 1 宋
[]公路 交通科技 ( 用技 术版 )2 1 ( )6 . J. 应 ,0 0 3 :3 建. 地质 雷达在 公路 隧道 短期地质 超前预报 中 [ ] 欧阳刚 杰. 关 隧道超 前地 质预 报 [ ] 山 西建 筑 ,0 9 3 5 梅 J. 20 ,5 的应用[]勘 察科学技术 ,0 02 )4 . J. 2 1 (0 :9 ( ) 3 4 3 5. 1 : 2 —2
na 桥和 K c I 立交桥腹板 开裂事故进 行 了 1 s 41 ai
1 . 69
分析研究 , 指出早期预应 力箱梁桥 的设计 忽略 了预 应力径 向力对 腹板 的不利作用 _ 。在认识 到这个 问题后 , arn[ 在 2 lJ 3 Clas J 0世纪 t 4 踟 年代对此类 曲线预应力 箱梁 桥的腹板厚度 、 钢束 布置 以及 防崩 钢筋设置等问题进行 了研 究 , 制定 了供设计 使用 的图表 。此后 的
图 1 支座部位截面尺寸 ( 位 : 单 m) 图 2 混凝土温 度、 应 力传感器布置方案
3 裂 缝描 述发 生 类型
2 背 景桥 梁
1 一些 1号块 和 2号块 的中腹板 出现纵 向水 平裂缝 。2 裂 ) ) 桥梁工程上部结构 : ×( ×5 ) 2 3 0 预应力混凝土预制连续 T梁 + 缝长度 5 --2 0c 不 等 , 0on 0 r n 宽度在 0 0 II .2II 左右。3 距底板顶 TT )
大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计
第27卷 第1期 湖 南 城 市 学 院 学 报 (自然科学版) V ol. 27 No.1 2018年1月 Journal of Hunan City University (Natural Science ) Jan. 2018收稿日期:2017-12-14作者简介:吴薇(1986-),女,广州人,工程师,主要从事市政路桥设计.E-mail: 385220439@大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计吴 薇(广东省冶金建筑设计研究院,广州 510080)摘 要:结合钢腹板连续组合箱梁的结构受力特点和混凝土与钢材的连接特点,针对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行了有限元分析,有限元分析模型以红棉大道工程一期主桥为依托,利用商业软件midas ,对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行抗弯计算、抗剪计算,以其有限元计算的数据为基准,揭示了该工程针对大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥的设计的改善方法.关键词:波形钢腹板混凝土组合箱梁;体外预应力;大跨度桥梁;有限元中图分类号:U443 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2018.01.0002 文章编号:1672–7304(2018)01–0007–05Design on Long - Span Single Box Dual Chambers Corrugated Steel WebContinuous Composite Box Girder BridgeWU Wei(Guangdong Metallurgical and Architectural Design Institute, Guangzhou, Guangdong 510080, China)Abstract: Combined the structural force characteristics and the concrete and steel connection characteristics of continuous composite box girder with steel web are investigated, the single box dual chamber corrugated steel web continuous composite box girder bridge is subjected to the finite element analysis. The finite element analysis model is based on the Hongmian Road Project . The composite box girder bridge is subjected to bending calculation and shear calculation by using the commercial software Midas. Based on the data of finite element calculation, the design and improvement method of this project for single box dual chamber corrugated steel web continuous composite box girder with large span is revealed.Key words: corrugated steel web composite concrete box girder; prestress in vitro; long span of the bridge; finite element波形钢腹板混凝土组合箱梁(以下简称为CSW 组合箱梁)是一种新型的、针对桥梁体系的、轻型高强的钢-混凝土组合结构.CSW 组合箱梁可看成是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波形钢腹板三者构成的组合结构,并且充分发挥了钢和混凝土材料的各自特点,利用了混凝土抗压强度高,波形钢腹板抗剪屈服强的材料特性在欧美得到广泛的应用,而在我国也得到逐渐的推广和应用[1-5].众所周知,桥梁设计正往大跨度,轻质高强方向发展,而CSW 组合箱梁就是具备轻质高强特性的构件,所以如何使CSW 组合箱梁跨度增大则成了设计关键问题[1].桥梁的跨度增大,跨中弯矩和支点反弯矩必然会增大,其抗弯,抗剪和抗扭设计则成了技术难点.此外,为了兼顾桥梁的安全性和耐久性,大跨度的CSW 组合箱梁桥也要着重波形钢腹板和混凝土顶板和底板的连接设计[6-8].因此,大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计具备工程研究价值.本文首先以红棉大道工程一期主桥为例子,剖析其主要情况和设计特点,利用商业软件midas ,建立大跨度CSW 组合箱梁桥有限元模型,分析其内力和应力特性,并且对其进行抗弯计算、抗剪计算.以其有限元计算数据为基准,揭示了本工程针对大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥的设计改善方法.1 工程概况1.1 大跨度CSW 组合箱梁桥设计概况红棉大道工程一期(风神立交~西二环高速和顺立交)位于广州市花都区中西部,路线途经新华街、炭步镇,总体呈南北走向,北起风神大道(风湖 南 城 市 学 院 学 报(自然科学版)2018年第1期8神立交),向南依次与工业大道、黄河路(规划)、岐山路、车城大道(规划)、白云六线(规划)、巴江河,港口大道(规划)、水泥厂路、炭中路(规划)等道路相交,终点最后接佛山一环东线的北延长线与西二环相交,全长8.134 km,道路等级为城市快速路,计算行车速度60 km/h;桥梁荷载等级为城-A级;巴江河通航等级为内河三级航道,净空BH=110 m×10 m.主桥为78 m+130 m+78 m大跨度CSW组合箱型连续梁桥,为3向预应力混凝土结构,主梁为分幅式单箱双室截面.主桥布置见图1,CSW 组合箱梁横截面见图2.单幅箱梁顶宽19.25 m,单侧悬臂长度为3.375 m,桥面横坡为单向2%,箱底宽12.5 m,箱底保持水平.墩顶0号梁段长11.6 m,2个“T构”的悬臂各分为12对梁段,单节长度为4.8 m,累计悬臂总长57.6 m.跨中合拢段和边跨合拢段均为3.2 m长,2个边跨现浇梁段各长11.4 m.墩顶处箱梁梁高为7.5 m,高跨比1/17.3,中跨跨中以及边跨现浇梁段梁高均为3.5 m,高跨比1/37.1.箱梁高度按二次抛物线变化;箱梁顶板厚为30 cm;箱梁底板根部厚为100 cm(未含倒角),中跨跨中及边跨现浇段为30 cm,箱梁底板厚也按二次抛物线变化;腹板采用1600型波形钢腹板,箱梁中支点单侧9.1 m范围、边吴薇:大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计第27卷9 支点3.35 m范围内采用混凝土加厚(钢混凝土组合腹板段),以增加抗剪抗扭能力,其厚度按直线渐变.纵向预应力配置了顶板束(T)、底板束(B)、体外束(TW).顶板钢束T0~T4采用22Φs15.2 mm钢铰线,T5~T12采用19Φs15.2 mm钢铰线;边跨底板钢束BB1~BB2采用19Φs15.2 mm的钢铰线,中跨底板钢束CB1~CB8采用12Φs15.2 mm 的钢铰线;边跨顶板钢束BT1~BT2采用19Φs15.2 mm的钢铰线,中跨顶板钢束CT1~CT2采用17Φs15.2 mm的钢铰线.钢绞线标准强度f pk=1 860 MPa,锚下张拉控制应力0.75f pk=1 395 MPa.预应力管道均采用预埋塑料波纹管成形.张拉控制采用张拉力与延伸量的双控体系.箱梁的波形钢腹板采用的体外预应力束体符合国家标准《环氧涂层七丝预应力钢绞线》(GB/T 21073-2007)规定的,每束采用19根15.2 mm钢绞线,外包HDPE护套.其标准抗拉强度f pk=1 860 MPa,延伸率≥3.5%,张拉控制应力=0.65f pk=1 209 MPa.箱梁体外钢束采用专用锚具,性能满足国际预应力协会FIP《后张预应力体系的验收和应用建议》、《体外预应力材料及体系》及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》(JT/T 329-2010)的技术要求[7].箱梁在0#块梁段设1道3 m中横梁,边跨端部各设1道2.3 m的横梁,边跨设置2道横隔板,中跨设置4道横隔板,横隔板厚度为0.5 m.波形钢腹板:采用符合《桥梁用结构钢》(GB/T 714-2008)标准的Q345qC钢;波形钢腹板连续梁顶底板、梁底调平楔形块采用C55混凝土.1.2 大跨度CSW组合箱梁桥连接设计如图3所示,波形钢腹板与混凝土顶板采用Twin-PBL连接,与混凝土底板采用S-PBL键+栓钉连接.其中,上翼缘钢板与上开孔钢板厚度采用20 mm,下翼缘钢板与下开孔钢板厚度采用16 mm,开孔Φ60,孔间距160 mm,上开孔钢板高(a)Twin-PBL连接(b)S-PBL+栓钉连接图3 波形钢腹板与混凝土顶、底板连接示意度为200 mm,下开孔钢板高度为150 mm,顶板贯穿钢筋Φ28,底板贯穿钢筋Φ25;栓钉采用Φ19 mm,长度15 cm.此外,波形钢腹板之间的连接主要有:高强螺栓单面摩擦连接、全断面熔融焊对接连接、搭接连续贴角焊接连接等几种方式,为方便施工设计采用了搭接连续贴角焊接连接的方式,使用螺栓临时固结.2 大跨度CSW组合箱梁桥有限元模型本桥为78 m+130 m+78 m三跨变截面波形钢腹板连续梁桥体系,根据设计图纸的结构布置和施工方法,采用大型空间桥梁有限元计算软件MIDAS CIVIL建立结构有限元分析模型.按主梁对结构整体建模,箱梁取全截面进行计算,不计桥面混凝土铺装与箱梁共同作用,仅作为二期恒载考虑,活载横向分布系数按考虑活载偏心作用的偏心系数法计算,按全预应力混凝土构件设计.全桥共分89个节点,70个单元,有限元离散模型及关键截面示意图见图4.图4 主桥有限元计算模型3 测试结果分析3.1 CSW组合箱梁桥正常使用极限状态根据图5~图8的正常使用极限状态的弯矩剪力结果以及应力计算结果,其验算结果如下.(1)受拉区预应力钢筋拉应力验算.施工阶段扣除短期预应力损失后的预应力钢筋锚固端的最大有效预应力为:pkcon1253MPa0.75f=≤=湖 南 城 市 学 院 学 报(自然科学版)2018年第1期101395MPa;使用阶段扣除全部预应力损失并考虑作用标准值引起钢束应力变化后,预应力钢筋的最大拉应力为:1134MPape pσσ+=≤pk0.65f=1209MPa.因此预应力钢筋最大拉应力满足要求.(2)正截面抗裂验算.所有荷载组合下,主桥主梁的梁底及梁顶均未出现拉应力,因此所有截面均满足全预应力混凝土构件正截面抗裂要求.(3)使用阶段正截面压应力验算.使用阶段最大压应力ck12.58MPa0.5kc ptfσσ+=≤=17.75表示-方向表示-方向表示-方向表示-方向吴薇:大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计第27卷11MPa,满足弹性阶段正截面压应力的使用要求.3.2 CSW组合箱梁桥承载力极限状态计算根据图9和图10的承载力极限状态计算的弯矩剪力结果以及应力计算结果,其验算结果使用阶段正截面抗弯验算:承载能力状态抗弯验算满足规范设计要求.4 大跨度CSW组合箱梁桥设计改善措施(1)采用波形钢腹板箱梁常用的体外预应力方式以满足规范的抗裂计算;(2)采用混凝土加厚波形钢腹板,以增加其抗剪抗扭能力,顶板和底板的混凝土可以采用高强度的混凝土;(3)采用良好的组合结构连接方式,使大跨度CSW组合箱梁拥有良好的整体性,例如PBL+栓钉连接等;(4)已有研究表明,横隔板的增加能够有效减少CSW组合箱梁发生扭转和畸变,因而本工程采用良好横隔板设计.5 结论(1)本CSW组合箱梁桥不仅为大跨度桥梁,还是新型的单箱两室箱梁,其设计要考虑抗剪和抗扭特性;(2)采用混凝土加厚波形钢腹板、良好的组合结构连接方式和横隔板的设计能有效提高CSW 组合箱梁桥的抗剪和抗扭性能,这是尤为重要的设计改善措施;(3)通过本工程针对大跨度CSW组合箱梁桥的设计,满足正常使用极限状态和承载力极限状态的验算.参考文献:[1]刘玉擎. 组合结构桥梁[M]. 北京: 人民交通出版社, 2005.[2]雷峰涛. 波纹钢腹板预应力混凝土箱梁腹板稳定性研究[D].西安: 长安大学, 2011.[3]李宏江, 叶见曙, 万水, 等. 剪切变形对波形钢腹板箱梁挠度的影响[J]. 交通运输工程学报, 2002, 2(4): 17-20.[4]陈宝春, 王远洋, 黄卿维. 波形钢腹板混凝土拱桥新桥型构思[J]. 世界桥梁, 2006(4): 10-14.[5]单成林. 波形钢腹板预应力梁桥体外索参数有限元分析[J].华南理工大学学报: 自然科学版, 2006, 34(4): 5-8.[6]胡华万. 波形钢腹板PC组合箱梁剪切屈曲性能研究[D]. 成都:西南交通大学, 2009.[7]宋建永. 波纹钢腹板体外预应力组合梁力学性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2003.[8]江克斌, 丁勇. 波纹钢腹板组合箱梁桥力学性能研究现状及发展[J]. 钢结构, 2010, 25(12): 1-5.(责任编校:陈健琼)表示-方向表示-方向。
悬浇梁边跨现浇段与合龙段同时施工支架设计与验算
悬浇梁边跨现浇段与合龙段同时施工支架设计与验算发布时间:2022-09-30T01:38:51.746Z 来源:《城镇建设》2022年5月第10期作者:方建创[导读] 大跨径预应力连续箱梁桥采用悬臂施工法,合龙施工是该施工技术的重要组成部分,合龙方案的选取在大跨径桥梁的施工中已成为关键环节方建创广东骏熙建设有限公司广东佛山 528000摘要:大跨径预应力连续箱梁桥采用悬臂施工法,合龙施工是该施工技术的重要组成部分,合龙方案的选取在大跨径桥梁的施工中已成为关键环节。
由于大跨径连续箱梁采用悬臂法施工,且跨径大、连续孔数多,有效地实施施工控制对桥梁施工过程中的结构安全、确保最终大桥的顺利合龙,以及成桥状态的线形和受力情况符合设计要求,是必不可少的。
随着施工阶段的推进,桥梁的结构形式和荷载作用方式等都在不断发生变化。
结构中最终恒载内力与施工合龙的程序有关,不同的施工程序,由于它们的初始恒载内力不同,在体系转换的过程中,由徐变引起的内力重分布的数值也不同。
采用不同的合龙顺序对整个桥梁建设的工期和成本的影响也不同,因此,选择连续梁边跨现浇段与合龙段同时施工的合龙方式至关重要。
关键词:边跨现浇段合龙段同时施工设计验算一、工程概况佛山市季华北路北延线工程(王借岗大桥)为左右两幅桥断面布置,主桥采用预应力混凝土连续箱梁,引桥采用预制简支小箱梁,跨径组合:(3×25m)简支小箱梁+(4×25m)简支小箱梁+(3×25m+32.7m)简支小箱梁+(70m+110m+70m)预应力混凝土连续箱梁桥+(22.7m+3×25m)简支小箱梁+(4×25m)简支小箱梁+(4×25m)简支小箱梁+(4×25m)简支小箱梁。
主桥单幅桥采用大挑臂单箱双室直腹板断面,箱梁结构全宽19.2米,支点梁高6.5米,高跨比为1/16.9,跨中梁高2.5米,高跨比为1/44,梁高按1.8次抛物线变化。
连续梁桥现浇段施工工艺
连续梁桥现浇段施工工艺一、编制及施工依据1、《公路桥涵施工技术规范》“TTJ041-89”、《公路工程质量检验评定标准》。
二、概述1、主桥连续梁“A”现浇段长度为27.835m,梁高2.5m,宽29.5m,截面为双室双箱矩形截面,底板厚25cm,顶板厚22cm,直腹板厚25cm。
除20#墩顶有一道厚1.5m的横隔梁外,其它均无横隔梁。
2、50号混凝土,总计494.2m3。
3、“A”现浇段全部在万能杆件构架上分成6节段现浇(分段见附图(一)),且上下游箱体分开浇灌混凝土,中间留1m宽后浇带。
施工顺序:⑴→⑵,⑶→⑷,⑸→⑹。
4、构架拼装完成底模分配梁安装后应进行压重,压重布置见附图(二),压重顺序按灌注顺序进行,即⑴→⑶,⑷→⑵、⑸段。
各段压重时均应测量构架的纵向各支腿处、各支腿间跨中,悬臂端的变形值;横向每个端面布置5个测点。
总计6个断面,30个测点。
压重合格后方能组织施工。
5、“A”现浇段在20#墩顶设有支座,见“N-G-12”图。
20#墩顶东侧4个GPZ6000SX盆式支座(102×72.5×15cm)。
支座均为双向位移,其纵横向位移量分别为+200mm、+10mm。
支座处主梁底预埋A3钢板□1200×940×40mm。
支座顶面高程偏差+2mm。
支座安装时设置的预偏量,按设计院通知单要求办理。
根据设计“170号”通知单要求,20#墩支座高程的调节量为+10cm,采用钢板抄垫,具体调节量应根据连续梁施工情况,在设计院指导下进行调整。
为调整中跨合拢线型在20#墩顶设有6台800t千斤顶,相应主梁内应配3层钢筋网片。
6、20#墩处设毛勒型伸缩装置,应该注意预留槽及预埋件的安装。
7、20#墩顶主梁两侧与帽梁挡块间各设45×45×30cm橡胶块一块。
三、模板工程1、底模为[10与δ=8mm钢板组成钢模板(利用原墩柱施工模板),模板安装后应密贴不漏浆。
单箱双室斜腹板连续箱梁悬臂浇筑法施工技术
李 健: 单箱双室斜腹板连续箱梁悬臂浇筑法施工技术 的是 三角挂篮 ( 即主桁架为三角形 ) 。挂篮安装分 为以下几个部 分: 主桁 系统 、 走行 系统 、 横梁 、 前 吊挂系统 、 底模 、 内模 、 外侧模 以及锚 固系统见图 4 。 量, 此为经验值。
35 预 应 力 施 工 .
顶板砼。 33 挂 篮 拼 装 .
段 用支架现浇 , 节段用挂 篮悬浇法施 工 ; 其余 合拢 时先 边跨 , 后 中跨 。挂篮为可顺桥 向滑移 的移动式钢模板 ,由于梁高是变化 的, 因此挂篮 的底模 、 模和 内模是 分离式 的 , 侧 以便 于按 设计截
面尺 寸 调 节 。 在悬臂浇筑施工过 程中主墩与箱梁要通过 临时支座 固结形
某 大桥 工程 主桥配跨 为 5 8 + 0r,梁 高最 大处为 0m+ 0m 5 l f 48m, 小为 23m, 桥 向梁顶板设 有半径 为 40 0m 的竖 曲 . 最 . 顺 0 线, 底板为二次抛物线( 中跨 与边跨 的曲线方 程不同 )主桥 的线 , 形 由这两条 曲线拟合 而成 ; 主桥为现 浇预应力钢筋砼箱梁 , 其截 面形式为单箱双室 , 见图 1 。顶 板设 1 %的横坡 , 板横 向水平 . 5 底 设置 ; 中腹板垂 直 , 高边 腹板 斜率为 140 , :. 低边 腹板 为 138 , 6 :. 8 腹板厚为 4 m。全梁共划分为 5 个梁段 , 中 O 5 c 1 其 #段长 90m, , 1 号段 长 2 T 2 6号段长 301,- 1号段 长 35 中跨 和边跨 . I ̄ 5I, .T7l I . m, 合拢段长 20 边跨现浇段长 9 单幅箱梁顶板宽 1 .m, .m, .m。 0 8 底 0
主桥为三不等跨连续梁 , 成桥后受力情况较 为复杂 , 在设 计 时 已根据不 同施工阶段 的实 际受力情 况合理地布设 了纵 、横 和 竖三 向预应力筋 , 施工 时应严格 控制预应力布设位置 , 保证受 力 满足设计 要求 , 免引起 内力重分布影响管定 位采 取 8焊接成 的定位框架 ,0e 8 m一道 ,曲线 段要加密 , 接头用胶条 密封好严 防漏浆 , 浇筑砼之前要用直径 略 小的 P C管穿人 波纹 管中 ,浇 筑时要来 回抽动 ;0m 以内的用 V 4
某桥梁悬浇连续箱梁施工技术研究_0
某桥梁悬浇连续箱梁施工技术研究摘要:近年来,跨越城区及河流的公路及铁路桥梁设计中,悬浇连续箱梁的结构应用广泛,其中部分跨径较小的桥梁采用双向预应力体系,桥梁结构无永久性竖向预应力,使常规的悬浇梁挂篮施工无法利用桥梁本身的竖向精轧螺纹钢进行锚固。
本文以某高架桥跨越暨有道路悬浇箱梁的施工实践,介绍了无竖向预应力悬浇连续箱梁施工的主要技术及施工流程,以供业内同行借鉴。
关键词:无竖向预应力悬浇桥梁施工技术本文以工程项目实践为依托,描述了三角形挂篮用于无竖向预应力悬浇箱梁的设计及连续箱梁的施工流程与工艺,对类似结构桥梁施工技术的研究具有较为现实的指导意义。
1 工程概况全桥左右幅分离设计,孔跨布置为左幅14×30+23.5+(39.5+63+46)+4×30m,右幅14×30+23.5+(46+63+39.5)+4×30m,全桥长712m。
上部结构采用装配式预应力砼连续箱梁及节段悬浇预应力砼连续箱梁。
悬浇段跨暨有城市道路,其孔跨布置为左幅(39.5+63+46)m,右幅(46+63+39.5)m,共计挂篮悬浇6孔。
悬浇段上部结构设计为直腹板变高度连续箱梁,单箱双室断面,单幅桥宽19.85m,0#块长9m,悬臂浇筑节段长度有3m、3.5m 两种,中跨合拢段长2m,边跨合拢段分别长9m、15m。
单墩每侧共计8个节段,1#~8#节段采用挂篮悬臂施工,节段重量111.3t~140.5t。
箱梁设计为双向预应力体系,C50砼,无竖向预应力筋,箱梁底板宽12.85m,翼板宽3.5m,梁高采用2次抛物线变化,支点位置最大高度3.5m,跨中最小梁高2m,腹板厚度为45cm~65cm。
箱梁底板横向保持水平,顶板斜置设置单向2%横坡。
2 临时固结及0#块施工2.1 设计基本情况0#块长9m,桥宽19.85m,中横梁宽2.2m,箱形梁段长3.4m,腹板厚65cm,顶板厚28cm,底板厚28cm~56cm,支点位置梁高3.5m,截面处梁高3.1m,横坡2%,为单箱双室箱梁断面。
悬臂浇筑等截面连续箱梁施工技术探讨
悬臂浇筑等截面连续箱梁施工技术探讨摘要:国内许多大中型桥梁的上部构造采用现浇截面连续箱梁,施工方法各有不同。
本文结合工程实例,介绍了现浇截面连续箱梁支架施工的技术要点。
关键词:桥梁施工;支架现浇;悬臂浇筑中图分类号:u445文献标识码: a 文章编号:1 工程概况某孔桥为5×64m等截面连续箱梁,采用五跨一联。
桥面由左右幅箱梁组成,全宽42.0m,每个箱梁宽度17.5m,单箱双室斜腹板截面,左右幅之间设7m中央分隔带。
全桥共8个0#块,6个中跨合拢段,4个边跨合拢段。
p86#~p88#墩每个墩设置6对t构悬浇箱梁块段,悬臂浇注块段长度全部为4.0m,块段砼最大方量为59.984m3,重149.96t,标准段方量为52.06 m3,重约130.15t。
箱梁中部高3.5m,底宽8.0m,顶宽17.5m,翼板悬臂长3.0m,腹板厚度0.6m。
0#块长14.0m,砼方量为278.2m3,重695.5t。
箱梁采用三向预应力体系。
0#块在墩柱旁搭设临时支架现浇的方式,1#块~6#块段待0#块施工完成后拼装挂篮作为施工平台。
2 临时锚固施工箱梁挂篮悬浇,在挂篮行走及砼施工时极易产生不平衡弯矩,为抵消产生的不平衡弯矩,在各墩0#块各设置64根φ32精轧螺纹钢筋,且用c30砼支座临时支撑,箱梁合拢后将临时锚固拆除,完成体系转换。
3 0#块施工3.1施工支架0#块施工支架采用钢管桩及型钢整体搭设,支架布置形式如下:钢管桩采用φ630×6mm钢管,各0#块顺桥向共布置5排,钢管桩顶标高以下5.0m处,纵、横桥向均设置φ273×6mm钢管平联,且第1、2、4、5各排每两根钢管桩之间跨中均设置φ273×6mm八字斜撑,以减小钢管顶承重梁有效跨径,保证支架结构整体稳定性。
钢管桩上焊牛腿,横桥向布置4排2hn346承重型钢,承重型钢上纵桥向布置i28a分配梁。
支架平面布置如下图所示:3.2模板外模板全部采用钢板加工制作。
单箱三室波形钢腹板PC连续箱梁桥监测技术
2012年12月上第41卷第378期施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY11单箱三室波形钢腹板PC 连续箱梁桥监测技术马磊,万水(东南大学交通学院,江苏南京210096)[摘要]为了解多室箱波形钢腹板箱梁的力学性能,在施工及运营阶段对某单箱三室波形钢腹板PC 连续箱梁桥控制截面的应变及标高进行监测。
结果表明,预应力钢筋张拉后控制截面应力及标高与拆架后吻合。
计算波形钢腹板PC 连续箱梁桥活载效应时,应选用合理的内力增大系数值来计入偏心荷载对截面内力的影响。
波形钢腹板PC 连续箱梁桥中的温度应力超过了活载应力,成为设计控制因素。
去除温度梯度、沉降、混凝土收缩徐变、预应力损失等因素影响产生的应力,运营阶段应力与竣工时应力相当。
[关键词]桥梁工程;连续箱梁桥;波形钢腹板;监测;试验[中图分类号]TU756.42;U448.216[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2012)23-0011-04Monitoring Technology of PC Continuous Box-girder Bridge with One-boxand Three-room Corrugated Steel WebsMa Lei ,Wan Shui(School of Transportation ,Southeast University ,Nanjing ,Jiangsu210096,China )Abstract :In order to investigate the mechanical properties of girders with multiple-room corrugated steel webs ,the stress and elevations in the control sections of a PC continuous box-girder bridge with corrugated steel webs were monitored during the construction and service phases.The results show that ,the stress and elevations in the control sections after the pre-stressing of the reinforcements are the same with those after the scaffold removing.Reasonable amplification factors should be introduced to account for the effect of loading eccentricity in the calculation of the live load effect.Thermal stresses in PC continuous box-girder bridge with corrugated steel webs are more significant compared to live load stresses and become the control load in design.When excluding the stresses caused by temperature gradient ,settlement ,concrete shrinkage and creep ,the stress during service is very close to that after construction.Key words :bridges ;continuous box girder bridges ;corrugated steel webs ;monitoring ;testing[收稿日期]2012-03-06[基金项目]国家自然科学基金项目(50078014);河南省交通运输厅科技项目(2010P247);江苏省交通科学研究计划项目(2011Y07)[作者简介]马磊,博士研究生,E-mail :20010520@163.com 波形钢腹板PC 组合箱梁桥的研究[1-7]目前主要集中于单箱单室桥,对多室波形钢腹板PC 组合箱梁桥的研究还不多见。
单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁节段悬浇施工技术
段混凝土强度达到 C20 时,混凝土抗拉强度设计值为 1.06MPa,远大于钢腹板吊装时混凝土产生的极限拉 应力,说明钢腹板的超前安装,可以选择在混凝土强 度达到 C20 以上时进行。
横隔板的设置,会增加箱梁的抗扭刚度,使得主 梁在有偏心荷载作用下,主梁不易产生较大的扭转变 形。针对箱梁横隔板施工与当前节段的模板构造空间 占位相冲突,采取横隔板滞后 2 个节段施工的措施。 实际施工时,当出现偏心荷载时,主梁的扭转变形加 大,使得主梁顶、底板应力发生变化,故在进行横隔板 滞后 2 个节段施工的可行分析时,在滞后 2 个节段有 横隔板和滞后 2 个节段无横隔板的有限元实体模型 中,分别计算 10t 偏载作用时,顶、底板的结构响应。 受力采用 midas civl 有限元软件进行建模受力分析。
滞后 2 个节-0.8 Nhomakorabea-1.4
-2.4
-4.0
段有横隔板
滞后 2 个节
-0.3
-1.1
-2.4
-4.8
段无横隔板
差值
0.5
0.3
0.0
-0.8
无强度 0.44 -0.42 0.018 -0.044 0.010 -0.042 -0.035
滞后 2 个节段顶、底板纵向应力汇总表(单位:MPa)
表3
1# 腹板位置 2# 腹板位置 3# 腹板位置 4# 腹板位置
单箱多室波形钢腹板 PC 组合箱梁节段悬浇施工技术
谢广恕 (中铁四局集团市政工程有限公司 ,安徽 合肥 230041)
摘 要院波形钢腹板 PC 组合箱梁桥因将钢材的力学特性良好 的应用于混凝土结构中,使得该型桥梁具有结构轻量化、预应 力效率高、腹板抗剪强度大、造型美观等优点,从而得到了广泛 的应用。该桥独特的组合结构使各构件受力清晰,这也充分发 挥了材料的应力特性。同时,避免了传统全截面预应力混凝土 桥梁腹板易产生斜向裂纹和跨中挠度不断增大的缺点。
公路桥梁中PC连续梁悬臂浇筑施工工艺
2 ) 在墩顶梁段对悬 臂挂篮实施安装 , 依次从两侧 向合拢前
段 实 施 分 段浇 筑 。
3 ) 在墩顶托架或落地支架上对边跨现浇段实施浇筑。 4 ) 在用挂篮改装的简支 吊篮上对合拢段进行浇筑 , 结合设 计要求对分跨合拢顺序进行应用 。若墩梁出现 固结 , 则 临时支 座的浇筑和盆式橡胶支座的安装工序无需实施 。
土
按照承台尺寸 、 墩身 高度 以及地 形情况 在承台 、 墩身或 地 面上分别对托架实施支 承。可运用军用 墩 、 贝雷桁架 、 万能 杆 件以及钢管对落地支架实施 拼装。运用万 能杆件 拼装或型 钢
焊 接 的方 式 对 墩 身 托 架 进 行 拼 装 。 根 据 拼 装 挂 篮 的 实 际 需 求
墩 梁 临 时 固结 进 行 运 用 。
临时支座设置的作用 是在施 工过程 中对墩 梁实施 临时 固 结, 对施工过程 中由于两侧 不平衡从 而产生 的弯矩进 行承受 , 通 常运用 C 4 0混凝土作为临时支座 , 在墩帽中对锚 固钢筋 向梁
底 实 施 预 埋 。在 混凝 土 支 座 中 层 对 l 0~2 0 e m 厚 的 夹 有 电 阻
行安放 , 并 检算托架上 的强度 、 挠度及稳 定性 。为 了减 少非 弹
性变形 , 应运用焊接的方式对托架节点进行连接 。在对底模进 行卸落时 , 对立柱进行割断即可 , 具有方便施工 的优势。 2 ) 落地支架 的设置 。在承台上对临时支架支承进行 设置 , 按照标准间距 , 采用万能杆件对落地支架实施拼组 。 3 ) 临时支架 的固结操作 。采 用? 昆 凝土对方 形钢柱 或大直 墩侧基础顶面所预埋 的大螺栓对 钢柱底部 实施锚 固。在柱顶 对托盘进行设置 , 连接托盘 、 墩顶预埋 的临时 支座钢板 与锚 固 大螺栓 , 促使 T梁结构 的抗倾覆系数得到增强 。要求临时支墩
高速公路桥梁连续刚构挂篮悬浇段施工技术
/THESIS论文244高速公路桥梁连续刚构挂篮悬浇段施工技术陈跃先(保利长大工程有限公司,广东 广州 510620)摘要:本文以仙村特大桥为工程实例,从挂篮的选择、挂篮试压及箱梁悬臂施工工艺等方面对连续刚构挂篮施工技术进行探讨,重点对箱梁悬臂具体施工各阶段工艺进行分析,以期为相关工程提供参考。
关键词:高速公路桥梁;挂篮;箱梁;钢筋一、工程简介仙村特大桥主桥上部结构采用(65+110+65)m预应力混凝土连续刚构,主梁采用C55混凝土,0号、1号块梁段为钢管柱支撑现浇,2号~14号梁段采用挂篮悬臂浇筑,采用梯形挂篮施工,大桥主桥采用单箱双室截面,箱梁采用分离式双箱,每幅桥面为预应力混凝土单箱双室直腹板断面,顶宽23.1m,底宽15.4m。
箱梁根部梁高6.5m,跨中及合龙段梁高为2.8m,0号块箱梁底板厚度为110cm,箱梁根部底板厚度为80cm,合龙段底板厚度为32cm,期间底板厚度按2.0次抛物线变化,箱梁顶板厚度0号块为50cm,其余为30cm;箱梁腹板厚度0号块为80cm,1号块~6号块为80cm,7号块为80cm~65cm,8号块~11号块为65cm,12号块为65cm~50cm,其余梁段为50cm。
二、挂篮的选择由于该桥挂篮施工上跨广深铁路,挂篮移动需受铁路封锁窗口点影响,一般窗口点为120min,为提高挂篮前进速率和稳定性,结合其他同类型桥施工中所取得经验,采用4对轻型梯形挂篮进行箱梁悬臂浇筑施工。
挂篮总重80.4t(包括模板系统),主要由主桁承重系统、底篮及悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等几个部分组成,如图1所示。
挂篮桁架高2.3m,可灌混凝土的长度4.5m,前上横梁长23.5m,两主桁架片通过类似贝雷片的型钢连接而成,轨道长10.0m(4.0m+6.0m),外模架采用10号槽钢组合,外模板采用钢模系统,设置外导梁,保证顺畅行走。
内模采用桁架支撑,每个箱室设置2道内导梁,以便保证内模的前移。
悬臂浇筑施工PC连续箱梁零号块空间应力分析
悬臂浇筑施工PC连续箱梁零号块空间应力分析悬臂浇筑施工PC连续箱梁零号块空间应力分析随着城市建设的不断发展和交通网络的不断完善,大跨度桥梁的建设越来越受到关注。
PC连续箱梁是大跨度桥梁中常用的一种梁型结构,其应力分析对于保证桥梁的安全运行至关重要。
本文将以悬臂浇筑施工中的PC连续箱梁零号块为例,对其空间应力进行分析。
在悬臂浇筑施工中,梁体的自重和浇筑过程中的混凝土的巨大荷载会给梁体带来较大的应力。
首先,我们需要了解零号块的几何参数,包括梁体的横截面形状、尺寸,以及预应力筋的布设情况。
根据设计图纸和计算数据,我们可以得到零号块的具体参数。
在悬臂浇筑过程中,混凝土的浇筑过程是分层进行的,每一层浇筑完后需要经过一定的养护时间,使其达到足够的强度才能继续浇筑下一层。
因此,在分析空间应力时,我们需要考虑在不同施工阶段及养护期间对应力的影响。
悬臂浇筑施工中,梁体的应力主要来自自重和外部加载。
由于零号块是悬臂浇筑施工中的第一块梁段,其上部裸露在外,受到自重载荷的作用。
当一层混凝土浇筑完成后,其上一层已经达到了足够的强度可以支撑自身的重量,因此每一层的浇筑对下一层的影响较小,主要是自重荷载的影响。
在零号块的浇筑过程中,混凝土的水泥浆体通过管道输送至悬臂浇筑中心的施工位置。
在浇筑过程中,混凝土的重量、体积和流动性会对梁体产生一定的压力,并在养护期间逐渐释放。
这些外部荷载同时作用于梁体的上表面和侧表面,使得梁体产生了复杂的应力分布。
而在悬臂浇筑施工过程中,零号块的另一侧则是悬垂状态,即受拉应力较大,梁体的压应力主要集中在浇筑侧的上表面和侧表面。
这种不均衡的应力分布对梁体的结构性能和稳定性产生了重要影响。
为了保证零号块在悬臂浇筑过程中的安全施工,我们需要进行结构强度计算和应力分析。
通过建立合理的数学模型,采用有限元分析等方法,可以计算出零号块在不同阶段的应力分布情况以及最大应力点的位置和数值。
在分析过程中,我们还需要考虑梁体的材料特性、预应力筋的设计和布设情况,以及悬臂浇筑中的施工工艺和安全措施等因素。
双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析
双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析随着社会经济的发展,人们对于桥梁的要求也越来越高。
作为交通运输的重要组成部分,桥梁的安全性和质量至关重要。
在设计和建造桥梁时,准确分析桥梁的扭转特性是确保桥梁稳定性的关键。
本文将对双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性进行分析。
首先,我们来详细介绍一下双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的结构形式。
该桥梁采用双箱单室结构,每个箱体内部为单室结构,并且采用波形腹板设计。
波形腹板的设计有很多优点,比如可以提高桥梁的自重、抗侧倾刚度以及整体刚度,减小桥梁的挠度等。
此外,钢箱-混凝土组合梁的结构形式充分发挥了钢材和混凝土的优点,使桥梁具有较好的整体性能。
接下来,我们开始对该桥梁的扭转特性进行分析。
扭转是指在双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥受到外力作用时,桥梁产生的旋转变形。
扭转会导致桥梁变形甚至破坏,因此对于该特性的分析是非常重要的。
首先,我们可以通过有限元分析对桥梁的扭转特性进行模拟。
有限元分析是一种常用的结构分析方法,可以很好地模拟和预测结构的响应。
通过建立该桥梁的有限元模型,并施加扭矩荷载,可以得到桥梁的扭转响应和变形情况。
其次,我们可以通过理论计算方法对桥梁的扭转特性进行分析。
我们可以使用梁理论中的截面扭转常数和截面抵抗矩来计算桥梁的扭转刚度。
同时,我们还可以通过应变能法来计算桥梁的扭转刚度和扭转角。
最后,我们还可以进行现场实验来验证桥梁的扭转特性。
通过在实际桥梁上施加扭矩荷载,并通过测量得到桥梁的变形和响应情况,可以验证理论计算和有限元模拟的准确性。
通过对双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性进行分析,可以帮助我们更好地理解桥梁的结构行为。
同时,在设计和施工阶段,也可以通过这些分析结果来优化桥梁的结构,提升桥梁的安全性和稳定性。
总之,在现代桥梁设计和建造中,对桥梁的扭转特性进行准确的分析非常重要。
悬浇PC连续刚构桥有限元分析
悬浇 PC连续刚构桥有限元分析摘要:本文选取阳江市某市政桥梁工程跨河连续刚构桥作为研究对象,采用桥梁三维分析软件MIDAS建立计算模型进行空间杆系分析。
计算结果表明,其施工、使用阶段的混凝土压应力和拉应力以及预应力钢筋的拉应力,桥梁使用阶段承载能力、截面抗裂以及挠度验算等均能满足相关规范要求。
计算结果及其选取的计算模型、计算参数、计算荷载、荷载组合和验算过程等可供相关设计、施工管理人员借鉴和参考。
关键词:悬浇PC;连续刚构;有限元分析一、桥梁工程概况阳江市某跨漠阳江大桥为35m+55m+35mPC连续刚构桥,总长125m,边中跨比0.636。
主梁细部结构尺寸、预应力和普通钢筋布置如下。
(一)主梁细部结构尺寸。
箱梁顶板宽12.5m,底板8.5m。
根部梁高3.4m,跨中梁高2.0m。
梁底曲线按1.8次抛物线变化。
顶板厚度0.25m,边跨腹板厚从边跨端部至主墩顶呈0.9m~0.45m~0.75m变化,中跨腹板厚呈0.75m~0.45m~0.75m 变化。
根部、跨中底板厚度分别为0.9m、0.22m,变化规律同梁底。
图1-1 主梁横断面图(二)预应力和普通钢筋布置。
顶、底板纵向预应力采用高强度低松弛钢绞线、大吨位预应力钢绞线群锚体系(17φj15.24),纵向预应力筋含筋率为43.13 kg/ m3。
箱梁普通钢筋种类HRB400,顶板、腹板和底板采用Ф16、Ф12钢筋,间距15cm布置;箍筋采用Ф16钢筋,纵向20cm间距布置,其中主墩根部梁段采用Ф16箍筋10cm间距布置。
二、计算模型、参数及荷载组合(一)计算模型纵向计算采用桥梁三维分析软件MIDAS进行空间杆系分析。
按照设计图中施工流程图的施工顺序进行结构离散,全桥共划分为63个单元、3个施工阶段。
计算模型图见图2-1所示,施工阶段划分如下:下部施工→0号块-7号块施工→边跨现浇→边跨合拢→拆支架→中跨合拢→桥面铺装、防撞栏施工→成桥十年。
图2-1 计算模型图(二)计算参数1、主要构件材料及性能。
单箱单室波形钢腹板桥梁波腹板安装施工工法(2)
单箱单室波形钢腹板桥梁波腹板安装施工工法单箱单室波形钢腹板桥梁波腹板安装施工工法一、前言单箱单室波形钢腹板桥梁波腹板安装施工工法是一种用于钢腹板桥梁施工的工艺方法。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点该工法的特点包括简单、快捷、安全可靠。
通过合理的施工工艺和措施,可以实现钢腹板桥梁波腹板的准确安装,保证施工质量和工期。
三、适应范围该工法适用于单箱单室波形钢腹板桥梁的施工,如公路、铁路等各类桥梁工程。
四、工艺原理通过分析采取的技术措施,该工法的工艺原理主要包括以下几点:1. 在施工前,需要对桥梁设计参数进行细致计算和准备,确保施工过程中的准确性。
2. 针对不同的桥梁形式,采取合适的安装方法,包括单边安装、双边同时安装等。
3. 在施工过程中,采取适当的支撑措施,确保桥梁结构的稳固性和安全性。
4. 通过细致的测量和调整,保证波腹板的准确安装,满足设计要求。
五、施工工艺施工工艺包括以下几个阶段:1. 桥梁基础施工:包括基础的挖掘、清理、灌注等工序。
2. 钢腹板制作:将预制的波腹板加工成合适尺寸和形状。
3. 波腹板安装:根据设计要求和技术措施,进行波腹板的安装工作,包括调整位置、连接定位等。
4. 支撑工作:为桥梁结构提供支撑,以保证施工期间的稳定性和安全性。
5. 完善施工:包括螺栓连接、焊接、涂装等工作,以使桥梁结构完整。
六、劳动组织根据工艺流程,施工需要配备合适的劳动力,包括工程师、技术员、操作工人等。
各个工种的分工合理,保证施工顺利进行。
七、机具设备施工过程中需要使用的机具设备主要包括吊车、起重机、焊接设备、涂装设备等。
这些设备的选用应符合施工工艺的要求,并保证其性能和使用方法的正确性。
八、质量控制为了保证施工过程中的质量,需要采取一系列控制方法和措施,包括材料的检测和选择,工艺的合理安排,施工过程的监督和检验等。
PC连续梁桥悬浇阶段单箱双室腹板
PC连续梁桥悬浇阶段单箱双室腹板 预应力钢束空间效应分析杨昀1 李武龙2(1.交通部公路科学研究所;2.河海大学工程力学系)摘 要 某预应力混凝土变截面连续梁桥,主梁为单箱双室箱梁,采用挂篮悬臂浇筑施工,本文采用BridgeKF2.0有限元软件对箱梁腹板进行局部分析,得知不张拉竖向预应力筋而继续悬臂挂篮施工,容易造成腹板下部出现裂缝。
关键词 箱形梁 BridgeKF 腹板 裂缝一、概 述预应力混凝土箱梁以其价廉、美观、抗弯扭性能好等优点在桥梁工程中得到到广泛应用,但箱梁桥普遍出现跨中下挠和箱梁裂缝。
近年来,国内对大跨连续箱梁梁桥腹板竖向预应力钢束空间效应研究日渐关注。
目前的研究主要通过三维有限元程序实体建模,计算分析腹板竖向钢束预应力作有的竖板竖向应力分布规律,认为腹板竖向钢束张拉与否是致使腹板混凝土产生裂缝的主要原因。
本文介绍的案例是一座跨径布置为60+60+60m 三跨预应力混凝土连续梁桥,采用C55混凝土,主桥分成上、下行两幅,每幅均为独立的单箱双室斜腹板断面。
箱梁顶宽为18.55m ,底面宽为9m ,翼缘板悬臂长度为3.75m 。
翼缘板端部厚为0.2m 、根部厚0.6m ;底板厚度是二次抛物线变化,其中支座附近是0.75m ;腹板厚度0.6m ,跨中设有横隔板,见图1。
该桥主梁采用挂篮悬臂施工,悬臂浇筑节段按长度3.5,2.0,3.5,3.5m 划分。
80×2080×2080×2080×201855206087.1508787.120507560598.641.360606075375102.5900102.537520017566.1150156.415060150156.415066.1175200150×34150×40150×40150×34图1 箱梁1号块截面(单位:cm )二、箱梁腹板的受力特点箱梁腹板在荷载作用下,腹板上任一点的应力状态见图2,一般情况下有2σ=0,即箱梁腹板处于平面应力状态,该点主应力可表示为;()()223,142121τσσσσσ+-±+=y xy x(b)¦ 1¦ 3¦ y¦ xdxdyz o(a)z yx图2 箱梁腹板应力状态其实,除与活载直接接触的顶板局部外,箱梁各板件均在其自身平面内处于二向应力状态。
悬臂施工波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的设计研究的开题报告
悬臂施工波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的设计研究的开题报告【摘要】波形钢腹板PC组合连续箱梁桥是一种常见的斜拉桥形式,具有结构轻,施工快等优点。
本课题旨在研究悬臂施工波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的设计方法和施工工艺,通过分析桥梁的荷载、自重大小和桥墩位置等影响因素,确定波形钢腹板梁的尺寸和截面形状。
此外,还将探讨波形钢腹板梁的现场拼装和施工过程中出现的问题及解决方法,并对桥梁的工程质量和安全性进行评估。
【关键词】波形钢腹板,PC组合连续桥梁,悬臂施工,设计方法,施工工艺【引言】随着国民经济的快速发展,城市化进程加速推进,公路交通已成为社会经济发展的重要保障。
而波形钢腹板PC组合连续箱梁桥是一种施工简单、耐久性强的桥梁形式。
为了更好地发挥桥梁的作用,提高其工程质量和安全性,研究悬臂施工波形钢腹板PC 组合连续箱梁桥的设计和施工方法具有重要意义。
【研究内容】1. 桥梁荷载及自重计算通过对桥梁荷载进行分析,确定桥梁的荷载标准和设计要求。
同时,对桥梁的自重进行计算,以便为波形钢腹板的设计提供数据支持。
2. 波形钢腹板梁的设计通过分析桥梁的荷载大小、自重大小和桥墩位置等因素,确定波形钢腹板梁的尺寸和截面形状,利用有限元软件进行模拟计算,以确保波形钢腹板梁的结构强度和稳定性。
3. 梁体现场拼装对于较大跨径的桥梁,需要进行现场拼装。
因此,在设计中需要考虑拼装的过程,确定拼装方式和工艺,以确保拼装质量和安全。
4. 悬臂施工工艺的研究悬臂施工是波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的一种常见施工方式,而悬臂施工的安全性和有效性直接影响桥梁工程的成功。
因此,本研究将探讨悬臂施工工艺、工具和技能要求,以及对悬臂施工过程中出现的突发事件的处理方法。
5. 工程质量和安全性评估在完成桥梁设计和施工后,需要对其工程质量进行验收和评估。
本研究将以桥梁的工程质量和安全性为评估标准,对悬臂施工波形钢腹板PC组合连续箱梁桥进行评估。
【预期成果】通过本研究,预计可以得出以下成果:1. 描述波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的设计方法和施工工艺。
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PC连续梁桥悬浇阶段单箱双室腹板 预应力钢束空间效应分析杨昀1 李武龙2(1.交通部公路科学研究所;2.河海大学工程力学系)摘 要 某预应力混凝土变截面连续梁桥,主梁为单箱双室箱梁,采用挂篮悬臂浇筑施工,本文采用BridgeKF2.0有限元软件对箱梁腹板进行局部分析,得知不张拉竖向预应力筋而继续悬臂挂篮施工,容易造成腹板下部出现裂缝。
关键词 箱形梁 BridgeKF 腹板 裂缝一、概 述预应力混凝土箱梁以其价廉、美观、抗弯扭性能好等优点在桥梁工程中得到到广泛应用,但箱梁桥普遍出现跨中下挠和箱梁裂缝。
近年来,国内对大跨连续箱梁梁桥腹板竖向预应力钢束空间效应研究日渐关注。
目前的研究主要通过三维有限元程序实体建模,计算分析腹板竖向钢束预应力作有的竖板竖向应力分布规律,认为腹板竖向钢束张拉与否是致使腹板混凝土产生裂缝的主要原因。
本文介绍的案例是一座跨径布置为60+60+60m 三跨预应力混凝土连续梁桥,采用C55混凝土,主桥分成上、下行两幅,每幅均为独立的单箱双室斜腹板断面。
箱梁顶宽为18.55m ,底面宽为9m ,翼缘板悬臂长度为3.75m 。
翼缘板端部厚为0.2m 、根部厚0.6m ;底板厚度是二次抛物线变化,其中支座附近是0.75m ;腹板厚度0.6m ,跨中设有横隔板,见图1。
该桥主梁采用挂篮悬臂施工,悬臂浇筑节段按长度3.5,2.0,3.5,3.5m 划分。
80×2080×2080×2080×201855206087.1508787.120507560598.641.360606075375102.5900102.537520017566.1150156.415060150156.415066.1175200150×34150×40150×40150×34图1 箱梁1号块截面(单位:cm )二、箱梁腹板的受力特点箱梁腹板在荷载作用下,腹板上任一点的应力状态见图2,一般情况下有2σ=0,即箱梁腹板处于平面应力状态,该点主应力可表示为;()()223,142121τσσσσσ+-±+=y xy x(b)¦ 1¦ 3¦ y¦ xdxdyz o(a)z yx图2 箱梁腹板应力状态其实,除与活载直接接触的顶板局部外,箱梁各板件均在其自身平面内处于二向应力状态。
因此,要确切分析箱梁的受力特性,就要精细考虑上述因素的空间分析方法。
三、单元选择根据要求,选择单元应满足如下要求,能整体计入竖向预应力效应。
梁格单元或曲梁单元能够计算纵向和环向预应力效应,不能计入竖向预应力。
从理论上讲,只有应用实体单元模拟连续刚构桥才能真正做到仿真分析。
本文用交通部公路科学研究所研发的桥梁三维预应力空间分析系统BridgeKF2.0进行计算。
BridgeKF 系统是一个有限元综合分析系统。
它的核心单元采用空间8节点实体单元,可以有效地模拟各种复杂结构,如空心板、 T 梁、箱梁及横隔板、加腋部分;如三叉结构、锚碇等。
BridgeKF 系统的特点是专业性强,尤其是结构预应力分析,无论建模还是计算均能体现桥梁结构的特殊要求,如预应力与结构耦合作用机理,比现有程序、系统的处理方法更接近于实际情况。
应该说,结构预应力(三向)分析是BridgeKF 系统的主要特点,是该项目的主要创新之处。
此外,实体单元可以分阶段计算预应力也是BridgeKF 系统的特色。
实体单元 (图3)的坐标变换式为:∑∑∑======818181i ii i ii i ii z N z y N y x N x图3 8结点单元其中形函数:(i =1,……,8 )式中;x i 、y i 、z i 为结点i 处的整体坐标,ξi 、ηi 、ζi 为结点处的局部坐标。
BridgeKF 软件里面这种实体单元中允许包含了混凝土和钢束两种材料单元。
把这两种ξηζ )1)(1)(1(81ζζηηξξi i i i N +++=单元的刚度矩阵加以组合,即得到钢束混凝土单元的刚度矩阵。
即[][]gh k k k +=][式中:][k 为钢束混凝土单元刚度矩阵,][h k 为混凝土单元刚度矩阵,][g k 为钢束单元刚度矩阵。
设混凝土单元中包含有一根钢束单元,两端点的编码为i 和 j , 如图4 所示。
以钢束方向为x '轴建立局部坐标系(z y x ''',,),它们与整体坐标系(x ,y ,z )的坐标变换矩阵为 其中,),cos(j i j i x x '='α图4 包含钢束的混凝土单元通过推导得到钢束的附加刚度矩阵:这里的[]B 矩阵如下:[]22111111(ln )()N N N N N NB l lm ml m mn x y z x y z⎡∂∂∂∂∂∂=++++⎢∂∂∂∂∂∂⎣ 2111()N N Nnlnm n x y z⎤∂∂∂++⎥∂∂∂⎦其中,l ,m ,n 为方向余弦,即为矩阵[]T 中的第一行元素,A ,E 分别为钢束的面积和弹模。
ξ'是沿钢束方向的局部坐标。
四、局部空间分析为确定裂缝与施工过程的关系,对该桥进行局部受力分析。
采用BridgeKF2.0有限元空x ′y ˊz ˊ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡='''''''''332313322212312111][αααααααααT ξ'=⎰-d h B AE B k T g 11][][][222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂=ξξξz y x h间分析软件进行分析。
分析腹板下部的竖向应力与主应力。
竖向预应力钢筋分布在3个腹板中,每个腹板两排,每隔0.5m布置作用点;同时,中间腹板竖向预应力为直筋,边侧腹板竖向预应力为斜筋。
混凝土用实体单元来模拟,输入各项实际参数(包括预应力参数),并考虑预应力损失。
建立主桥0~3号块模型,0号块墩底固结。
模型如下图(图5)所示;单元横截面划分如下图6所示,预应力布置如下图7所示。
图5 实体单元模型图6 截面剖分单元图图7 预应力筋布置荷载(1):结构自重;荷载(2):挂篮荷载(每室两侧各400KN);荷载(3):张拉竖向预应力粗钢筋;荷载(4);顶板升温20度,底板和腹板温度不变。
对荷载进行组合,得到如下荷载工况:工况1,荷载(1);工况2,荷载(1)+荷载(2);工况3,荷载(1)+荷载(4);工况4,荷载(1)+荷载(2)+荷载(3);工况5,荷载(1)+荷载(2)+荷载(4)。
本文采用实体单元模型,对某变截面单箱单室连续梁桥通过BridgeKF2.0软件进行分析计算。
不同荷载工况的计算结果见下表1所示,由于腹板下部应力最大,取腹板最下部结点为取值点。
表1 BridgeKF2.0软件计算分析结果(Mpa)工况中腹板(中侧)中腹板(外侧)最大竖向应力最大主应力最大竖向应力最大主应力1 0.08 0.22 0.12 0.262 1.29 1.36 1.65 1.763 0.28 0.98 0.24 1.054 0.43 0.59 0.55 0.775 -0.45 0.79 -0.64 0.75工况边腹板(中侧)边腹板(内侧)边腹板(外侧)最大竖向应力最大主应力最大竖向应力最大主应力最大竖向应力最大主应力1 0.02 0.14 0.1 0.2 -0.05 0.122 0.58 0.65 1.76 2.03 -0.36 -0.073 0.02 0.95 0.64 1.47 -0.6 0.564 -0.45 0.12 0.9 1.16 -1.37 0.15 -0.8 0.63 -0.13 1.13 -1.52 0.28从以上结果可以看出:(1)在结构自重与升温20度的共同作用下,3号节段腹板下部的竖向应力会出现拉应力,中腹板为0.28Mpa,边腹板为0.64Mpa;最大主拉应力值,中腹板为1.05Mpa,边腹板为1.47Mpa。
根据规范要求,该桥混凝土抗裂验算,在短期效应组合下,拉应力允许值为1.37Mpa。
可见,结构自重与温度变化的相互作用致使下部出现裂缝的可能性很小,但在边腹板下部可能会出现裂缝,。
(2)未张拉竖向预应力筋而继续施工,在自重与挂篮后锚力的相互作用下,3号块腹板下部出现竖向拉应力,中腹板最大值为 1.76Mpa;边腹板最大值(内侧主拉应力)为2.03Mpa;超出规范限值。
可见,未张拉竖向预应力筋而继续施工是致使腹板内侧出现斜裂缝的最大原因。
(3)若张拉竖向预应力后,才继续悬臂挂篮施工,并考虑预应力损失,但结果表明,3号块中腹板竖向应力最大值为-0.45Mpa;边腹板主拉应力内侧最大值-0.13Mpa,外侧受压-1.52Mpa;在规范允许的范围之内。
而中腹板主拉应力最大值为0.79Mpa;边腹板主拉应力内侧最大值1.13Mpa;外侧为0.28Mpa;也在允许的范围之内。
从而进一步确定,未张拉竖向预应力而继续施工是不合理的,会致使裂缝的出现。
五、结论与建议通过空间效应分析可知,不张拉竖向预应力筋而继续悬臂挂篮施工,是造成腹板下部出现斜裂缝的最大原因。
建议;(1)须先张拉前一块的竖向预应力,才能移动挂篮进行下一节段的施工。
(2)每浇注完一个节段,应做好充分的养护,保持箱梁各部分温度的稳定,尽量减少因环境温度变化而产生的应力。
(3)对现有裂缝,观察其发展,若确定其不再发展,即对其进行封闭处理。
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