钢箱混凝土范文

钢箱混凝土范文（精选7篇）

钢箱混凝土 第1篇

钢箱混凝土组合结构是一种优于钢结构和钢筋混凝土结构的新型结构,继承了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点,也克服了两者的缺点而产生的一种新型结构体系。

钢箱混凝土组合结构除具有套箍混凝土的强度高、重量轻、耐疲劳、耐冲击等优点外,还具有施工方面的独特优点。

1)钢板本身就是耐侧压的模板。因而,浇灌混凝土可省去支、拆模板的工作和材料;2)钢板本身兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用。制作钢箱远比制作钢筋骨架省工省料;3)钢箱本身又是劲性承重骨架。可以先安装空钢箱再填灌混凝土,可以简化支架,节省材料,缩短工期。

1 结构设计

本桥墩是双线客运专线铁路(36+56+36)m混凝土连续梁的中墩,位于高速公路匝道上,为了不影响现有的道路,该桥墩采用钢箱混凝土门式墩,跨越高速公路匝道,桥墩立面图见图1。

1.1 帽梁

钢帽梁组成部分主要是顶板、底板、腹板、纵肋和横隔板,帽梁横截面见图2。帽梁为高2 m,宽2.6 m箱形截面,顶底板和腹板均采用Q345qd钢板,厚36 mm。纵肋和横隔板的设置可以保证帽梁的局部稳定。纵肋采用“1”字形截面,截面为高度200 mm,厚20 mm的钢板。钢帽梁在墩柱顶部部分灌注C50微膨胀混凝土。

1.2 墩柱

墩柱主要由顶板、底板、腹板、纵肋和横隔板组成,墩柱钢箱内灌注C50微膨胀混凝土。墩柱截面为变截面,横桥向宽1.6 m,顺桥向宽度成线性变化,从墩底3.4 m渐变为墩顶2.6 m。顶底板和腹板均采用Q345qd钢板,厚36 mm。纵肋采用“1”字形截面,截面为高度200 mm,厚20 mm的钢板。横隔板采用环向加劲板,横隔板平均间距约1.4 m。纵肋和横隔板不仅可以加强墩柱的局部稳定,还可以防止钢箱在混凝土膨胀力作用下的胀鼓。

1.3 系杆

系杆将门式墩的两个墩柱连接起来,增加了桥墩的整体性,减小了墩柱的计算长度,大大增强了桥墩的稳定性,同时又减小了桥墩对基础的水平推力,使基础设计更为经济。系杆截面为工字形,顶底板为宽度800 mm,厚28 mm的钢板,腹板为高744 mm,厚20 mm的钢板。系杆通过高强螺栓与墩柱节点板连接。

1.4 柱脚

柱脚是连接桥墩和基础的主要结构,是钢箱混凝土门式墩设计的关键。列车制动力和无缝线路力等通过梁传递到桥墩,在柱脚产生顺桥向的水平力和弯矩。在横桥向力的作用下,在柱脚产生横桥向水平力和弯矩。柱脚立面图见图3。

2 结构计算

2.1 墩柱承载能力计算

墩柱内填混凝土C50,墩柱钢板采用Q345qd钢板,钢板壁厚tf=36 mm,钢箱宽度bf=1 600 mm,钢箱长度B=3 400 mm,型钢拉压设计强度f=265 MPa,混凝土轴心抗拉强度fc=19.1 MPa。

型钢截面面积As=B×tf×2+(bf-2×tf)×tf×2;

混凝土宽度b=bf-2×tf;混凝土高度h=B-2×tf;混凝土面积Ac=b×h。

求中和轴,型钢组合截面中和轴位置dn=(As-2×bf×tf)/(b×fc/f+4×tf);

塑性抵抗弯矩Mu=f×[As×(h-dn)/2+bf×tf(tf+dn)]=127 100 kN·m。

墩柱底最不利弯矩为22 080 kN·m,满足要求。

2.2 柱脚螺栓检算

假定柱脚靴梁为刚性,底板与混凝土基础顶面间的应力分布为线形变化,柱脚承受竖向轴力N=6 035 kN,弯矩M=12 110 kN·m,柱脚底板宽度为b=2 820 mm,柱脚底板长度为d=4 180 mm,受拉锚栓轴线至柱脚底板受压边缘的距离d0=4 060 mm。

最大应力σmax=N/b/d+6×M/(b×d×d);

最小应力σmin=N/b/d-6×M/(b×d×d);

底板受压区长度x=σmax×d/(σmax-σmin)。

由∑Mc=0(对受压区合力作用点取矩),得锚栓总拉力为:

每个螺栓的承载力为P=265 kN,则需要螺栓数n=T/P=6.24。

采用7个。

3 结构施工

3.1 钢结构施工

钢结构制造可根据施工条件、运输能力和业主要求,适当分段,分段时顶底板与腹板焊缝错开300 mm,各段之间的焊接应满足规范,等强焊接。分段须避开构造复杂和受力较大部位。墩柱与钢帽梁结合部以及柱脚必须在工厂加工,以保证施工质量。

3.2 混凝土的灌注

柱脚底板与承台间灌注C40不收缩混凝土,灌注必须密实,柱脚施工完毕后,应及时用C20细石混凝土包裹柱脚。

墩柱钢箱以及钢帽梁内混凝土采用由柱脚向墩顶分段浇筑施工,需待已灌注混凝土的强度达到设计强度的85%后,再灌注下一段混凝土,两段混凝土的接槎面须布置接槎钢筋,保证钢箱内混凝土的整体性。钢箱内混凝土须充分振捣保证密实。

3.3 支座安装

若支座垫石的高度可预埋支座螺栓,则将支座螺栓预埋在支座垫石中;若支座螺栓大于支座垫石高度,可将支座螺栓栓接在底板上。

4 防腐设计

1)内表面。

喷砂除锈不低于Sa21/2级,表面粗糙度40μm～80μm;醇溶性无机富锌底漆,一道,每道干膜厚度75μm;环氧封闭漆,一道,干膜厚度25μm。

2)外表面。

喷砂除锈不低于Sa21/2级,表面粗糙度40μm～80μm;醇溶性无机富锌底漆,一道,每道干膜厚度75μm;环氧封闭漆,一道,干膜厚度25μm;改性环氧云铁中层漆,两道,每道干膜厚度100μm;四氟乙烯氟碳树脂面漆,一道,干膜厚度30μm;四氟乙烯氟碳树脂面漆,一道,干膜厚度25μm。

5 结语

本桥墩工程地处交通发达的珠江三角洲地区,道路密集,有很多桥墩位于道路上。钢箱混凝土门式墩结构轻盈,占地面积小,在跨线工程中有其独特的优势,可以减少对现有道路交通的影响。本文介绍了跨某高速公路钢箱混凝土门式墩的设计情况,希望对今后跨线路桥墩的设计有一定的借鉴意义。

摘要：结合工程实例,介绍了高速公路钢箱混凝土门式墩的结构设计与施工,对墩柱承载能力及柱脚需要螺栓数量进行了计算,根据该桥墩的特点,提出了合理的防腐设计方案,从而减少对现有道路交通的影响。

关键词：钢箱混凝土,门式墩,结构设计,防腐设计

参考文献

[1]张培信.钢—混凝土组合结构设计[M].上海:上海科学技术出版社,2003.

[2]叶见曙.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,1996.

钢箱混凝土 第2篇

1 体外预应力结合梁桥定义

钢—混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，它是由外露的钢梁或钢桁梁和混凝土桥面板形成的组合结构，且在混凝土板和钢梁之间设置抗剪连接件，以保证在使用荷载作用下混凝土板和钢梁共同作用，共同变形。

体外预应力是将预应力钢束布置在主体结构外部的预应力，是后张法无粘结预应力混凝土结构的重要分支。它的概念和方法产生于法国，由Eugene Freyssinet提出并首次应用。从20世纪70年代末开始在工程中大量应用。

体外预应力结合梁桥是综合使用体外预应力和钢—混凝土组合结构两种技术的一种组合结构(见图1)。钢筋混凝土顶板和钢梁通过剪力连接件结合成一个整体的受弯构件，两种材料合理的结合可以取长补短，各尽其用。在此基础上，合理地布置高强度预应力钢索，并对其进行张拉，使结合梁在承受全部外荷载之前建立起预应力，该预应力的大小和分布能减小和抵消梁在外荷载作用下产生的应力，从而达到改善梁的受力状态与性能，降低应力峰值，提高梁的刚度。

2 体外预应力钢—混凝土结合梁的结构特点

体外预应力结合梁综合了体外预应力结构体系和结合梁结构体系各自的特点。在钢—混凝土结合梁结构体系中混凝土部分受压为主，钢梁受拉，充分发挥了混凝土和钢材两种材料各自特性，增加了梁的承载力。体外预应力混凝土桥梁结构一般采用简化的折线预应力束，体外预应力筋仅在锚固区域和转向块处与桥梁结构相连接(见图2)，体外预应力桥梁结构的受力特性与无粘结预应力桥梁结构类似。

预应力钢—混凝土结合梁与钢—混凝土结合梁相比，由于施加了预应力，调整了结构中的应力分布，提高了结构刚度，减小了结构变形，扩大了结构材料承载的弹性范围。对于预应力钢—混凝土组合连续梁，由于预加力的作用，使得在外荷载作用下内支座区域处于受拉的混凝土翼板预先受压，大大改善了其结构性能，降低了中支座顶的负弯矩值，延缓了混凝土裂缝的产生与发展，大大改善该区域受力性能，因此具有更优越的结构受力性能。

根据以上的结构特点，体外预应力钢—混凝土结合梁结构体系具有以下优点:

1)混凝土部分受压为主，钢梁受拉，充分发挥了混凝土和钢材两种材料各自特性，增加了梁的承载力，与钢板梁方案相比，可节省钢材、降低造价。2)混凝土板参与梁的工作，使截面高度增大，增加了梁的刚度，提高梁的自振频率。3)结合梁增强了钢梁的侧向刚度，防止侧向失稳。4)结合梁方案整体性强，抗剪性能好，表现出良好的耐震性能。5)可以利用钢梁的刚度和承载力来承担悬挂模板、混凝土板等施工荷载，压型钢板还可以直接作为模板，方便施工。6)预应力钢索布置在体外，可以随时方便的检查体外索的使用状况，方便维护更换。

但是，体外预应力结合梁结构体系也存在一些弱点，主要表现为:

1)抗剪连接件在与钢梁焊接过程中易使产生焊接变形和残余应力。2)结合梁的耐火等级不如混凝土结构。3)转向块和锚固区因承受着巨大的纵、横向力，对于体外力筋，锚头失效则意味着预应力的丧失。

3 体外预应力结合梁体系国内外研究历史和现状

对体外预应力结合梁的研究始于20世纪40年代后期，F.Dischinger作为先驱者在1949年首次提出用高强钢丝束对组合桥梁施加预应力的设计构想。Coff因采用抛物线束对一个组合钢梁和混凝土板系统施加预应力而获得美国专利。Szilard对配置高强抛物线钢丝束的预应力简支组合梁进行研究后，利用虚功原理推导出计算应力的公式。Reagam和Krah在力平衡、变形协调和完全组合的假设前提下，建立了简支预应力结合梁在弹性及非弹性状态下钢梁及混凝土板的应力计算公式。Basu等的试验结果表明，负弯矩区的混凝土施加预应力可消除使用荷载下的裂缝，增强混凝土耐久性，提高负弯矩区混凝土的抗弯能力。Tong和Saadatmanesh对两跨预应力组合连续梁采用刚度法和混合法进行了参数分析，考虑的参数包括预应力的大小、预应力筋偏心距、预应力筋长度及布筋形式、加载方式等，得出一系列结论:预应力使这种梁的工作荷载显著提高;预应力增加时，反拱度、总预矩增加，挠度减小;预加力增加，反拱度、次弯矩也增加;初始偏心距增加，反拱度、次弯矩也增加;布筋范围扩大，次弯矩显著增加，使用荷载下预应力增量随着钢索增加而下降;折线布筋与直线布筋相比，前者钢索应力增量不如后者明显地取决于荷载布置方式，但两者都取决于加载大小;各跨及支座施加预应力先后次序不同，产生的预应力效果也不同。Dall’s Asta和Dezi在考虑了预应力筋滑移和变形基础上，给出了体外预应力简支结合梁分析模型。

国内研究虽然起步较晚，但也取得了一系列成绩。宗周红等用有限元方法进行了预应力结合梁的非线性分析，并与试验结果进行了对比，提出了预应力结合梁受弯极限承载力简化计算的弹塑性模型。基于预应力结合梁界面的滑移性能的研究，李佳和余志武提出了钢—部分预应力混凝土组合连续梁满足承载力要求的弯矩调幅限值[β]的计算公式，其计算结果与试验结果吻合较好。

此外，同济大学、清华大学、东南大学等国内高校和科研机构也相继进行了体外预应力组合梁承载力方面的研究，并取得了一定的成果。

4 体外预应力结合梁体系国内外桥梁工程中的应用

1955年，在德国Neckar运河上建成了世界上首座预应力结合梁桥———跨度为34 m的Lauffen桥。1957年，在德国Montabaur附近的Auback流域建成了一座三跨预应力结合梁桥，最大跨径达到50.14 m。1960年，在前苏联西伯利亚地区Tom河上，建成的一座五跨预应力结合连续梁桥，采用变梁高结构，最大跨径达109.12 m。1963年建成的顿河公路大桥采用了同样的结构体系，最大跨径达147 m，用钢量仅为360 kg/m2，经济效益显著。1966年，在华盛顿Bellingham建成一跨长为46 m的预应力结合梁桥，每根梁重量不到同跨径预应力混凝土梁的一半，梁高也比传统钢梁降低了305 mm。1984年，T.Y.Lin公司在美国北Idaho设计的Bonners Ferry桥，是预应力结合梁应用的典范。该桥采用四根钢梁桥，共十跨，跨径介于30.5 m～47.2 m之间，其低廉的造价、合理的应力分布形式和较小的挠度显示了该结构形式合理的经济性和强大的竞争力。

在我国，预应力结合梁的应用范围已从最初的工业厂房、铁路、桥涵发展到工业与民用建筑、公共建筑、城市立交结构等。铁科院西南分院在成都附近彭县至白水河窄轨铁路的湔江大桥上首次采用体外预应力技术进行加固。北京航天立交桥(44 m+64 m+44 m)等城市高架或立交桥上也开始采用预应力结合梁。2000年，主跨150 m的深圳彩虹大桥是国内首座由钢管混凝土拱、预应力钢—混凝土空心叠合板结合梁、钢管混凝土组合桥墩构成的全钢—混凝土组合桥梁。跨度148 m的深圳北站大桥也采用了预应力钢—混凝土梁结构体系，桥梁结构高度小，自重轻，受力性能和抗震性能好，预应力效果明显，使刚度增大，弹性弯曲应力降低，有效降低使用荷载下组合梁截面最大工作应力。广州内环线同时建成的十余座预应力结合梁桥，比较典型的是中山北路高架桥，该桥为三跨(50+70+60)m变宽度展翅连续梁桥，结构轻盈，景观效果好。近几年新建的桥梁中采用此类结构的还有深圳丽水桥(主跨75 m)、深圳大学城一号桥(主跨50 m)、深圳大学二号桥(15 m+32 m+15 m)等。

体外预应力钢箱—混凝土结合连续梁桥是一种受力合理、施工便捷、性能优良、节省材料的新型组合结构。目前，国内外学者对其研究还不够深入，理论体系尚不完善，因此需要在结构稳定、剪力连接件、混凝土收缩徐变影响、动力性能等方面进行深入研究，以推动这一结构的发展应用。

摘要：介绍了体外预应力钢箱—混凝土结合连续梁桥的定义和结构特点,阐述了体外预应力结合梁体系国内外研究历史,以及在国内外的实际工程中的应用,指出了体外预应力钢箱—混凝土结合连续梁桥的发展方向。

关键词：体外预应力,钢—混凝土结合梁,预应力

参考文献

[1]张明春.体外预应力结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]JTJ 025-86,公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S].

[3]宾帆.体外预应力钢箱—混凝土结合连续梁桥预应力效果研究[D].北京:北京交通大学硕士学位论文,2001.

[4]张云龙.体外预应力钢—混凝土组合梁结构行为的试验研究[D].长春:吉林大学硕士学位论文,2000.

[5]刘秋芳.预应力钢—混凝土组合连续梁预加力效应研究[D].福州:福州大学硕士学位论文,2002.

[6]陈世鸣,孙森泉,张志彬.体外预应力钢—混凝土组合梁负弯矩区的承载力研究[J].土木工程学报,2005,38(11):32-33.

钢箱混凝土 第3篇

1 工程案例

工程位于某省北互通式立交桥, 其主要是为高速公路而服务的, 为帮助各公路进行互通的便利。在工程建筑过程当中, 主要采用的是42m的边跨、17.5m的悬臂、35m的钢箱梁、42m的边跨、17.5m的悬臂形成钢箱梁—预应力混凝土悬臂梁组合的施工结构。此次工程和我国以往桥梁建设不同的是, 其主跨的施工主要是在预先埋设钢梁的接头, 放在混凝土的悬臂梁上面。在建筑之后将主梁与接头进行后续的焊接, 从而形成了特殊的建筑结构, 纵向组合结构模式。这在我国近代史的桥梁建筑行业也是属于凤毛麟角的建筑方式, 十分具有研究价值。

2 工艺原理

钢箱梁, 普遍可以称作钢板箱型梁, 外形酷似箱子而因此得名。钢箱梁主要运用在跨度较大的桥梁上, 帮助桥梁稳固建成, 目前我国的钢箱主梁跨度都较大, 有几百米之长, 有的跨度甚至能够达到上千米。在建筑工程过程当中, 一般将其分成若干部分, 进行分段建造、安装。其横截面有宽幅和扁平的特点, 外形较为特殊。高度可以达到1∶10的特殊比例, 与其他建筑材料区别较大。钢箱梁主要是由六个部分进行焊接而形成的, 分别是:顶板, 底板, 腹板, 纵隔板, 横隔板和加劲肋共同组成。在目前我国桥梁建筑当中, 苏通大桥、杭州湾跨海大桥以及下面即将介绍的工程某立交桥都是使用钢箱梁进行桥梁建筑的, 由此可以看出钢箱梁的应用有多么的广泛, 几乎遍布近几年我国建造的大型桥梁。

3 施工工艺过程

对于工程施工过程的详细了解, 有助于对于施工质量的整体把握, 从而提高施工技术, 并且对于每一次工程的详细研究都可以为日后建筑行业的技术革新与发展提供知识储备和实践基础。因而对于施工过程的介绍是十分必要的。

3.1 接头预埋

此次工程当中, 预埋的接头规格主要是长度1.5m、重量30t的, 其宽度和预应力混凝土箱梁的宽度都是一样的。同时需要在预埋过程当中对波纹管进行放置与定位, 方便日后对其的使用。根据设计图纸的要求, 设计预埋接头的位置, 精准将其进行定位, 避免放置出现偏差。浇注时按照规定进行, 通过一定手段保证预埋结构位置的正确不偏离。避免由于温度变化较大而引起的热胀冷缩导致裂缝等情况。

3.2 张拉压浆

在桥梁建筑过程中, 如何对预应力混凝土进行张拉, 是有一定要求的, 混凝土必须能够达到桥梁设计中所要求强度的95%并且龄期要保证不能超过10d, 在此种情况之下才可以进行。此项工程, 在张拉完毕后, 一段固定在之前预埋的接头位置。考虑该工程所需要的纵向张拉力量加大, 所以为了不产生锚垫板的脆性损坏, 选择热轧钢板加工而成的锚垫板。当全部的张拉都进行完毕之后, 在24h之内一定要进行压浆, 并且保证先下后上的孔道压浆原则, 一次性压浆完毕。压浆之后对于其余外漏的浆体要进行及时清洗, 浇注封端混凝土之后方可进行下一阶段的工程。

3.3 钢箱梁的制造拼装

目前我国的钢箱梁节段一般都是在工厂中, 由专业的钢结构流水线制造而成, 分成不同的批号和规格。而在施工过程中, 主要是根据工程设计中对于普遍生产的这类钢箱梁进行符合工程使用要求的改动, 或者进行一定的拼装调整、辅助运输和工程使用。此次工程对于钢箱梁的主要使用流程是, 首先进行材料的采购和复检, 对于钢材原料进行错误处矫正。之后进行材料的除锈和拼接, 再进行下料和安装调整, 最后是节段焊接与矫正。当这一系列的过程基本完毕之后, 在施工现场进行钢箱梁的整体预装, 查看是否有和使用设计要求不相符的地方, 之后再进行自行调整或者进行回返厂家进行调整。当拼装完成之后喷防锈漆, 再进行工程下一步的施工。

3.4 钢箱梁对位

钢箱梁吊装对位是施工的重要环节, 对于架桥机的使用和对位准确度都是有着严格质量监控的, 只有确保其在安全可靠准确度良好的情况下进行才能够保证工程的继续施工。施工人员应实时观测, 检查对位情况和预设接头材料情况, 采用槽钢与预埋件进行临时固定, 如图2所示。

3.5 钢箱梁焊接与预设结件焊接

钢箱梁的焊接主要是在吊装之前进行的, 根据钢箱梁节段大小和工程设计所需要的大小进行焊接, 在吊装过程中临时和预埋件固定, 之后再进行焊接调整。确保施工进行的顺利之后将二者进行连接焊接, 先焊接其中一段, 之后查看连接处和其他施工处的要求是否达到, 之后进行另一端的焊接, 保证焊接的牢固和质量。

3.6 铺装桥面

在钢箱梁建筑桥面上面的面板上, 进行剪力钉的焊接, 同时在上面绑扎钢筋网, 随后浇注混凝土, 同时使用平板振捣器进行振捣, 从而保证混凝土均匀。而由于混凝土在建筑过程当中存在沉降特性, 所以在混凝土进行铺设的过程当中, 要预留一定的虚铺高度, 使得沉降之后的高度也能够达到建筑要求。

4 质量控制

任何一种建筑材料的使用都脱离不开人们的监督, 只有做好质量检测和监督, 才能尽可能保证材料质量, 虽热建筑行业对于建筑材料的质量重视程度很高。却也还是有着各种问题不断的出现, 因此对于施工过程当中可能出现的质量问题点进行相应控制, 从而使得建筑质量得到显著提升和保障。

4.1 焊接的质量

在桥梁建设或者其他建筑建设过程当中, 焊接质量的保证是建筑整体质量的保证基础。例如此次桥梁建设工程当中, 预设埋件和钢箱梁结合处的焊接可能会影响整体桥梁的质量。因此在建筑建设焊接技术使用时, 首先要对于焊接的工艺进行一定的实验评定, 确定焊接技术是否能够满足建筑设计要求。其次对于焊接实施工人的工作技能熟练度和施工技术也需要有一定的检验, 保证能够安全高质量地完成焊接工艺。对于焊接完成后的成果也需要有一定的复检, 保证焊接结果的可靠。一旦焊接出现意外导致可能不符合设计要求, 必须重新进行焊接, 不可应付了事。

4.2 混凝土质量控制

混凝土的铺设可以说是一项繁琐的施工过程, 其中的不可控因素也较多, 受环境影响较大, 不同的温度、湿度和比例都容易引起混凝土的根本性质改变。导致其硬度、耐久度、抗裂性能和耐腐蚀性能都有所降低, 施工工程的质量因此而改变。除了在配置工厂进行检验, 运送到施工现场使用前也应进行一定的检验, 保证混凝土的性质在运输过程当中没有发生变化, 可以正常使用。

4.3 铺装质量控制

在混凝土铺装过程当中, 要结合混凝土的材料特性, 同时根据建筑实际情况进行浇注, 尽量找满足实际情况的前提下提高混凝土的使用质量。保证未来建筑质量。加强在浇注时期, 混凝土等拌和物质的下落角度和堆积度检测, 摊铺的过程当中如果出现钢丝纤维有出现结节现象的, 成为团状的, 要安排工作人员及时调整撕开, 抖动散开, 并且铺装是注意不要出现混凝土离析现象。必须按照要求进行连续施工, 不可停顿。否则停顿处的混凝土拌和物将无法起到增强连接作用, 易于产生断裂, 影响工程质量。

4.4 建立质量监控团队

建立质量监控团队是作为建筑行业保证建筑质量的根本。只有建立一个完善健全的质量监控团队, 才能保障建筑高质量的完成。首先质量监控团队的人员选拔应该是建筑行业具有高经验、高素质的人员, 能够对于施工过程当中出现的问题及时发现, 并且妥善处理。其次建立轮换多人监督, 多人监控能够更好地将监督机制实施到位。再次设置施工人员处罚制度, 对于在施工过程当中的违规操作、违规行为等进行一定的处罚, 轻则罚款, 重则不予录用, 保证施工的高质量进行。最后, 对监督团队进行问责制度, 一旦工程在施工过程之中或者之后, 工程出现一定问题, 除了要对常规工程监理进行处罚, 还要自上而下对监督团队进行问责。从而使得质量监控团队能够自觉自动进行工程质量监控。

5 结论

本文仅仅只是粗浅地介绍了位于某省北互通式立交桥施工项目, 并没有过多地进行具体分析, 注重点主要在于工程的施工技术和施工质量保证的要点控制上面。国外对于钢箱梁—预应力混凝土悬臂梁组合结构形式的施工已经非常成熟, 而我国还处于初级阶段, 这一研究还有待同仁们的共同探讨。可以说一个建筑工程的质量是保证其使用时间的重要因素, 只有在施工过程当中每一步的施工质量都能够得到保障, 才能促进建筑行业蓬勃发展。

参考文献

[1]危小灵, 马科.钢箱梁-预应力混凝土悬臂梁组合结构施工技术[J].现代交通技术, 2015, 12 (4) :57-59.

[2]姜永昌.南水北调跨渠预应力组合钢箱梁安装施工质量控制[J].交通世界 (运输车辆) , 2015 (18) :128-129.

东沙特大桥钢箱梁吊装 第4篇

东沙特大桥主桥为主跨338m混合梁斜拉桥,空间索面,全长518m,主梁采用钢箱梁与砼箱梁相接合的混合梁,钢箱梁与砼箱梁的接合段设在主跨距主塔中心41m处,钢箱梁上斜拉索索距为16m,砼箱梁上斜拉索索距为8m。钢箱梁总长296.75m,梁全宽38m,顶面宽36m,箱梁中线处梁高3.3m。钢箱梁总节段数为20节,其中JH钢砼结合过渡梁段1节,长为3m;M1梁段1节,长14.4m;M2~M18标准节段梁段共17节,长16m;M19梁段1节,长7.35m。

1 架桥机的拼装

为满足东沙特大桥钢箱梁施工要求,项目部使用一套CQ-320T步履架桥机进行钢箱梁M-1~M-18梁段的吊装施工。根据钢箱梁的具体规格尺寸,架桥机外形定为长30米×宽14.7米×高8米。该机的额定起重重量为320t,起升高度为60m,起升速度为1.25m/min,行走顶推油缸推力为16t,行程为1200mm,整机重量约为123t。

1.1 安装前的准备工作

架桥机拼装前,先清点好从运过来的各机构物、螺栓、销轴的数量,是否齐全完整。用柴油清洗各螺栓、销轴。并准备好拼装机械和工具。

1.2 架桥机的拼装

按顺序安装行走系统、机架、液压系统、后锚固系统、起升机构系统、可调节三角吊架机和装配吊耳、驾驶室、栏杆、梯子、人工走道。安装好后对架桥机进行精确定位,同时对整体机架进行调平和后锚固。

2 钢箱梁的安装

2.1 架桥机试吊

架桥机安装好后吊梁前必须进行试吊,荷载试验标准按最重梁段M17节段(长16m,G=274.68t)的1.2倍进行试验,试验分两部分进行:首先进行1.1G的动载试验,其目的是检验起重机各机构和制动器的功能;最后进行1.2G的静载试验,其目的是验证起吊机各构件设计承载能力,检验各机构的制造质量。经过试吊,该架桥机各项指标均符合要求,可以进行钢箱梁吊装。

2.2 钢箱梁吊装

在20节钢箱梁中JH梁段和M19梁段先采用大型浮吊完成吊装,M1至M18梁段采用320T步履式架桥机吊装。在完成S1~S4、C1~C4挂索及张拉后,开始安装320T步履式架桥机,架桥机精确定好位后,用驳船把M-1节段钢箱梁浮运至架桥机底部,起动起升机构,放下三角吊架。三角吊架与钢箱梁设吊耳之间穿销,穿销完毕,必须仔细检查各个吊点的收力情况之后,用两根杆件横向把两个三角吊架铰结起来,增加整个吊架的整体性。钢箱梁起吊:先同时启动两组卷扬机,使吊点同时受力,调节四个吊点的平衡,然后慢慢起吊,钢箱梁起吊到离开浮运平驳10cm的高度时,停止起吊,静止停留2分钟,检查受力情况和钢箱梁平衡度,然后慢慢起吊,提升钢箱梁到桥面位置。钢箱梁起吊到桥面位置时,与前一钢箱梁的水平间距达200-400mm,所以必须水平拉拢钢箱梁才能穿冲销和上高强螺栓。拉拢方法是:用几个手拉葫芦拉预先焊在钢箱梁面上的钢板,使钢箱梁之间的接触良好。微调钢箱梁倾斜度,采用变幅油缸;微调三角吊架的前后吊点的高低,最终使钢箱梁与钢箱梁的孔位相吻合。孔位吻合好后,立即穿冲销。先上连接四个角的冲钉,再间隔着安装成梅花形冲钉群,剩下的孔眼安装高强螺栓并初拧,然后再用高强螺栓逐一代替冲销,替换方法也是先中间后四周,高强螺栓安装好并扭紧。用千斤顶调整节段焊缝间隙,并根据测量监控数据再微调钢箱梁位置、标高。M-1节段在吊装前,需将检查车安装在M-1节段上一起吊装就位,钢箱梁连接好后进行焊接,其焊接的平台利用JH段的支架,焊接后,需经监理工程师检查和超声波探伤,合格后方可进行下道工序,如焊缝质量不合格,需进行返修。焊缝检查合格后,对称安装及张拉S5(C5)号斜拉索,架梁机前移。由于M-1梁段吊点位置与标准节段不同,其吊具与标准节段的吊具不同,因此在吊装完M-1梁段之后需对吊具进行相应调整或更换吊具,再进行M-2~M-18吊装。完成M-1吊装后,循环吊装标准节段及合拢段,其吊装如同M-1节段,只是吊装时所采用的吊具不同,焊接平台利用检查车。到中跨M17梁段安装后,对已完成的钢箱梁节段进行调索,使箱梁标高线型达到预期目的,选择温差较小的时段开始吊装合拢段M18。架梁机起吊合拢段就位,先选择适当温度临时固结与M17梁段接缝,并精确调整合拢段的标高、线型、焊缝间距等,进行焊接,再滑移M19梁段与M18进行焊接,完成中跨合拢。

2.3 钢箱梁吊装的质量保证措施

钢箱梁梁段空间位置按设计坐标及标高定位,梁面设左、中、右三点控制,其平面位置用全站仪控制;箱梁标高控制采用设置在塔或墩上的水准点,用水准仪测量控制。钢箱梁安装标高的误差控制在±5mm,局部变形的不超过±10mm。钢箱梁节段现场焊接的拼缝控制在6mm~20mm,焊缝两侧各吊点的标高与间距满足线形要求后,方可开始钢箱梁接口的焊接。焊接前应制定合理的施焊顺序,防止焊接收缩变形的不对称性,并精确预留由于梁段对接引起纵向收缩的补偿量。

2.4 架桥机安全保证措施

(1)安装人员和操作人员,都必须熟悉“建筑安装工程安全技术规程”及施工现场“临时用电安全技术规范”的要求,并熟悉该起重机的性能,严格按技术部门编制的安装方法程序作业,凡不了解工程要求及安全技术规程的技术人员和未受过安全教育的工人,都不得参加施工工作。(2)凡特殊工种都必须考试合格,持证上岗,所有作业者都必须按操作规程作业,严禁违章指挥,违章作业。(3)任何闲杂人员不能入驾驶室。操作司机必须经考试合格,持证上岗;必须服从指挥,但对任何人发出的紧急停车信号都应立即停车。(4)吊机在安装过程中,每进行一个步骤都必须经技术人员、安质人员检查并确认合格安全可靠后,才能进行下一步安装。(5)吊机在使用时应办理起重设备的审批手续,使用过程中应注意对吊机的保养、检修,要有保养、检修的相关制度。(6)架梁作业时,遇有六级以上大风,应提前将吊机退后两个梁段并锚固好,并将三角吊架与已架箱梁栓接牢固。

摘要：本文联系个人亲身实践,总结了东沙特大桥钢箱梁安装前的准备、架桥机试吊、安装及安全保证措施等工作的落实,从中得出些许体会。

钢箱梁施工技术探讨 第5篇

关键词：钢箱梁,钢梁架设,施工

1 钢梁概况

某箱梁出海码头上部结构形式设计为钢梁。钢梁由大桥局武汉桥梁机械厂制造, 试拼后, 由运输船运至施工现场。考虑施工场地等因素, 与桥机厂协商, 运输船将钢梁运至施工现场后, 停靠在“三航起8”号浮吊外侧, 直接由浮吊进行钢梁架设。

主栈桥钢梁全长165.15 m, 总重719 t。由两片主梁及主梁连接横梁、上下平联组成, 除主梁分段处为高强螺栓连接外, 其余与主梁均为焊接。主梁为工字形截面, 高2.616 m, 两片主梁中心距为6.55 m。钢梁制造时已分段, 分段处采用M24高强螺栓连接, 分段处距支座中心线1.6 m (离承台边线0.9 m) 。主栈桥钢梁共分为13个节段, 由1个端节、9个标准节及3个异形节组成, 自0#台~014#墩为:3.4 m+12.0 m X6+18.05 m+15.2 m+12.0 m X3+20.5 m。其中端节重15 t, 标准节重52 t, 异形节因超过“三航起8”号浮吊吊重范围, 故采用现场拼装, 即两片主梁与其连接件现场焊接。另在07#墩及013#墩分别设两片过渡梁, 重约10 t。

分栈桥钢梁为南北两侧, 即F01#墩~F03#墩、F04#墩~F06#墩。单侧长50 m, 重110.7 t。钢梁由主梁、次梁及连接横梁组成, 除主、次梁分段处为高强螺栓连接外, 其余均为焊接。主、次梁为工字形截面, 主梁高2.816 m, 次梁高1.04 m, 主、次梁中心距为2.7 m。钢梁制造时已分段, 分段处采用M24高强螺栓连接, 分段处距西侧支座中心线1.6 m。分段长度分别为7.95 m、19.5 m、2.55 m, 重量分别为17.7 t、43 t、50 t。

2 支座安装

某箱梁出海码头钢梁支座形式采用钢支座。主栈桥共设2套固定支座, 28套活动支座。固定支座高104 mm, 设置在0#台;活动支座高152 mm, 设置在01#墩~014#墩。分栈桥共设4套固定支座, 20套活动支座。固定支座高104 mm, 设置在F01#墩及F04#墩东侧;活动支座高152 mm, 设置在F01#墩、F04#墩西侧及F02#墩、F03#墩、F05#墩、F06#墩。

钢梁架设前应先进行支座安装, 支座安装前应对支座预埋板竣工测量, 并做出十字中心线。支座安装前应在支座预埋板范围内铺一层干水泥砂浆抹平 (沙应为细沙) , 配合钢楔块调平钢支座, 使传力均匀。支座与设计路线中线允许偏拉、压支座待钢梁拼装完成后安装, 但拉力支座预埋螺栓需在钢梁拼装前调整。

3 钢梁架设

3.1钢梁架设顺序

总体架设顺序为先由0#台~014#墩架设主栈桥钢梁, 然后架设北侧分栈桥钢梁, 最后架设南侧分栈桥钢梁。

因主栈桥钢梁包括3个异形节及过渡梁, 故具体架设顺序分栈桥由东向西拼装。

架设钢梁所用工具准备, 考虑为外海架梁, 钢梁架设时不利因素较多, 故吊具考虑应偏安全。

3.1.1主栈桥钢梁架设

1) 端梁架设, 由浮吊对位, 如不能准确对位, 则大致对位后, 利用倒链及千斤顶准确对位。此节段起吊前应将主梁南端上、下翼缘下拼接板及腹板拼接板带在主梁上, 以利于下一节段拼装。准确对位后应在预埋板上焊挡块以固定此节段, 防止下一节段对位时碰撞偏位。

3.1.2标准节架设

首先将活动支座临时固定, 然后在上摆上垫2 mm厚四氟板, 前一节段主梁下翼缘下拼接板下需垫钢垫块, 防止拼接时因撞击变形, 不利于螺栓连接。因为海上作业, 极难准确对位, 故考虑大致对位后, 利用倒链及千斤顶准确对位。同样一节段起吊前应将主梁南端上、下翼缘下拼接板及腹板拼接板带在主梁上, 以利于下一节段拼装。准确对位后, 先将腹板连接螺栓连接, 然后利用自制卡子将主梁上、下翼缘板及下拼接板卡住, 拆掉连接螺栓后, 将各自上拼接板对位栓接。螺栓栓节后, 利用50 t千斤顶将钢梁顶起, 取出四氟板并调整钢梁位置。

3.1.3异形节架设

异形节架设施工方法同标准节架设, 只是分别拼装两片主梁后, 连接件现场焊接。利用倒链及千斤顶对位单片主梁时, 需设支撑以稳定主梁。

3.1.4过渡梁架设

过渡梁架设仅在07#墩及013#墩设置, 过渡梁通过承台上预埋螺栓与承台连接。每个承台设44个Φ36预埋锚栓, 过渡梁上孔眼孔径为Φ40。过渡梁架设前检查预埋锚栓位置并调整偏位。

架设方案:首先在过渡梁焊四个牛腿, 并在承台相应位置上设四个垫块, 由浮吊将过渡梁吊至垫块上, 利用倒链及千斤顶准确对位后, 用千斤顶落梁对位。

3.1.5分栈桥钢梁架设

架设方式同主栈桥钢梁架设, 仅是在7.95 m节段拼装时, 因只有一个支点, 故需设置钢垫块。

4 高强螺栓施拧

1) 施拧工具及高栓施拧扭矩值。初拧采用M24套筒扳手, 终拧采用600~1 000 N/m响动扳手, 终拧扭矩值为785 N/m。

2) 螺栓施拧次序。无论初拧或终拧, 均应从螺栓群每一区中间向四周顺序对称进行, 初、终拧完毕即用不同颜色油漆在螺栓端头逐个做出标记, 防止漏拧。螺栓施拧过程中若出现螺杆随扳手一齐转动, 应立即卡油, 用扳手卡死螺栓头部。

3) 响动扳手采用力矩法标定。

4) 雨天或螺栓表面雾气未干不得施拧。

5) 夏季高栓施拧工作应避开中午高温时间。

参考文献

[1]张杰.城市立交桥钢箱梁施工技术[J].山西建筑, 2007 (11) .

[2]戴明逊.济南黄河三桥钢箱梁制作质量控制[J].交通科技, 2008 (3) .

平面“L”形钢箱梁设计 第6篇

1 工程概况

本立交采用分离式, 主线为城市次干路, 上跨城市快速路, 需同时考虑车辆及行人的过街需求。其总体布置见图1。

立交包括主线跨线桥以及人行梯道桥两部分, 其中上跨城市快速路位置两桥合并为一幅桥, 跨越后人行梯道桥即就近单独落地。南侧人行梯道桥的ST0号~ST2号墩采用等高度钢箱梁, 跨径布置为15.7 m+20.8 m+3.7 m, 其中3.7 m为悬臂梁, 用以支撑ST2号~ST4号墩钢梯道。其横坡为0%, 纵坡为1%, 为利于桥面排水, 从接主桥的ST0号位置开始往下放坡。ST0号~ST2号钢箱梁跨越地面右转辅道, 受辅道线形及分隔岛位置控制, 采用平面“L”状异形结构, 梯道中心线由缓和曲线+圆弧线+直线+圆弧线构成, ST1号墩、ST2号墩均位于圆弧线上, 半径仅为6 m;ST0号墩处为斜支撑, 斜交角度79.22°, 整个结构受力较为复杂。

标准截面见图2。

ST0号~ST2号梁体采用单箱单室钢箱梁截面, 梁高1.2 m、顶板宽6.0 m、底板宽3.0 m, 两侧悬臂各为1.5 m;顶板、底板、腹板厚度均为16 mm, 采用“一”字形加劲肋, 加劲肋高0.14 m, 断面间距0.35~0.45 m;横隔板为实腹式, 考虑到本桥的特殊性, 进行加密, 顺桥向间距1.5~2.0 m。

2 结构类型选择

2.1 两跨连续梁

ST0号~ST2号墩箱梁最初拟采用常规的两跨连续梁。ST0号墩为连接墩, 受主桥花瓶墩大小限制, 采用双支点, 支点间距为2 m;ST1号及ST2号墩均采用双支点, 支点间距4 m。本桥为坡桥, ST2号墩高度最低, 且间接支持着钢梯道, 故顺桥向的切向约束设置在ST2号墩处, 并在此墩位布置横桥向的径向约束;ST0号墩为连接墩, 设置有伸缩缝, 紧邻主桥, 在此墩位布置横桥向的径向约束。ST1号墩为中间墩, 是否设置横桥向的径向约束有待进一步研究, 为此, 计算考虑2种有限元模型, 模型1约束ST1号墩横桥向的径向位移, 模型2则放开此径向位移。两跨连续梁模型见图3。

按现行桥梁设计规范取各直接作用和间接作用的计算值, 主要计算参数如下。

1) 基础位移:基础竖向不均匀沉降取值为5 mm。

2) 整体温度:整体升温30 K, 整体降温35 K。

3) 温度梯度:按钢桥面板升降温各15 K考虑。

4) 风荷载:基本风压取100 a一遇, 即0.6 k N/m2。

5) 人群荷载:按CJJ 11—2001《城市桥梁设计规范》10.0.5条相关规定取值。根据JTJ 025—1986《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》, 取最不利的标准组合为:恒载+人群荷载+整体温度包络+温度梯度包络+风恒载包络+基础位移包络, 各单项的组合系数均为1.0。2种模型标准组合下的计算结果详见表1 (应力拉“+”、压“-”, 竖向位移不包含支座沉降值) 。

由表1可知, 模型1与模型2在面内弯矩、扭矩及竖向位移、竖向反力等方面差别比较小, 但在面外弯矩、平面内位移及反力方面差别明显。究其原因在于:本桥为平面异形桥, 与曲线梁桥类似, 其温度变形仍近似属于弧段伸缩, 变形后圆心角不变, 曲率半径改变;模型1约束ST1号墩横桥向的径向位移, 即异形桥温度变形等受此约束的抵抗, 不能自由伸缩;为避免此部分附加内力, 宜释放ST1号墩的径向位移, 即选择模型2。

以模型2为例, 整体降温35 K, 主梁的平面变形及引起的切向反力见图4。本桥为平面“L”形梁, 由图4可知, 温度变形极不规则, 且引起较大的切向反力;ST2号墩上2个支座的切向反力, 绝对值相差不大, 方向相反, 表明整体降温导致较大的面外弯矩, 这与表1中面外弯矩一栏是吻合的。表1中, 无论模型1还是模型2, 面外弯矩均比较大, 基本与面内弯矩同级别。考虑到支座抵抗水平力的能力有限, 若采用常规的两跨连续梁, ST2号墩位置支座设计存在困难, 应选择无支座的墩梁固结构造;为抵抗面外弯矩, 墩柱宜选择横桥向较宽的箱形截面。

2.2 刚构-连续梁

为克服常规连续梁支座水平力较大的问题, 设计采用刚构-连续梁体系。如前所述, ST2号墩由双支座调整为墩梁固结;ST1号墩是否固结, 尚须进一步研究。另外考虑到景观效果, ST1号、ST2号墩宜为不带盖梁的独柱墩。综上, 计算考虑2种有限元模型 (见图5) :上面模型3中ST1号墩及ST2号墩均为墩梁固结, 下面模型4仅ST2号墩采用墩梁固结, ST1号为独柱单支点。图5中墩柱均为矩形钢箱梁断面, 尺寸为1.2 m (径向) ×0.9 m (切向) , 板厚20 mm, 亦采用“一”字形加劲肋, 加劲肋高0.14 m, 断面间距0.30~0.45 m。

模型3及模型4的计算结果对比见表2 (为便于比较, 表中ST1号墩位置的竖向反力已经扣除墩柱及承台重量) 。与模型4相比, 模型3因为2个相邻的固结墩对梁体温度变形进行约束, 导致主梁及墩柱应力均有显著增加, 且ST1号墩、ST2号墩两墩都存在较大的水平反力, 平面内水平反力合力均为600 k N左右, 但模型3中ST0号墩的负反力最大值 (指绝对值) 比模型4小。考虑到本联梁为人行桥, 基础布置较为薄弱, 抵抗水平力的能力有限, 设计最终采用模型4, 即单墩固结的两跨刚构-连续梁。

3 细部设计

3.1 ST0号墩负反力的处置措施

标准组合下, ST0号墩存在一定的负反力, 此负反力主要因活荷载及温度梯度作用导致, 且温度梯度负反力约占总负反力的65%。针对此负反力, 采取以下措施。

1) 在靠近ST0号墩的5 m梁段范围内全断面填充C30微膨混凝土作为压重, ST0号墩2个支座每个增加压力约180 k N。

2) ST0号墩的2个支点均布置拉力支座, 每个支座均能抵抗500 k N拉力。

3) 桥面铺装在原2 cm塑胶的基础上增加1层4 cm厚环氧砂浆, 以减少温度梯度, 降低其不利影响。采取上述处置措施后, 现场反应良好, 未出现支座脱空、主梁偏转等不利状态。

3.2 墩梁固结处构造

墩梁固结处的角隅节点受力非常复杂, 是整个结构的关键部位, 因承受着较大的负弯矩, 节点内缘将产生很高的压应力, 而节点外缘则出现较大的拉应力 (见图6) 。

为保证传力可靠, 采用柱穿梁的方法整体制作。设计文件中明确指出不得采用梁、柱分别制作再在梁底焊接柱的做法, 以防止焊缝疲劳撕裂。柱穿梁的构造如下:箱梁底板开孔, 立柱从中穿过, 与箱梁顶板焊接;立柱腹板与主梁横隔板总体考虑, 为一块板;立柱伸入箱梁部分周边焊接一圈加劲钢板。

4 结语

“L”形钢箱梁立柱少、弧线优美, 造型轻盈靓丽, 景观效果较好, 受到周边居民的好评。本桥运营1 a, 经历一个温度周期, 受力状态良好, 未出现任何病害, 其结构选型及细部构造可供类似平面异形结构参考。

摘要：平面异形钢箱梁在城市桥梁中大量应用。这类桥梁平面线形复杂, 且常兼具弯、坡、斜桥等特征。以天津市某立交桥中一联两跨平面“L”形钢箱梁的设计为例, 重点分析其结构类型选择过程及细部构造设计措施。计算表明, 本联箱梁温度变形极不规则, 采用单墩固结的刚构-连续梁体系是合理的;标准组合下部分支点出现负反力, 此负反力主要由温度梯度及活荷载产生, 为此设计中采用混凝土压重、设置拉力支座及增加环氧砂浆铺装层隔热等方法。

关键词：平面“L”形,钢箱梁,温度变形,刚构-连续梁体系,负反力

参考文献

[1]傅伟, 刘超群, 常柱刚, 等.双反弯“S”形曲线钢箱梁空间计算分析[J].中外公路, 2012 (3) :164-167.

小半径曲线叠合钢箱梁桥设计要点 第7篇

1工程概况

广州市科韵北路～云溪路平交口改造工程中,需增设一左转匝道桥。其中第二联桥跨越云溪路左转进入科韵路时采用了跨径组合为(28+39+39+28)m连续叠合钢箱梁,该梁的曲线半径为59.1 m,桥宽9.039 m～10.8 m,布置两个车道。

2构造设计

连续叠合钢箱梁结构采用单箱双室,梁高按等高设计,腹板净高1.4 m,预制箱宽5.2 m(含腹板厚度),悬臂变长以适应桥宽变化。混凝土后浇层厚12 cm(含顶板厚度),上面铺10 cm沥青混凝土铺装。

沿结构中心线每隔1.9 m(跨中加密至1.5 m,1.6 m)设置一道横隔板及倒T形的斜撑支撑翼板,以保证箱梁的整体作用,桥面板采用钢正交异性板,纵肋为闭合截面的U形肋,肋厚6 mm,肋距40 cm～45 cm,横梁内对应U肋处设置I肋,肋厚16 mm,底板对应顶板U肋处设置I肋。箱梁边腹板厚度为22 mm,中腹板厚度为18 mm,翼板顶板厚度等厚12 mm,预制箱顶、底板厚度随着截面内力的变化而变化,加厚段为20 mm,其余则为18 mm。

桥面板采用叠合形式,钢箱梁面设置混凝土叠合层,后浇结合层采用C40钢纤维混凝土。钢纤维混凝土后浇层与钢梁顶板之间采用剪力钉连接,后浇结合层等厚12 cm(含顶板厚度),形成叠合钢箱梁。

3构造特点

3.1 跨径布置

由于钢结构自重较轻,且混凝土现浇层厚度不大,远小于混凝土连续结构,活载在总荷载中所占比重较大,边跨的设置考虑到连续梁边墩支座在恒载作用下的预压力一般不大,需预防由活载引起的上拔力造成支座脱空的危险。在总体布置时,边跨和中跨的跨径比例不宜过小,宜适当放大;本工程中跨采用39 m,边跨采用28 m,边中比为0.72/1。

3.2 抗扭设计

本桥的平面半径小,荷载产生的扭矩大,主梁断面必须选择抗扭能力很强的断面。为了取得箱梁较大的抗扭惯矩,经过与相关的施工单位协商后,设计箱室总宽度为5.2 m,这样整个箱室就取得了很强的抗扭能力。单箱双室钢箱梁是薄壁双闭室断面,受扭后产生的剪流基本是沿箱室外壁分布的,边腹板不但要承受竖向荷载直接产生的剪应力,还要承受竖向荷载偏载形成扭矩所产生的剪应力。根据曲线叠合钢箱梁桥受扭荷载大的特点,钢箱梁边腹板厚度取18 mm,以增强边腹板的抗剪能力。

3.3 支座布置

连续曲线梁支承一般设计为边墩双支座,中间几个支座为单点支承,这样存在的问题是在活载作用下不仅边跨而且中跨都会对边墩支座产生扭转作用,所以本工程将中间墩设为双支座来承担扭矩,减小曲梁两端的扭矩,使曲线桥的扭矩较均匀地分布在曲线连续梁桥,由各个桥墩上的双支座共同承担。同时尽量增大支座间距,减小支座的吨位。为了尽量减少支座上拔力,设计中采用了钢箱梁暗横梁内浇灌混凝土的措施,半个暗横梁内的混凝土压重直接抵消了部分支座上拔力。

曲梁中间墩都采用双支点,其支座类型布置方式为:在其中一个中墩的曲线内侧布置固定支座,其余墩曲线内侧布置顺桥方向(沿曲线切向)单向支座,除与固定支座横向相对应的支座按法线布置单向支座外,其余各墩在曲线的外侧均布置双向支座。这样既能够保证曲线钢箱梁在温度或制动力等水平力的作用下沿顺桥方向发生位移,同时还能限制曲线钢箱梁横向位移,以防曲线钢箱梁横向爬移。

3.4 墩顶负弯矩区的设计

连续梁桥在恒载及活载作用下,墩顶负弯矩区的混凝土桥面板常因拉应力过大而开裂,从而导致梁体刚度降低,混凝土板内钢筋甚至其下钢板锈蚀,以致降低结构的耐久性。早期多采用配置预应力的方法解决这一问题,要求混凝土在使用荷载作用下不出现或仅出现有限拉应力。本桥桥面板在纵向按容许开裂、控制裂缝宽度的原则进行设计,不设置体内纵向预应力束。为了改善负弯矩区桥面板的受力性能,实现对负弯矩区桥面板裂缝宽度的有效控制,本桥采用了如下技术措施:1)合理地选择施工顺序。桥面板施工采用先跨中、后支点的浇筑顺序;2)浇筑支点混凝土前,对跨中进行预压重,这样跨中桥面板的恒载及预压重作用对支点处混凝土桥面板会产生一个预压作用,有效地减小了支点桥面板的恒载拉应力,改善了负弯矩区桥面板的受力性能;3)通过添加钢纤维改善负弯矩区混凝土的性能。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成,显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能,具有较好的延性。

3.5 加劲肋的设计

顶板、底板、翼板以及腹板纵向加劲肋的设置主要是为了满足构件局部稳定性。根据公路桥涵钢结构规范第1.5.10条第二点,当腹板的高厚比大于60且不大于140时(Q345钢),仅设置竖向加劲肋,间距应不大于950倍腹板厚除以剪应力的平方根,且不得大于2 m。

钢箱梁在承受非对称荷载时,不但发生弯曲,并且伴随着扭转和畸变。荷载的扭转作用对梁主要产生剪应力,而正应力很小,原因是箱梁自由扭转刚度很大,弯曲扭转力矩在总扭矩中所占份额很小。畸变使得翼缘和腹板都产生板面内和面外弯曲,引起相当大的正应力。为了有效抵抗畸变效应,就要在梁内设置有足够刚度和适当间距的横隔板。

顶底板横向加劲肋与腹板竖向加劲肋对应设置,形成箱室横隔,每隔两道普通横隔设置一道加强横隔,加强横隔在拼装箱内设为剪刀叉。箱室横隔对于顶底板还起到横向加劲的作用,满足间距不大于3h0的构造要求。

4结构计算

4.1 计算模型

结构计算采用大型空间有限元程序进行分析,采用三维板单元模拟曲线箱梁结构,共有8 609个节点,9 638个单元(见图1,图2)。由于钢箱梁采用混凝土桥面板形成叠合梁截面,使钢结构在使用荷载作用下的应力水平得到降低,因此在对计算模型进行施工阶段及使用阶段钢箱梁结构的应力水平分析时,偏安全的忽略桥面板混凝土的影响,使之作为钢结构的安全储备。

4.2 计算荷载工况

工况一:恒载+系统温度+梯度温度+沉降+活载max。

工况二:恒载+系统温度+梯度温度+沉降+活载min。

4.3 计算结果

各工况下支座反力汇总见表1。

从表1可以看出,边支座最小反力只有207 kN,故端横梁内浇筑混凝土压重的措施十分有必要,以防止支座托空,这也是该类桥设计中必须高度注意的一个重点。

各种荷载作用下的应力云图见图3～图5。

由图3～图5可知,顶板最大拉应力为32 MPa,底板最大拉应力为160 MPa,腹板最大剪应力为53 MPa,满足钢材容许应力要求。

5结语

小曲率半径的匝道桥这一复杂的结构形式在城市立交桥上越来越普遍,连续曲线叠合钢箱梁结构通用性强,布跨灵活,是很有发展前景的桥型之一,这种结构既是薄壁箱梁,又是叠合梁,自重轻,刚度也较小,半径小时曲梁的力学效应更明显,设计时特别要注意采取与其受力特点相适应的构造措施。连续叠合梁桥的桥面板施工采用分段浇筑混凝土和对跨中压重的方式,可以给支点负弯矩区域的混凝土桥面板提供有效预压应力,该施工方法是避免支点处桥面板出现横向裂缝的有效方法。

摘要：结合工程实例介绍了小半径钢箱梁匝道弯桥的构造特点,并用空间板壳单元对该桥进行了空间分析,根据分析结果指出设计该种桥型时应注意采取与其受力特点相适应的构造措施,以期指导实践。

关键词：小曲率半径,弯桥,钢箱梁,设计

参考文献

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