独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计.pdf
《独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计.pdf(3页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、总657期2023年第27期(9月 下)0 引言出于力学及景观效果等方面的考虑,斜拉桥索塔有时设计为倾斜状态,形成斜塔斜拉桥。该桥型结构新颖独特,力学特征也与常规直塔斜拉桥有所不同。斜塔斜拉桥因塔身处于倾斜状态,自重作用下会使桥塔出现较大弯矩,这便为临时支撑设计提出更高要求。斜塔斜拉桥属于多次超静定结构,主梁和桥塔受力影响因素多,施工工期长,成桥后结构内力受设计方案合理性及施工工艺影响较大。当前研究人员对斜塔斜拉桥施工工艺及参数影响研究较多,但对独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计研究较少。基于此,本文依托某跨河大桥,对钢管混凝土斜拉桥设计问题展开分析,以期为该桥型的推广应用提供参考。1 工程概况某
2、跨河桥梁主桥采用(80+100)m的独塔单索面斜拉桥形式,桥面宽35.5 m;主梁为钢箱梁结构,梁高4.0 m,梁宽38 m;斜拉索单索面双排以扇形设置在中央分隔带内;桥塔则为钢管混凝土结构,并向边跨方向倾斜一定角度。该桥梁位于河道地带,河道浅而宽,枯水期水流缓慢;丰水期和平水期内均承担一定的通航任务。2 斜拉桥设计2.1 主梁该独塔单索面混凝土斜拉桥主梁按照正交异形钢桥面板流线型扁平钢箱梁设计,不考虑板厚时的中心线处梁高为4.0 m,包括风嘴在内的桥面全宽38 m,双向横坡均为 1.5%。钢箱梁顶底板厚度为 16 mm 和 12mm,斜拉索锚固处顶板厚24 mm;顶底板均按照U形加劲肋设计,
3、顶底板U形肋高度为280 mm和200 mm,厚度分别为8 mm和6 mm,设置间距分别为600 mm和640 mm。将标准高度712 mm的T肋设置于顶底板箱梁中心线处,使之与桥塔固结梁段连成整体,增强结构刚度。该斜拉桥钢箱梁共设置4道腹板,内、外侧腹板和箱梁中心线的距离分别为11.1 m和15.75 m。横隔板按照3.0 m的标准间距和实腹形式设置。无支点无斜拉索的常规横隔板、斜拉索锚点横隔板及墩顶支座横隔板设计厚度分别为12 mm、16 mm和16 mm。顶板处风嘴板厚12 mm,其余位置风嘴板厚10 mm,且均通过板式加劲肋加固。风嘴横隔板设置位置恰好与主梁横隔板对应。2.2 桥塔该钢
4、管混凝土斜拉桥跨径并非对称布置,因此在活载和恒载的综合作用下,必将引发边跨、中跨等结构不协调响应问题1。为此,将桥塔向边跨方向倾斜一定角度,借助桥塔倾斜解决主跨超出边跨而引发的结构不平衡问题。桥面以上索塔设计高度为58.5 m,柱式桥塔形式,钢管壁厚28 mm,直径2 500 mm,塔柱钢管共按照13个节段设置,节段长度为58 m;施工时应逐节吊装组焊,并于其间灌注高性能混凝土。塔柱顶部为空钢管节段,主要起装饰性作用,无斜拉索拉力承担功能,通过120 cm空钢管按照3.0 m间隔连接。索塔锚固区位于塔柱中部节段,斜拉索锚固齿块设置在塔柱腹腔内部。为确保桥塔钢管和内部高性能混凝土力学特性和抗变形
5、性能协调统一,钢管混凝土结构技术规范(GB 509362014)规定,常规圆钢管直径应不超出1 500 mm。但这一直径上限明显无法满足该钢管混凝土斜拉桥设计要求,因为采用大直径钢管,很难保证其与混凝土变形的一致性和协调性,结合相关经验,收稿日期:2023-01-17作者简介:焦北辰(1989),男,工程师,从事公路桥梁设计相关工作。独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计焦北辰(南昌市公路勘察设计院,江西 南昌 330077)摘要:以某钢管混凝土组合结构桥塔的单索面跨河斜拉桥为例,对主梁、桥塔、塔底锚固、斜拉索等结构展开设计,并从结构稳定及塔梁平衡、主梁主塔截面设置、主梁安装等方面概括了结构设计特点。
6、应用空间有限元模型进行的桥梁结构静力计算结果,体现出斜塔斜拉桥成桥阶段主梁横弯以及运营阶段主梁刚度偏小的受力特性,分析结果对于该桥梁设计、建设及成桥质量控制具有参考价值。关键词:独塔;单索面;斜拉桥;钢管混凝土桥塔中图分类号:U442文献标识码:B94交通世界TRANSPOWORLD还必须采用内置圆钢管或钢筋笼的做法提升结构承载性能、刚度、延性等后期性能2。该独塔单索面混凝土斜拉桥钢管通过厚度 28 mm、直径 2 500 mm的低合金高强钢卷制成,成型后的钢管径厚比为89.1,约束效应系数0.49。为有效解决大直径钢管使用过程中约束效应系数偏低、钢管与混凝土变形的一致性和协调性差等问题,在塔
7、柱腹腔中增设主筋直径32 mm、螺旋箍筋直径10 mm的钢筋笼,以增强对核心混凝土的约束与提升作用。为增强钢管和混凝土结构间的黏结强度,提升结构联合受力性能,主要从以下方面加强设计:1)将高250 mm、厚16 mm、开孔直径60 mm、开孔孔距 200 mm 的 PBL 纵向加劲肋以及宽 150 mm、厚16 mm的环向加劲肋焊接于钢管内壁;并通过人工方式除锈处理,确保内壁清洁粗糙;2)使用C50高性能、自密实混凝土以减少其与钢管界面损伤,避免混凝土脱空。2.3 塔底锚固在研究钢桥塔和混凝土桥塔以及承台锚固形式的基础上,对预应力拉杆锚固和剪力键锚固形式进行比较3。1)在采用预应力拉杆锚固形式
8、时,将28根40CrNiMoA材质的预应力锚栓设置在塔底截面,由于运营期间行车荷载的反复作用,锚杆松弛后会降低预应力,影响锚固效果。为此,必须向锚杆施加额外补偿张拉力,并将厚度为100 mm的承压钢板设置在桥塔塔底截面处,以优化应力传递。在这种锚固方案下,钢塔和混凝土塔座之间传力较为明确,且塔柱底截面承压板是保证钢塔轴力顺利向混凝土塔座传递的保证;锚固于钢塔的预应力拉杆承担钢塔底弯矩拉力。但是这种锚固形式对承台或塔柱内预应力拉杆锚固长度及定位精度有较高要求;为增强塔座面和承压钢板间的紧密贴合,必须保证塔座混凝土面的平整度;必须对预应力拉杆锚固处实施加劲,以避免钢板出现失稳;预应力拉杆在桥梁结构
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 独塔单索面 钢管 混凝土 斜拉桥 设计