時間:2023-03-23 15:08:15
導語:在橋梁設計論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
作者:劉賀強 單位:吉林市市政設計研究院有限責任公司天津一分公司
隨著斜交的角度不斷的變小,在主梁的主要彎矩在不斷的減少,對于橫梁來說,隨著板橋彎矩的不斷增大,對于斜交的變化就越發(fā)的敏感,在主梁,其彎矩也在不斷的減少,橫向的彎矩就會越來越大。對于這些因為抗扭剛度引起的影響,對于邊梁來說,就是比較明顯的,而在中部的位置卻顯得比較少。在斜交板的整個平面內,進行位置移動和轉動的時候是比較重要的,這樣做的主要原因是溫度不是一成不變的,一旦溫度發(fā)生了變化,混凝土也會發(fā)生變化,產生收縮現(xiàn)象,再加上制動力和地震的力度等方面的原因引起的。在實際應用中,我們可以發(fā)現(xiàn),斜交板會發(fā)生一定的爬行的現(xiàn)象,這樣的橫向斜邊以及在比較長的對角線上進行延長,還會發(fā)生橫向的位置移動,在移動的數(shù)值到達一定值的時候,在鈍角的位置出現(xiàn)破損現(xiàn)象在所難免,橋臺地方也不例外。因此,我們在建設斜交橋的時候,橫向方面也要考慮到位置的移動數(shù)量,及時采取措施,防止位置移動的發(fā)生。
在《橋規(guī)》中有著明確的規(guī)定:當斜度小于或等于15°的時候,有的國家可能規(guī)定為20°的時候,按正交板橋計算,其計算跨徑可取板的斜長;當斜度大于15°時按斜交板橋計算,取斜交板橋的斜長作為計算跨徑,然后作為正橋來進行計算。就按一個二級公路的斜橋為主要例子進行計算,計算彎矩的時候,選擇混凝土的時候,最好能選擇那些鋼筋布置在主要彎矩的方向,這是最理想的狀態(tài),但是實際生活中,這種狀態(tài)不夠好遇見,事實上也沒必要。取斜交板橋的斜長作為計算的跨徑,然后作為正橋來進行這個公式的計算,對于斜交角度先可以不計算在內,主要運用鉸結的方法,主要是依據(jù)一個橫向分配的原則來進行線路的計算,對于正橋的設計的彎矩可以為A,需要對于斜交的角度的影響進行充分的考慮在內,計算彎扭參數(shù)r值,Ka為斜角的折減系數(shù),在斜交板的跨中設計計算的一個最大的彎矩為Amax=Ka-A。對于斜橋來說,在計算支點的時候,或者進行橫向的分布計算的時候,這兩個都需要采取一個影響混合橫向分布的辦法,主要的步驟可以分為:首先,先進行繪制坐標,不要計算斜交角,主要是對應的一些正橋的橫向分布線坐標的繪制,其次,還要繪制這個方面的影響線,在每一個板處的縱向坐標進行計算,最后進行修正的時候利用杠桿的一個原理,從而得到一個支點的一個混合的橫向分布的影響線。提出的這個影響線,首先就要進行不利方面的加載。那么這個加載要先對這個混合的影響線進行,盡最大可能的滿足其中可能會產生的一些不利影響。進行支點剪力時的跨中的計算,除此之外,還要計算支點橫向分布系數(shù)N支及N中加載縱向剪力影響線,這樣才能計算支點剪力。對于跨中的剪力來說,是隨著斜角的增大而不斷的變大,這主要是因為斜板的一個扭曲程度與彎矩的這個梯度的增大所導致的結果。但是我們還要考慮到一個問題就是,在進行跨中剪力的時候不能控制設計,因此,我們在繼續(xù)計算的時候,需要選擇一些相似的正橋的荷載的橫向分布影響線,這樣在計算正橋的跨中剪力的數(shù)值就顯得比較容易,再乘以遞增的系數(shù)。斜橋跨中的的一個最大的彎矩與在跨中截面無關,只是斜度有著很大的關系。斜角越大,向鈍角方向偏移也越多。在實際生活中,對于低等級公路中小跨徑斜交橋梁設計來說,在設計成的跨中是比較對稱的,在實踐中,可以在偏安全的在跨中保留一個水平的段。
對于較重要的橋梁,八分點截面處尚需以不折減的彎矩值作比較。來確定設計最大彎矩值。根據(jù)上文的分析,隨著我國經濟的快速發(fā)展,公路建設也在日新月異的發(fā)展,尤其是一些特別的公路,或者要求比較高的公路,會有較高的技術指標要求。我們可以看出在進行低等級公路中小跨徑斜交橋梁設計的時候,因為斜橋的負載的一個橫向的分布,還有在受力狀態(tài)等方面與正橋有著一定的不同之處,在設計計算的時候就不能與正橋相同。所以,在這些低等級公路中小跨徑斜交橋梁設計中要充分把握適當?shù)臉嬙旆绞?,選擇合適的設計計算方法,這樣才能保證等級公路中小跨徑斜交橋梁建設的合理性和安全可靠性。
山區(qū)公路橋梁是橋梁設計方面最全面的,只有通過計算分析成果和完善的結構設計措施才能確保橋梁結構的質量可靠。山區(qū)公路橋梁在計算中用到的恒載、活載、施工荷載等,基本采用平原公路橋梁的數(shù)據(jù),它們幾乎相同。但是山區(qū)的特殊地質條件和自然條件,是的與平原公路橋梁不同的是還受到風荷載、凍脹力、水力等荷載對橋梁的作用。對于一些受破壞的地形則還應采用高墩大跨結構,在這種路段要嚴格注意其下部結構的剛度分配是否均勻,其穩(wěn)定性是否可靠等必要條件。山區(qū)公路橋梁的施工由于受地形起伏、溝壑錯綜等因素而很難實施,大型機具也無法順利運用施工現(xiàn)場,施工十分困難。提供大型的施工現(xiàn)場是很難做到的,山路彎曲運輸問題就很難解決,大跨徑的預制構件不能用作山區(qū)公路橋梁設計之中。使用中、小跨徑預制結構更有利于施工,并且節(jié)省機具的造價,把它運用到山區(qū)公路橋梁施工現(xiàn)場會是很好的抉擇。山區(qū)公路橋梁由于受很多因素影響,有些是無法使用標準跨徑結構的橋梁,還有無法采用互通式立交中的匝道橋梁,只能運用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構和預應力混凝土現(xiàn)澆結構橋梁。山區(qū)公路橋梁并非一成不變的,有時使用一些小型結構,就很好地對公路設計起著重要作用。與平原公路相比較,由于山區(qū)的障礙物很多,致使山區(qū)公路橋梁施工難度增高,造價昂貴。對于山區(qū)公路橋梁的設計應充分考慮,所選擇的橋型的經濟是否實惠,不但要在技術上達到要求,而且要在經濟上也顯示合理性。所以對于山區(qū)公路橋梁的建造要充分考慮所處的地理環(huán)境和施工條件,列出多種方案進行比較,找出經濟技術指標最合理的方案,可以最大限度節(jié)省公路橋梁施工費用。山區(qū)公路橋梁建設最受地形條件的限制,在山區(qū)公路橋梁設計和施工過程中要加大環(huán)保力度,與周圍環(huán)境協(xié)調一致。對路段階段要做好防護措施,對山體不應大填大挖,更不應破壞周圍環(huán)境,造成植被死亡,河流污染等境地。山區(qū)公路橋梁設計原則如下:橋梁結構安全可靠,質量有保證,經濟合理有效,施工有安全措施保證,造型美觀,環(huán)境不受破壞。
2山區(qū)公路橋梁與其他建設工程的關系
2.1山區(qū)公路橋梁與隧道的關系
山區(qū)地形多變,地質復雜,水文特征多變,地面溝壑很多,并且坡度很陡,時而也會有泥石流等地質災害發(fā)生。山區(qū)公路受以上條件影響橫坡較陡,易受山谷水流沖刷,在U型山谷必須轉彎。山區(qū)公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流,在U型山谷轉彎所做的必要措施,也是最好的解決辦法,被稱為“兩橋一遂”方案,設計這種方案需要橋梁和隧道緊密結合。在地形平緩,變化不大的地質條件下可以調整橋臺側墻的高度和長度完成連接,對于地形復雜,隧道明洞無法延伸的情況下,需要增添樁柱式臺以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。
2.2山區(qū)公路橋梁建設與路基的關系
山區(qū)公路要適應地形多變環(huán)境,需使用錯臺路基(兩端路基不等高)。但是錯臺路基在需設置轉向車道時,很難運用到施工中。由于兩端路基不等高需設計半幅橋來進行銜接。當路基一側要求填土的高度15m左右時,必須綜合考慮地質、水文等條件,把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進行比對,來決定最合理的方案。
3山區(qū)公路橋梁設計要點
公路橋梁是交通運輸領域中不可或缺的重要部分,隨著人們生活水平的提高,公路橋梁的設計和管理也應該提高,有一個好的施工質量對公路橋梁的使用和維護起著非常大的作用。山區(qū)公路特點地形起伏,地質復雜。山區(qū)路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制,對于山區(qū)公路橋梁的設計,考慮到山區(qū)的特點,從上部結構設計、下部結構設計來說明。
3.1山區(qū)公路橋梁上部結構設計
山區(qū)公路橋梁多采用施工容易,造價低廉的標準化,預制裝配化結構,而大跨徑橋梁方案比較少。山區(qū)公路橋梁常采用標準化、裝配化橋梁,標準化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當跨徑小于30m時,有三種構造分別是空心板、小箱梁、T梁。當跨徑為40m、50m時,由于梁的受力特點適于采用T梁。山區(qū)公路橋梁沒有嚴格的空間限制,且平面較小的山區(qū)公路,會把較高緩和的路段出現(xiàn)在橋上,使用空心板和小箱梁時,架梁的四個支點調平困難,會引起支座脫空,質量無法保證。對于山區(qū)公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時,山區(qū)公路交通運輸條件差,場地不能擴大,很難使大型機具進入,50mT梁單片重達150噸,而且架設設備要求很高,難以控制它的運輸和安裝過程,50mT梁一般不被使用。山區(qū)公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。
3.2山區(qū)公路橋梁下部結構設計
公路橋梁過渡段的架構方案
1.在橋頭引道沒有軟土地基的情況下,若5cm的路橋過渡段的不均勻沉降差異是沉降控制標準,以0.4%來控制沉降坡差,則強度漸變段的長度至少不得低于13m。2.路橋過渡段的路基條件與地基條件在橋頭引道路基填筑壓實的作業(yè)過程中,采用的土工合成材料加筋路堤的做法,并不能起到有效阻止地基下沉的結果,也不能提高路基地基的承載力。而只有在地基有足夠大的承載力的情況下,在行駛車輛荷載與路堤填土的自重荷載的共同作用下,沒有造成結構破壞,而引起較大沉降的情況下,土工合成材料加筋路堤的效果才會顯得明顯。因此,公路路橋過渡段的地基條件要滿足設計、施工規(guī)范的要求:要達到路基的工后沉降值保持在10cm以下,沉降差小于5cm,沉降坡差在0.4%的控制標準以內。3.公路橋梁過渡段的結構形式橋臺臺背路堤填鋪土工格柵。在設計路橋過渡段路基施工時,要采取土工格柵工藝。當土體與土工格柵相結合,共同承受土體自身荷載以及行駛車輛荷載的同時,土工格柵能使土體充分發(fā)揮抗剪強度,并且能夠使土體的側向變形被約束,同時,路基填土的側向位移現(xiàn)象也能被有效控制,因此,路基的整體穩(wěn)定性大幅提升,也從而使路基的變形模量增大。在路基填土和土工木柵的摩擦作用下,上部荷載在路基中被重新分配,使橋臺臺背局部范圍土中的垂直應力得到降低,從而提高了路基土體的承載力,也使路基的沉降量降低。因為水平填鋪的土工木柵是有一定彈性的,即使有重大型荷載的車輛反復施壓,而路基也幾乎不會產生變形。由于路橋在過渡段施工途中,鋪設的土工格柵起到了明顯的效果。所以在路橋過渡段高填方路堤的施工中,可采用的是橋臺臺背回填加鋪土工格柵的作業(yè)模式。
橋頭軟基施工
1.某高速公路工程橋頭路基段,地表硬殼層薄,厚度在0.5~0.8m之間。下伏軟土層深厚,達26.3~27.8m,流塑狀,地基淺部斷續(xù)分布0.5~2m厚的泥炭土,其下為淤泥質粘土,軟土含水量高,孔隙比大,固結緩慢,對路基沉降和穩(wěn)定性極為不利。填方高度3~6m,原設計采用粉噴樁處理,處理深度13m。通過分析搭板的受力狀態(tài),采取簡支梁或者彈性地基的計算方法計算搭板的長度。根據(jù)規(guī)范要求計算,搭板的長度應在20m~30m范圍內。可以結合工程的具體設計及施工情況,參考此計算方法,合理計算出搭板的長度。2.路橋過渡階段施工結構橋臺結構完工的時候,盡量調整一般填土路堤與過渡階段路堤的施工,及采用具備同樣壓實能量的壓實機械將兩個路堤階段的路面高度進行填壓,如果采用大型機械不方便時,可以采用小型振動壓實機械進行全部壓實。除此之外,對路基沉降大的工點,比如橋頭高路堤和軟土路堤,除了需要采用必要的地基整治措施外,首先要對施工進行安排,直到靜置預壓符合要求為止。從路橋工程施工來看。如果充分了解工程地質條件,設計恰當結構,做好路橋過渡段地基整治,強化過渡段結構施工環(huán)節(jié)的控制,在其引道處,柔性路堤和剛性橋臺之間強度改變逐漸發(fā)生不勻稱沉降,會發(fā)生橋頭跳車狀態(tài),是公路工程建筑中一個突出和重要的問題。3.減輕荷載和平衡荷載來防止橋頭移位現(xiàn)橋梁設計人員考慮較多并行之有效的減輕荷載和平衡荷載方法來防止橋臺移位,如增加橋長,降低橋臺標高,即降低臺后填土從而減小土壓力;采用整板、筏板基礎等,加大底面,分散受力,使基底壓應力小于軟基容許承壓力;減輕臺背荷載,臺后用輕質材料或中間設空箱減少臺后路基重量;平衡壓重填土,即先在臺前填土壓重,然后再進行臺背填土;支撐填土荷載,即在臺后填土前設置樁及承臺,使填土荷載大部分直接傳到前置樁基上,使臺本身受到的力大為減少,從而減少橋臺位移;當河床不寬時,為減少橋長、節(jié)省造價,可采用樁基薄壁墩臺,墩臺順橋向設支撐梁聯(lián)系,整個橋梁結構構成框架結構體系,并借助兩端臺后的土壓力來保持穩(wěn)定。淤泥質軟土層極為軟弱,加上橋頭填土較高,軟土下臥層難以承受如此土壓力,輕則使橋臺出現(xiàn)沉陷和水平位移,重則發(fā)展為軟土下臥層剪切滑動,使橋臺和路堤一起坍塌。臺后可采用增設小跨徑的方法,適當增加橋長,減輕地基荷載及臺后土壓力,防止軟土滑動,并制止橋臺移動和沉陷的發(fā)展。另外,在軟基中不可盲目壓縮河道、減少橋長,這樣將增加橋臺滑動變形的可能性,造成更大的浪費;根據(jù)實際驗算情況,適當增加橋長,另外增加抗滑系數(shù),也是較好的選擇。
1.照搬往屆畢業(yè)設計資料,缺乏創(chuàng)新性橋梁設計是一種創(chuàng)造性工作,但學生長期以來習慣了“填鴨式”“滿堂灌”的被動學習方式,主動思考的意識和能力較差[2]。由于可以采用計算機出畢業(yè)設計的計算書和圖紙等資料,不少學生比較早就獲取了往屆學生的畢業(yè)設計電子版,然后整個計算書的結構和文字內容完全套用,圖紙也在原有電子版上直接修改。此外,現(xiàn)在有些橋型有電子版的標準圖,網(wǎng)上也可以下載,學生也有利用這些資料進行修改或直接利用的。在這種情況下,畢業(yè)設計與規(guī)范的學習完全脫節(jié),因為有了這些資料就根本不用再去查閱學習規(guī)范,因此許多學生雖然經過了畢業(yè)設計但對規(guī)范還是不熟悉。同時也不清楚這些結構尺寸為什么要這樣擬定,為什么要計算這些內容,往往只是“機械式”地修改,這樣的畢業(yè)設計完全有悖于其教學目的。
2.重表面成果,輕實際收獲目前畢業(yè)設計所出的成果越來越多。有的計算書100多頁,圖紙有的達50多張,再加上其他材料,畢業(yè)設計檔案袋裝得滿滿的。從表面上看,內容很多,很充實。但實際上在如此短暫的時間里很難出這么多的成果,現(xiàn)有畢業(yè)設計成果中有很大一部分不是自己的,如施工圖中附有的伸縮縫構造圖、泄水管構造圖、欄桿構造圖等,很多學生的都差不多一樣。
3.軟件計算占用時間長,實際效果差目前在我國橋梁設計領域,普遍采用的商業(yè)有限元軟件有:GQJS、橋梁博士、韓國的MIDAS/Civil、SAP2000和TDVRM2006等。雖然在電算課上已學習了“橋梁博士”軟件的操作,但大多數(shù)學生在畢業(yè)設計階段幾乎仍然不會應用。特別是做連續(xù)梁方案的學生,往往在預應力筋的布索和調索階段花費大量時間,其原因主要是學生急于求成想著套圖,由于所套圖紙跨徑不同或橋寬不同,預應力筋布置完全靠“拍腦袋”想當然地去做,沒有按設計要求進行預應力估算分析。有的學生在答辯前三周還沒有完成軟件計算,為了完成任務只能想辦法瞞天過海草草敷衍了事。
4.計算書以程序輸出表格為主,概念不清楚對于計算書的撰寫,大部分學生喜歡將程序輸出的內力計算數(shù)據(jù)和驗算結果數(shù)據(jù)不加任何整理地羅列在計算書中,導致計算書中許多內容都是程序輸出表格,整個計算書長篇累牘,讓人眼花繚亂,找不到重點。這種做法不利于學生利用所學知識對計算結果進行正確的判斷,以為程序可以輸出結果就算完成任務。另外,表格的驗算結果往往用“是”“否”來表示,如果其驗算結果不滿足規(guī)范要求,學生可以把輸出的“否”字改為“是”,指導老師也無從判斷。
5.對制圖基本要求不熟悉,圖紙錯誤多在畢業(yè)設計階段多數(shù)學生對制圖的基本要求還不能較好地把握,導致施工圖圖面質量較差。表現(xiàn)形式有:圖面布局不合理、標注字號和箭頭大小不合適、尺寸線規(guī)格使用混亂、圖中文字字號設置不合理、線寬設置混亂、圖中線條主次層次不分、點劃線使用不規(guī)范、橋臺構造不理解等。導致CAD圖質量不高的原因主要有兩方面:一是學生平時缺乏鍛煉,對CAD軟件操作不熟練,對結構3維構造不理解;二是學生一般都把繪圖放在畢業(yè)設計的最后階段來進行,往往比較倉促,沒有太多的時間進行修改和完善。
6.缺乏科學、合理、實用的評價體系目前畢業(yè)設計的成績主要根據(jù)指導教師和評閱教師的評判,加上畢業(yè)答辯情況來進行綜合評分。在實際操作中,學生只知道自己最終的成績等級,并不清楚自己在哪些方面做得很好,哪些方面還有值得改進的地方,因此最終的成績只是一個模糊的評價。在成績評定過程中,部分成績無法準確體現(xiàn)學生畢業(yè)設計成果的水平,對是否抄襲也無法甄別,以致學生在畢業(yè)設計過程中往往避難就易,只求畢業(yè)設計順利通過。對畢業(yè)設計過程中學習態(tài)度欠佳、設計工作不認真、設計任務完成不好的學生,教師基本上都給予及格成績,這種做法使考核流于形式,從而使畢業(yè)設計達不到預期效果。更為嚴重的是,這對很多學生特別是低年級學生極易產生不良影響,可能形成惡性循環(huán),導致畢業(yè)設計質量逐年下降[3]。
7.指導教師經驗不足由于指導教師自身知識和工程經驗的不足,或工作責任心不強,時有指導不全面、過程控制不嚴格、質量評價不客觀等現(xiàn)象出現(xiàn),以致畢業(yè)設計中對學生放任自流,學生間相互抄襲,而使畢業(yè)設計流于形式[4]。此外,畢業(yè)設計的有些標準不統(tǒng)一,不同教師的要求又不一樣,讓學生感到無所適從,導致學生對教師的指導產生懷疑,從而影響學生對畢業(yè)設計的態(tài)度。
二、對存在問題的思考和探索
1.畢業(yè)設計啟動時間前移為了避免就業(yè)和研究生復試與畢業(yè)設計在時間上的沖突,比較有效的措施是有意識地將畢業(yè)設計時間從傳統(tǒng)的第八學期向第七學期前移[5]。具體做法有兩種,一種是利用第七學期初生產實習最后一周進行畢業(yè)設計選題、開題等工作。另一種做法是將畢業(yè)設計安排在第七學期未進行。這樣學生至少在第七學期后的寒假期間可以熟悉畢業(yè)設計的內容。在畢業(yè)設計開始時,應提前將畢業(yè)設計的注意問題和流程向學生進行說明,否則有的學生在畢業(yè)設計后的一兩周內還較迷茫,不知道該做什么,從而影響畢業(yè)設計的進度。
2.嚴格控制各階段完成的時間從幾屆學生畢業(yè)設計所用時間來看,由于軟件計算占用較多時間,導致后面出計算書、施工圖等的時間可能只有三四周,有的可能更少,時間上太倉促。橋梁總體布置圖有的學生在答辯前還在不斷調整修改。因此,控制畢業(yè)設計各階段的工作時間特別重要,這里面最重要的是控制軟件計算所占用的時間,它是影響畢業(yè)設計總體進度的主要因素。應從以下兩個方面著手解決這個問題。(1)將電算課與橋梁工程課相互結合起來學習專業(yè)計算軟件。多數(shù)學校選擇學習“橋梁博士”軟件,但它屬于平面桿系計算程序,還應該學習空間桿系結構計算程序,如midas。在這兩門專業(yè)課程的教學中,要幫助學生了解該部分內容在今后工作(或畢業(yè)設計)中的定位和作用,使其主動學習這些計算軟件。建議學生利用大三結束的暑假自主學習。(2)所有指導教師均要嚴格控制好各時間段。按照表1時間規(guī)定進行檢查督促,對每一個時間節(jié)點要進行有效控制,對進度慢的學生要給予重點關注和督促。
3.規(guī)定計算結果形式針對橋梁工程結構計算的特點,應詳細規(guī)范計算書的結果文件形式,能以圖形表達的盡量不要采用表格出結果,如內力圖、應力圖、裂縫寬度圖等,以使計算結果更加直觀。其目的是結合專業(yè)理論知識有效判斷結果,如有問題也可及時進行修改。另外,電算計算結果首先要看結構支座反力結果,從恒載支反力首先檢驗電算數(shù)據(jù)輸入的正確與否。所以,在此階段應該要求學生不僅要會計算,還應該清楚如何判斷結果的對與錯,如何出計算書。
4.選題多樣化針對畢業(yè)設計電子版資料主要來源于上一屆學生的情況,應增加畢業(yè)設計題目,盡量做到題目3年以上循環(huán)??梢栽谠械幕A上增加新的橋梁結構,如增加鋼箱梁橋、鋼桁梁橋、組合結構橋梁、鋼拱橋。空心板梁還可斜交變化,各種橋型可以做成彎橋,也可嘗試做斜拉橋和懸索橋等大跨徑橋型。盡量將畢業(yè)設計的內容與學生今后的工作和研究生的研究方向有效地聯(lián)系起來。如目前本科生大多數(shù)就業(yè)去向是施工單位,因此可以安排一些有關施工方案設計與計算的題目,這樣不僅能激發(fā)學生畢業(yè)設計的激情和興趣,而且也將有助于他們今后的學習和工作。除畢業(yè)設計外,還應增加一定比例的橋梁畢業(yè)論文,在符合畢業(yè)設計(論文)教學要求的前提下,選題應盡量結合生產實際、科學研究的任務,這樣有利于調動學生的積極性,增強學生的責任感和緊迫感。選題管理采取雙向選擇的形式進行師生互選,統(tǒng)一調整,嚴格做到“一人一題”,從源頭上杜絕抄襲現(xiàn)象。
5.制定科學合理的評價體系畢業(yè)設計的評分標準事關學生畢業(yè)設計的導向問題。應根據(jù)畢業(yè)設計的教學目的制訂合理的評分標準。評分標準不能制訂得過細,否則難以操作,就只能成為擺設。應采用公開答辯方式,歡迎其他學生來旁聽和提問,使答辯過程成為學生相互學習和借鑒的機會,引導學生更加重視答辯。
6.教師間應加強交流在畢業(yè)設計(論文)期間,指導教師應定期進行例會,將各階段遇到的問題提出來,相互討論,統(tǒng)一應對方法,從而有效地給學生以切實的指導和幫助。
三、結語
關鍵詞:澆蓋梁支架設計要點施工改進方法
建筑工程中的蓋梁,也有帽梁的說法,是一種用鋼筋混凝土簡支梁橋中的構件,主要受力是在下部結構,是梁板的支撐平臺,一般情況下是設在墩柱頂部。如在墩柱頂蓋梁上采用現(xiàn)澆施工,混凝土配合比與澆灌方法以及采用的支架很大程度上決定著施工質量。選擇了正確的支架,能使操作人員能安全地進行各種施工作業(yè),確保施工質量和安全,為施工過程中支架能抵抗混凝土自重和施工荷載,杜絕因支架變形發(fā)生模板漏漿、結構變形、混凝土開裂等的質量通病,避免了因模板支架引發(fā)的安全事故等提供有力保證。
1施工方案的討論
目前,蓋梁現(xiàn)澆施工的支架形式多種多樣,但多數(shù)情況下所在施工過程用所采用的不外是自落地支架式、埋設托架式和抱箍挑架式等這幾種施工方案。
1.1三種常見施工方案
自落地支架式施工方案即把鋼管支柱立在蓋梁下部的地面上,通過搭成滿堂支架作輔助,從而在支架上設調托盤、方木及模板。而埋設托架式施工方案,待墩柱混凝土拆模并有一定的強度后,向預留孔中穿入鋼錠一般采用鋼棒,這樣就可以在墩柱頂部預留水平孔,搭設縱梁、橫梁、鋪設模板都通過使用型鋼兩端懸臂部分。,在蓋梁下的墩柱頂上套鋼抱箍,擰緊抱箍連接螺栓,然后利用抱箍牛腿搭設支架縱梁、橫梁、鋪設模板,這就是所謂的抱箍挑架式施工方案。
1.2對施工方案的討論
各種支架形式方案的選擇,應考慮蓋梁的高度以及現(xiàn)場施工條件,同時在工程造價較高的今天,還應考慮經濟成本,盡量能就地取材以節(jié)約運輸成本。為了適應墩柱施工方法,在柱頂安裝自制的吊架,完成貝雷桁架的吊裝工作的同時,蓋梁的施工確定為在距柱頂2m處預埋工字鋼牛腿。1號墩和8號墩又在半山坡上,橋址處在深溝內。加上征地范圍較小,僅為橋面投影面積,所需支架數(shù)量大,桿件變形、地基變形難以掌握等這樣是不合理的。由于關系到現(xiàn)澆蓋梁的施工質量、操作安全和經濟性,因此正確選擇支架方案,實現(xiàn)施工最大優(yōu)化,是在簡支梁橋施工過程中的一項重要的任務。
在討論選用橋蓋梁施工具方案時,有明顯的兩個不利因素:一方面受地形條件限制,另一方面由于墩柱高度大,不利工作的開展。這樣就由于地形條件所限大型起重設備,在施工過程中難以到達墩位。為化解以上制約,在討論蓋梁的施工方案時,我們首先考慮的是利用墩柱施工的爬升平臺提模施工工藝,改造爬升平臺為蓋梁施工平臺,當墩柱施工到距柱頂2m時預埋工字鋼牛腿,隨后轉換承重裝置于牛腿支承。這一施工方案免去了吊裝貝雷桁架這一作業(yè),比較安全且質量可以更加保證。但其缺點是墩柱每次只能澆注2m左右,使得墩柱施工工期加長。雖對蓋梁施工有利,因下部工期所限,這也不是一個最秀的方案。另外,墩柱利用支架提升模板施工的方案可保證墩柱每次澆注高度達6m,墩柱施工進度明顯加快。
2計算要點在各種支架中表現(xiàn)不同
2.1計算托架鋼錠的要點
在施工過程中,橋梁的支架要充分結合現(xiàn)場設備,考慮現(xiàn)場的施工條件,掌握蓋梁的高度。在確保選用現(xiàn)澆蓋梁的操作安全和施工質量的前提下,根據(jù)施工設備的具體條件,自落地支柱可以選用多種材料,例如鋼管、型鋼或門式架等;在施工時,不要綜合考慮各方面的因素,按計算撓度值,并應搭設足夠寬度的操作面,不管是采用哪種支架,在工程的實踐中,一般周高度不小于1.2m且每邊不小于1m。各種支架做好防止高空墜落工作,設置護欄邊以及滿掛密目安全邊護欄。結合施工現(xiàn)場的設備和各種不同的條件,考慮到蓋梁的高度,支架型式選用時應當準備各種因素。而且除考慮經濟成本,提高效益外,還應對現(xiàn)澆蓋梁的施工質量以及施工的操作安全作出保證。
2.2計算抱箍的要點
從物理學角度看,摩擦力的計算是:F=Nμ。而在式中,“N”表示抱箍對墩柱的垂直壓力,這個壓力是由螺栓的擰緊程度來確定。而式中的“μ”表示摩擦因數(shù),作為一個重要的參考指標,由墩柱的表面決定的,一般情況下,摩擦因數(shù)μ=0.3~0.5是最常用的取值范圍??紤]抱箍與墩柱之間的摩擦力處于一種相對的平衡,就要求在設計時應選擇擰緊螺栓的數(shù)量,并且檢驗抱箍所能承受的荷載。在設計時,還應該驗算抱箍鋼板的局部抗剪強度,保證建筑的質量。而抗擠壓強度的驗算也是一個重要的參考因素,比較有實踐的意義。
2.3計算自落地支柱的要點
自落地支柱可以先初選構件類型,如鋼管、型鋼或門式架等,然后根據(jù)最大軸力的數(shù)據(jù)要求,按公式A=N/a來計算值選擇構件型號及截面,構造要求設計掃地桿、剪刀撐、間距拋撐和纜風繩。對兩端簡支的軸心受壓構件計算,應當考慮蓋梁的高度問題,同時還要考慮當?shù)氐某D甑臍夂蛱攸c等。如果地區(qū)常年的風力較大,可以考慮風荷載。同樣的方法用于對兩端簡支的軸心受壓構件計算。最后通過公式H=πEI/Aδa來驗算抗壓穩(wěn)定性和水平聯(lián)系桿的豎向間距。
3各種支架的優(yōu)缺點以及改進方法
3.1各種支架的優(yōu)缺點
在工程實踐中,采用抱箍挑架式作為支架,方便在蓋梁施工中下人員的流通,而且有比較寬松的地面工作空間,對于工程管理是很有利的,但這種方法也存在它的缺點與不足,主要表現(xiàn)在抱箍挑梁中施工中鋼箍與墩柱之間存在著摩擦,而且摩擦系數(shù)的取值也很難掌握,依墩柱表面的平整度和粗糙度都存在著較大的差異,而且在施工的實踐過程中,常常有抱箍滑脫的事故發(fā)生,一般支架都不能承受過高的荷截。自落地支架式作為支架,這種方式結構簡單,但與采用抱箍挑架式相比,這種方式的缺點更突出,主要有支架在荷蒙的作用下,變形較大,消耗大量的材料,而且施工過程中比較難達到文明施工的要求,管理困難。還有一種方式叫埋設托架式,這種方式下部可以通行,可以離開地面的工作面,節(jié)省空間,能承受較大的荷載,而且文明施工管理也比較方便,但是埋設鋼錠和施工受載比較大時,墩柱需要具有一定強度的混凝土,工程結果后會在墩柱中殘留一些小孔,需要再用混凝土填塞小孔以避免對外觀的影響。
3.2各種支架的改進方法
經過多年的施工經驗,系梁的強度必須經過計算,根據(jù)施工現(xiàn)場需要,可以加大系梁截面和加配鋼筋。在埋設托架式中,改用型鋼如槽鋼等必須經過計算,可以代替實心鋼錠。為預防施工荷載過大造成鋼板箍滑脫,在使用抱箍挑架式時,宜采用高強度螺栓和雙螺母擰緊抱箍,也在抱箍底部預埋鋼筋或者采用兩層抱箍互相支撐的方法,以協(xié)助支撐。但預埋的鋼筋在使用后應割除,并妥善處理,以免影響墩柱外觀質量。
施工過程中常常遇到水上與土質條件都比較差的地面上,加上蓋梁與系梁的高度相關不大,實施起來比較有難度。這種情況下,可以采用系梁作為受力底座的方法,因為一般簡支梁橋中,在樁基與墩柱間都設計有水平系梁。根據(jù)具體的施工條件提出不同的要求,對于如土質條件較差的地面現(xiàn)澆蓋梁,可采用自落地支架;對于水上現(xiàn)澆蓋梁,可利用萬能桿件拼裝成桁式支架,這樣可以減少沉降,大大提高支架承受荷載的能力。另一種桁式支架可設計也稱為滿堂式設計,在施工荷載比較小的情況下可以使用。它一個比較突出的特點是要保證操作平臺的穩(wěn)定性和沉降量滿足要求,一般可以在墩柱中埋設型鋼,充分利用埋設的型鋼來搭設支托架。
參考文獻:
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[2]孫訓方,方孝淑,關來泰.材料力學.M.北京:高等教育出版社,19791
【摘要】隨著我國經濟的發(fā)展,越來越多的道路以及橋梁正在不斷的興建,尤其是橋梁,它是公路與公路之間的連接,橋梁的建設也能夠很大程度的方便人們的生活。對我國來說,橋梁的建設與使用與現(xiàn)代化建設有著十分密切的聯(lián)系,并且隨著社會形態(tài)的發(fā)展,也萌發(fā)了更多的橋梁形式。但是不管其形式的變化,在進行橋梁的計算與設計時都要把確保橋梁的耐久性、可靠性以及安全性作為重點考慮的因素。而橋梁不同的結構,其設計的方法與內容也不盡相同。但是目前我國所有的橋梁在其設計中,仍舊存在著諸多的問題,本文主要通過分析橋梁設計中常見的問題,并提出了幾點相關的解決對策,旨在為之后設計工作的展開能夠避免問題的產生,從而提高橋梁的久性、可靠性以及安全性。
【關鍵詞】橋梁設計;常見的問題;解決的對策
【 abstract 】 with the development of our national economy, more and more roads and Bridges are being built, especially the bridge, it is the connection between the highway and highway, the construction of the bridge can also greatly convenient for people's life. For China, the construction of the bridge and use modernization construction, and has a very close connection, and with the development of social forms, also had more Bridges form. But despite the form of changes in the calculation and design of bridge to ensure the durability of the bridge, reliability and security as a key consideration factors. The structure of the bridge and different, the design methods and content are also different. But at present our country all the Bridges in its design, there is still a lot of problems, this paper mainly through the analysis of bridge design common problems, and puts forward some relevant countermeasures, for the purpose of design work after on can avoid the problem, so as to improve the reliability of the long bridge, and security.
【 key words 】 bridge design; Common problem; The countermeasures
前言
近些年來,隨著經濟發(fā)展,我國橋梁基礎設施的建設也在不斷的擴大當中,大規(guī)模的橋梁建設也吸引了人們的視線,在規(guī)模擴大的同時,橋梁的設計以及橋梁的質量才是人們關注的重點,但是目前項目的設計中仍存在著一系列的問題,例如設計理念落后、缺乏創(chuàng)新、經濟指標不理想等方面的問題,這些種種都嚴重制約了我國橋梁設計以及建設技術的進步。從整體上看,我國橋梁工程的設計方面普遍存在著這樣的問題:在橋梁的設計中,只看到了橋梁強度的重要性而忽略了橋梁的耐久性,著重橋梁結構的建設不看重其維護,而往往只有做好了結構的維護才能保證其耐久性。通常情況下,橋梁的設計決定著該項工程施工的難易程度以及質量的好壞,若設計方案不夠完整、不夠全面,就會縮短工程的壽命,嚴重時甚至會引起工程事故的發(fā)生。這些設計方面的問題,應該引起設計單位的重視,立志于設計出安全、美觀、實用、經濟的橋梁。
我國橋梁設計中常見的問題分析
對于橋梁的結構設計來說,首先要意識到的問題就是結構方案的制定要具有一定的經濟性、安全性以及科學性,除此之外還要重視連接方面的設計以及橋梁結構的分析,并且還要保證橋梁的安全性能能夠符合國家相關貴規(guī)定的的標準。但是由于目前我國的橋梁設計缺乏相關的設計理論以及設計構造體系,因此在結構設計方案的制定中仍存在著許多的問題。
在進行橋梁設計的過程中,有很大一部分的設計人員只重視橋梁結構強度的設計是否能夠達到相關規(guī)定的標準,而橋梁結構的耐久性、結構體系、結構材料、結構維護等方面的內容普遍被忽略,更加沒有考慮到人為因素對橋梁安全性以及耐久性的影響,因此并沒有從設計上就徹底防止這些問題的發(fā)生。
除了橋梁耐久性的設計方面,有些橋梁的設計方案整體性不強,設計圖紙中的受力路線以及設計計算方面的指示都不是十分明確,這就導致了橋梁結構的受力不均勻,局部受力過大而引起橋梁的裂縫甚至坍塌。另外,還有在設計時沒有能夠對橋梁所使用的混凝土的強度等級有一個明確的指示,材料選擇的不正確使得橋梁在按照設計圖紙進行施工設計質量問題,這很大程度上對橋梁的安全性造成了嚴重的威脅。[1]而一些橋梁的設計方案雖然能夠符合了設計規(guī)范中的要求,然而由于對橋梁耐久性的認識不足,也會導致橋梁的壽命縮短??偟膩碚f,在考慮到橋梁質量及其安全性的同時還要兼顧到橋梁結構的耐久性,因此在設計階段就應該從各方面的角度來對此進行思考與設計。
針對我國目前橋梁設計方面的問題所提出的相關解決措施
3.1在設計充分考慮到橋梁結構的耐久性
橋梁與公路一樣,在建設與使用的過程里,不可避免的會受到一些客觀因素的影響,例如:自然環(huán)境、自然災害的影響;空氣中有害物質的腐蝕;車輛、疲勞、超載人為因素的壓力。此外,隨著時間的推移,橋梁本身的材料也會不斷的老化,一些原本的性能也會逐漸的退化,從而降低橋梁整體結構的性能。
在上個世紀的80年代,我國就大量的修建了斜拉橋,時至今日,雖然出現(xiàn)嚴重損害或者是大面積坍塌的例子少之又少,但是卻有許多橋梁出現(xiàn)耐久性問題而被迫提前更換橋梁拉索,這不僅會對橋梁的使用造成一定的影響還花費了一些不必要的開銷。[2]針對這一情況,橋梁的設計單位在設計之初就要針對其耐久性做出合理的設計。因此在對橋梁進行設計時,除了考慮施工質量以及施工材料方面的因素還要注重提高橋梁的耐久性。
關鍵詞:橋梁工程抗震設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
正文:
隨著經濟的發(fā)展,橋梁結構在不同水準地震作用下的抗震設防要求不斷提高,橋梁抗震由原來的單一設防水準一階段設計逐漸發(fā)展為雙水準或三水準設防兩階段設計、三階段設計,以及基于性能的多水準設防、多性能目標準則的抗震設計。這就要求工程師深入理解橋梁抗震設計規(guī)范。
1抗震設防標準
抗震設防標準是抗震設計的依據(jù),橋梁抗震設計應首先確定抗震設防標準。橋梁抗震設防標準是根據(jù)地震動背景,為保證橋梁結構在壽命期內的地震損失不超過規(guī)定的水平,規(guī)定橋梁結構必須具備的抗震能力[1]?,F(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范[2-3]對抗震設防標準只作了籠統(tǒng)的定性描述,針對這種現(xiàn)狀,本文對橋梁抗震設防標準作系統(tǒng)的闡述。
(1)對于地震動背景的考慮,定義3種橋梁抗震設防水準,設防水準Ⅰ:重現(xiàn)期約為50~100年或25年的地震作用,超越概率約為50年63%~39%或86.4%,即“小震”;設防水準Ⅱ:重現(xiàn)期約為475年的地震作用,超越概率約為50年10%,即“中震”;設防水準Ⅲ:重現(xiàn)期約為2000年的地震作用,超越概率約為50年3%~2%,即“大震”。(2)對于地震損失的考慮,定義3種橋梁抗震性能目標,性能目標Ⅰ:一般不受損壞或不需要修復可以繼續(xù)使用,結構完全保持在彈性工作狀態(tài),即“不壞”;性能目標Ⅱ:可發(fā)生局部輕微損傷,不需修復或經簡單修復可以繼續(xù)使用,結構整體保持在彈性工作狀態(tài),即“可修”;性能目標Ⅲ:應保證不致倒塌或產生嚴重的結構損傷,經臨時加固后可供維持應急交通使用,即“不倒”。(3)為實現(xiàn)橋梁抗震設防目標,對截面進行纖維單元劃分(見圖1)并進行數(shù)值計算,利用墩柱截面的彎矩―曲率曲線(見圖2),定義相應于各性能目標的驗算準則。驗算準則Ⅰ:M
圖1截面纖維單元劃分圖
圖2彎矩-曲率曲線
通過對梁抗震設防水準、抗震性能目標和驗算準則的系統(tǒng)分析,歸納出方便工程設計的各設防類別橋梁的抗震設防標準。
2隔震周期
現(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范均要求,減隔震設計的橋梁基本周期應為非減隔震設計的橋梁基本周期的2倍以上。實際工程設計時,必須明確這2種周期的定義,才能保證設計的可靠性。
2.1規(guī)范研究
日本規(guī)范[4]對“減隔震設計的橋梁基本周期應為非減隔震設計的橋梁基本周期的2倍以上”解釋為:采用減隔震支座的橋的固有周期比不采用減震支座橋固有周期的2倍短,變形就有可能不集中于減隔震支座而集中于下部結構,減震支座就不能有效地發(fā)揮作用。其中不采用減隔震支座橋的固有周期是把所有支座都看作固定支座時橋的固有周期。采用減隔震目的是使得減隔震裝置充分發(fā)揮其隔震耗能的作用,降低橋梁結構的地震響應。而要實現(xiàn)這個目的,一方面是盡可能延長結構周期以避開場地地震能量集中的頻譜區(qū)段,另一方面就是使橋墩的剛度盡可能遠大于隔震裝置的等效剛度,這樣就使得變形主要集中于減隔震裝置。采用了減隔震裝置的橋梁即為減隔震橋梁,設置“板式橡膠支座”的橋梁屬于隔震橋梁,板式橡膠支座能提供柔性,設置“鉛芯橡膠支座”的橋梁也屬于隔震橋梁。
2.2工程案例
某規(guī)則橋梁為5×25m先簡支后連續(xù)T梁橋,橋面寬度為12m,橋面鋪裝為10cm厚瀝青混凝土+8cm厚C50混凝土,采用墩高10m的1.4m×1.4m雙柱矩形墩,主梁采用C50混凝土,墩柱、蓋梁采用C40混凝土,墩柱受力鋼筋采用HRB335鋼筋。橋梁有限元模型見圖3。比較“固定鉸支座”、“板式橡膠支座”、“鉛芯橡膠支座”3種支座方案的結構自振特性,基本周期對照見表2。通過對比,3種支座方案結構基本振型均為縱飄,方案1(非隔震方案)基本周期為0.8158s,方案2和方案3(隔震方案)基本周期分別為1.3295s和1.6675s,隔震方案的隔震效果較明顯,尤其是采用彈性剛度較小的鉛芯支座方案的基本周期達到非隔震的2倍以上。
圖3橋梁整體有限元模型
2.3設計建議
隔震是相對非隔震而言的,非隔震橋梁指橋梁所有橋墩與梁體采用鉸接(橋墩處墩梁無相對線位移),隔震橋梁指橋墩部分或者全部采用隔震支座,如板式橡膠支座、鉛芯橡膠支座等(橋墩處墩梁產生相對線位移)。非隔震橋梁的基本周期反映橋梁總質量和橋墩本身的剛度,隔震橋梁的基本周期反映橋梁總質量和支座與橋墩的串聯(lián)剛度。隔震支座作為結構一部分,其剛度影響橋梁的整體剛度,而且隔震支座的剛度較小,所以隔震橋梁的基本周期比非隔震橋梁的基本周期大。抗震設計時,希望盡量延長周期,當然不是越長越好,達到一個合適的剛度是設計的目標。研究發(fā)現(xiàn)當加入隔震支座后橋梁周期延長到原來非隔震周期的2倍或2.5倍時,支座剛度是合適的,日本規(guī)范認為這樣的隔震支座設計達到了較好的隔震率。我國城市橋梁抗震規(guī)范,認為這種隔震方案可以近似采用單自由度簡化計算,而在公路橋梁抗震設計細則中,相關條文沒有明確解釋。
3墩柱斜截面抗剪強度
在地震過程中,當橋墩出現(xiàn)了塑性鉸,進入了彎曲延性工作狀態(tài)后,塑性鉸區(qū)域內彎剪裂縫寬度增加,使得骨料咬合所能傳遞的剪力降低。因而在設計公式中對于塑性區(qū)域應當包含彎曲延性對剪切強度的折減。墩柱斜截面抗剪強度計算機理一般都采用拱-桁架理論,其計算公式組成大致分為如下2種:(1)考慮混凝土提供的抗剪能力Vc和箍筋提供的抗剪能力Vs,Vn=Vc+Vs,目前各國規(guī)范(如美國加州規(guī)范[5])基本都采用此種形式;(2)考慮混凝土提供的抗剪能力Vc、箍筋提供的抗剪能力Vs及軸向力提供的抗剪能力Va,Vn=Vc+Vs+Va。我國現(xiàn)行公路橋梁抗震設計規(guī)范只給出了墩柱塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強度,采用了Vn=Vc+Vs的形式,具體公式為:
(1)式(1)的局限性主要表現(xiàn)在:(1)該公式主要是針對實心矩形和實心圓形截面,薄壁空心截面的約束混凝土的面積相對較少,空心薄壁截面和實心截面在水平地震力作用下的抗力機制是不同的,空心截面剪力流的傳遞類似于薄管截面,依賴于翼緣寬厚比;(2)該公式主要針對墩柱塑性鉸區(qū)域內抗剪驗算,未進入塑性的墩柱直接采用上述抗剪計算公式不妥。目前,國外對于橋墩在地震作用下的抗剪強度計算公式有比較多的研究成果,Myoungsu等人對7個1/4比尺矩形空心薄壁柱進行了試驗研究,推導出矩形空心薄壁截面的抗剪強度計算公式:
如果墩柱未屈服,《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01―2008里的公式過于保守,可以參考美國加州規(guī)范[5]的抗剪強度計算公式:
4結語
我國公路橋梁抗震設計為雙水準兩階段設計,現(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范對抗震設防標準、隔震周期及墩柱抗剪強度闡述比較籠統(tǒng)。本文通過研究國外先進抗震設計規(guī)范,并進行工程實例驗算,探討了橋梁抗震設防標準,就目前國內關于墩柱抗剪強度計算的問題,改進了驗算方法。
參考文獻
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[2]JTG/TB02-01―2008公路橋梁抗震設計細則[S].
關鍵詞:橋梁高墩;設計與施工;關鍵問題分析
Abstract: the high bridge pier in China as an important bridge engineering part of general distribution in different areas in China, especially in the complex mountainous terrain terrain, high bridge pier is able to overcome the terrain of transportation construction bring inconvenience defects. At the same time, high bridge pier the security and stability depends on directly bridge pier, so for the design and construction of bridge pier accordingly put forward higher request. This article through the high bridge pier design and construction practice of high bridge pier briefly the design and construction of the key point.
Keywords: high bridge pier; Design and construction; Key problem analysis
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
隨著我國社會經濟的快速發(fā)展,高墩橋梁已經逐步成為我國基礎交通道路中不可或缺的重要組成部分之一。目前在我國,許多地區(qū)尤其是山區(qū),高墩橋梁的里程數(shù)更是逐年增長。因此對橋梁高墩的設計與施工中的關鍵點進行深入分析研究,從而能夠結合工程實際情況,制定出合理、科學、安全、經濟的橋梁高墩設計與施工方案是至關重要的。
一、工程概況
位于廣東省英德-佛岡公路上的金坑大橋,該橋跨越深谷,兩岸的山坡陡峭,呈狹窄V字型的山谷,地勢險峻,橋梁上部結構為跨簡支T梁,分別為40米與50米。金坑大橋為全長541.28米的簡支梁橋,其設計荷載為100級掛車,20級汽車,無人群荷載設計,橋面設計雙向4車道,各設寬0.5米的防撞欄于兩側,總寬度20米,基本風壓400Pa,基本地震烈度為6,設防7度,橋下無通航要求,即圖1、圖2。
該橋梁工程所在地區(qū)山溪上游的特點是山谷狹窄、匯水面大,而影響溪水位的主要影響來自于大氣降水,水位的升降呈現(xiàn)出急劇變化的特征。而地下水則主要是裂隙水與孔隙水,同樣受到大氣降水的影響。其中碎石土有一定程度的透水性,發(fā)育的基巖節(jié)理裂隙都是滲透、儲存、補給地下水的途徑來源。南岸坡角呈70至75度,北岸坡角呈45至55度,為巖質邊坡。北岸覆蓋層主要以粘土與碎石構成,結構稍密,其厚度的變化也較大。
二、橋梁高墩設計與施工要點
(一)結構設計
1、總體結構設計。金坑大橋的上部結構為6孔50米與6孔40米的跨徑混凝土預應力簡支T梁,連續(xù)橋面,下部結構為雙柱薄壁空心橋墩(6號至9號墩),其余橋墩三樁柱式,其橋臺結構為三柱式。
2、上部結構設計。在金坑大橋上部結構中的每個孔內有8片T梁設置,梁高與梁寬均為2.5米的40米、50米T梁。邊梁與中梁的預制寬度分別為2.2米、1.9米,設計60厘米的縱向濕接縫于橫隔板與翼板之間。預應力鋼筋分布情況為:40米T梁,其中梁與邊梁分別采用7Φ15.24鋼絞線5束、7Φ15.2鋼絞線2束與9Φ15.24鋼絞線3束。而50米T梁的中梁則為13Φ15.24鋼絞線4束,邊梁14Φ15.24鋼絞線2束與13Φ15.24鋼絞線2束。所有預應力鋼束均為兩端張拉對稱,共設伸縮縫4道,分別位于3號橋墩、6號橋墩以及0號橋臺、12號橋臺,其中大位移量伸縮縫僅在6號橋墩設置。
3、下部結構設計。由于金坑大橋跨越山谷,其最高的橋墩,即7號橋墩從承臺面到蓋梁頂?shù)母叨冗_到了96.6米,屬于百米超高橋墩,因此綜合工程現(xiàn)場實際地質、水文情況以及施工技術,選用了變截面雙柱式薄壁墩為本工程橋墩的結構,即圖3,其優(yōu)點在于受力明確、用料節(jié)省以及施工簡便。其中橋墩墩身以40號等級混凝土澆筑而成,矩形截面,頂部4米*2.5米,按1:100的比例向縱兩側向下逐步加寬,直至橋承臺的頂面為止,其間橫向尺寸保持不變。橋墩為空心斷面,斷面壁厚0.4米,2.5%的配筋率,即圖4。每10米間隔進行0.4米厚的隔板的設置,同時設置0.8米*0.8米人洞于中間。如此的橋墩設計能夠使施工中的立模得以簡化,在混凝土澆筑時只需要每墩柱一套矩形模板就能夠實現(xiàn),而根據(jù)實際情況,還能夠通過交替兩套模板的方式來加快澆筑進度。
經過穩(wěn)定與靜力分析,本工程以墩高為依據(jù),進行了橫系梁的設計。橫系梁的截面相近于墩身,其壁厚為0.4米,高度為2米,同時設置兩道橫隔板于相應位置。而所有橫系梁的位置都保持同一標高,因此對金坑大橋整體的美觀性并沒有太大影響。而在蓋梁的設計上,考慮到蓋梁的作用是對橋梁上部活載以及結構的承載力有著傳遞、承擔的作用,且還需要提供剛性連接,因此金坑大橋工程的蓋梁為鋼筋混凝土梁,為矩形,2.6米高,2.7米寬。
而后,根據(jù)金坑大橋所在地的地質、水文資料來進一步分析,決定采取樁基礎為橋墩基礎形式,1.5米直徑的樁基,單柱包括樁體4根,一個橋墩共有樁體8根,在樁頂則為整體承臺,共厚度為3米。
除此之外,對于高墩橋梁進行穩(wěn)定性分析也是相關重要的步驟之一。金坑大橋由于各個橋墩的高度都不一樣,其中最高的是7號橋墩,其凈高達94米。同時橋墩外部約束力與受力條件在不同的營運、施工階段都不盡相同,所以需要對施工中無風荷載、風荷載以及運營時的穩(wěn)定性進行逐一分析。
首先是在施工階段中的無風荷載穩(wěn)定性分析。在施工后期階段,架設T梁已經全部完成,但大橋的平面尚未連通,此時的橋墩縱向約束均未產生。而根據(jù)等代荷載與等代抗彎剛度原則,估算金坑大橋在自重作用下,變截面薄壁高橋墩臨界穩(wěn)定安全系數(shù)為9.46。
其次是在施工階段中的風荷載穩(wěn)定性分析。與無風荷載估算一樣,橋梁在受到側向風力的影響時,風荷載會在墩頂形成集中力作用,而墩柱的側向則受到均勻風力的作用,此時經過分析與估算可知,400Pa側向靜風壓對橋梁高墩會產生橋軸縱向屈曲,而并未發(fā)生橋軸橫向屈曲,由此可見雙柱墩橫向剛度完全能夠滿足金坑大橋的風荷載安全穩(wěn)定性需求。
最后是在金坑大橋運營階段的荷載計算。當大橋工程投入運營后,其橋面貫通,在各個橋墩上都存在著互相約束關系,此時縱向風荷載與汽車荷載對大橋同時起著作用,可采用ISA空間分析對大橋靜力穩(wěn)定安全參數(shù)進行計算,最終結果為10.46,表明金坑大橋雖然有超高橋墩4個,但是其穩(wěn)定性仍然得到了保證。
綜合試驗計算結果均顯示,金坑大橋的高墩設計可靠、安全,能夠滿足工程設計、施工以及使用的需要。
(二)施工要點
通過對金坑大橋進行橋梁結構、高墩設計后,結合工程所在地的實際地質、水文與工程施工條件、技術因素考慮,本橋梁工程施工場地不開闊、地勢陡峭,最為適宜的施工方案便是施工纜索吊,以實現(xiàn)運輸墩柱材料、承臺與樁基,而在澆高墩混凝土上則以泵送砼與翻模方式結構開展施工。
利用翻模方式進行施工優(yōu)點在于能夠避免連續(xù)施工的缺點,可同時對多個橋墩進行同時施工,從而使工作效率大大提高。對混凝土的外觀質量也能夠有所保證,利用翻模方式施工能夠使墩身表面平順、光滑。而混凝土輸送攪拌設備與起重設備的配合則能夠保證施工進度。但同時,其缺點則在于必須配備起重系統(tǒng),對于橋梁施工經濟性上的考慮因更為全面。
1、在對橋梁上部結構,即預制T梁進行施工時,利用架橋機進行,其間必須對高墩墩柱穩(wěn)定性有所保證,本工程通過張拉纜索于墩頂來實現(xiàn)其穩(wěn)定性的加強,避免在施工過程中出現(xiàn)的位移過大,使架梁施工的安全性得到保證。
2、在進行混凝土澆筑之前,應詳細檢查預埋件、鋼筋以及模板,所有構件滿足施工條件后方可進行混凝土的澆筑,在澆筑過程中,應保持分層對稱、均勻進行,每層澆筑的厚度應小于30厘米,對其進行震搗時切忌搗固過淺、漏搗與欠搗。
結語:綜上所述,對于越來越多的高墩橋梁設計與施工來說,根據(jù)工程項目的實際情況與施工技術水平選擇最為合理的設計方案與施工方案是至關重要的,我們只有通過嚴謹?shù)脑O計、論證與計算,配以完善、安全的施工方案才能保證我國高墩橋梁的設計與施工的質量,為我國交通基礎設施建設提供堅實的理論與實踐基礎。
參考文獻:
[1] 趙勇.淺談橋梁高墩施工技術.[J].中國高新技術企業(yè).2010(2)
【關鍵詞】鐵路客運專線,先簡支,后結構,連續(xù),橋梁,施工技術
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A
一.前言
隨著我國經濟水平的提高和交通運輸?shù)男枰?,高等級橋梁的建設越來越多,對橋梁的工程質量標準也相應提高,橋梁施工技術成為決定橋梁質量的標尺之一。目前,小跨徑的高等級鐵路橋梁施工技術多采用裝配式鋼筋混凝土板梁的形式;中等跨徑的橋梁施工技術則采用裝配式預應力混凝土橋梁的形式;對于大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋施工方法主要采用拼裝法或者平衡懸臂澆筑法。但由于現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的施工流程復雜繁瑣、成本較高、費工費時,先簡支后結構連續(xù)的施工技術應運而生。先簡支后連續(xù)橋梁結構是通過現(xiàn)澆混凝土使多跨的的預應力混凝土梁形成連續(xù)的結構,具有其獨特的優(yōu)勢,為我國的鐵路事業(yè)發(fā)展和整個區(qū)域文化經濟的交流提供了便利。加強對其施工技術的研究,分析具有十分重要的意義。
二.先簡支后結構連續(xù)橋梁結構施工要點
1. 先簡支后結構連續(xù)橋梁結構的優(yōu)點
(一)建成橋梁變形小、剛度大、伸縮縫少和行車舒適等優(yōu)點。
(二)減少使用施工設備,又能避免張拉預應力鋼束造成地面上的障礙,簡支梁的預應力鋼束在工廠進行張拉,而負彎矩區(qū)的預應力鋼束布置及張拉均在主梁上進行,僅需吊裝設備起吊主梁。
(三)利于技術操作,省工省時,經濟效益高,預制梁能采用標準構件,進行工廠化統(tǒng)一生產和管理。
2.先簡支后結構連續(xù)橋梁的一般施工流程
(一)在進行先簡后支連續(xù)橋梁施工過程中 ,首先要嚴格按照工程的實際情況進行主梁的預先定制,待預制主 梁的混凝土強度達到設計強度后,按照1 號束、4 號束、2 號束、3 號束順序分別張拉預應力鋼束。1 號束的兩根鋼束應同時張拉,防止主梁橫向彎曲。在此過程中,當混凝土的強度達到設計施工的需要之后,將正彎矩區(qū)的預應力鋼束進行張拉,最后,要在壓漿施工的基礎上,進行主梁底板通氣孔的清潔整理。
(二)當主梁底板通氣孔的清理完成之后,可以進行臨時支座和永久支座的施工,并將主梁進行規(guī)范的安裝。并做好橋面上的鋼筋和橫梁鋼筋的鏈接,在此連接施工過程中,要設置好接頭的鋼束波紋管,并及時進行穿束,并選擇在一天中的氣溫最低時候進行混凝土的澆筑。當混凝土的強度達到施工設計的標準時候,要進行頂板鋼束的張拉并做好壓漿施工。
(三)在進行接頭的工作施工完成之后,要進行剩余混凝土的澆筑,一般而言,要由跨中朝著支點部分進行橋面整體化的混凝土的澆筑,一些臨時的施工支座一定要等到混凝土的施工已經完成之后再嚴格遵守施工規(guī)范進行拆除,在此過程中,完成整個體系的合理轉化。最后要進行工程的養(yǎng)護,要噴灑防水層,并將相關的伸縮裝置和設備嚴格遵守施工質量控制標準進行安裝,在此基礎上,可以轉向整個橋面的施工。
三.先簡支后連續(xù)橋梁施工的質量控制
筆者結合以前所施工的預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁和預應力混凝土簡支轉連續(xù)箱梁的施工過程,提出施工中質量控制,以保證施工質量。
1.臨時支座的設置的質量控制應該保證,臨時支座應有足夠的強度和剛度,拆裝方便,落梁均勻。預應力張拉完成后,待壓漿強度大于35MPa時方可拆除臨時支座。拆除臨時支座應做到逐孔對稱、均勻、同步、平穩(wěn)。臨時支座拆除后,永久支座與墩頂和梁底嚴密貼合。
結合目前的施工技術,臨時支座有多種設置方法,以可卸落砂箱支座的施工方法為例。當采用砂箱支座時,要充分考慮砂箱承受T梁自重和架橋機重量后的沉降量,梁底與盆式支座間應留有空隙。在施工中會出現(xiàn)每個砂箱沉落置不會完全一樣的情況,而導致部分T梁吊空,產生質量隱患,解決辦法有兩點:aj通過預壓試驗取得砂箱在受力以后的平均沉降量,并以此指導現(xiàn)場安裝臨時支座,控制主梁的安裝標高與設計標高一致:②適當降低支座墊石標高,預留約3cm的混凝土梁靴高度。在澆注濕接頭的時候,在盆式支座上墊一塊鋼板,一次直接澆注到鋼板上,形成混凝土梁靴。
2.張拉預制底座的設置要求張拉預制底座應堅固、無沉陷,利于排水,防止由于排水不暢造成地基下沉。底座的反拱度值應參照設計文件所提供的反拱度值、結合實際施工和生產性試制梁的張拉情況確定。反拱度應做成拋物線。另外要保證橋梁安裝精度要嚴格控制,誤差不超過2mm。
3.后連續(xù)現(xiàn)澆段施工質量控制施工發(fā)現(xiàn),對于新老混凝土的連接結合是現(xiàn)澆連續(xù)段混凝土存在的主要問題,為此預制梁板的端頭必須嚴格進行鑿毛處理。為了防止現(xiàn)澆連續(xù)段混凝土在養(yǎng)生硬化過程中發(fā)生收縮性裂縫影響混凝土在二次張拉過程中的承載力和橋
梁的整體受力性能,現(xiàn)澆連續(xù)段接頭混凝土添加微膨脹劑,摻加劑量一般控制在水泥用量的0.5%~1%之間。先簡支后連續(xù)每聯(lián)各現(xiàn)澆連續(xù)接頭的澆筑氣溫應基本相同,溫差控制在5℃以內,并盡量安排在一天氣溫最低時施工。
4.主梁現(xiàn)澆接頭與濕接縫施工的質量控制接頭混凝土澆筑順序應嚴格按設計文件要求執(zhí)行,從主梁預制到澆筑完橫向濕接縫的時間不宜超過3個月。濕接縫混凝土澆筑可采用吊模施工,模板應采用鋼模板,并應有足夠的剛度和強度。模板安裝牢固后,沖洗已經鑿毛處理的混凝土表面,在澆筑次層混凝土前對施工縫應刷一層水泥凈漿?;炷翝仓驼駬v與預制主梁頂板澆筑同樣要求,宜采用平板振搗器與插入棒配合的方式,并保證設計厚度。濕接縫澆筑時宣在氣溫較低條件,并作好養(yǎng)護,防止裂縫。現(xiàn)澆接頭段混凝土可采用微膨脹水泥。
四,結束語
伴隨著我國經濟的快速發(fā)展,對鐵路客運專線的服務質量也將會越來越高,橋梁施工是整個鐵路客運專線建設施工的重要環(huán)節(jié),其施工質量將直接關系到整個鐵路客運專線的服務質量的提升和整個交通運輸網(wǎng)絡的安全,因而,加強對先簡后支結構連續(xù)橋梁施工技術的分析探究,具有十分重要的意義,在此過程中,要結合具體的工程實際情況,做出規(guī)范的施工設計,嚴格施工流程,嚴格遵守施工標準,并做好質量控制措施,加強對整個施工過程中的監(jiān)督管理。如此,既可以降低整個施工的難度,也可以滿足結構連續(xù)施工的施工工藝要求,也有助于提高整個橋梁的承載能力,降低整個橋梁施工過程中的安全隱患,控制橋梁的施工質量,促進我國整個鐵路交通運輸事業(yè)的發(fā)展,為我國經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高奠定堅實的基礎。
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