曲線梁橋設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題
總體布置
在進(jìn)行橋梁總體布置時(shí),要考慮兩個(gè)方面問題:從結(jié)構(gòu)受力方面,要注意調(diào)整梁內(nèi)的扭矩分布,控制扭矩峰值,使梁截面以及支座受力較均勻;從結(jié)構(gòu)變形方面,要注意控制梁端縱橫向變位及翹曲變形,使之符合規(guī)范要求。要得到這些結(jié)果,主要是靠調(diào)整跨徑搭配和處理邊界條件。
跨徑的搭配
從已建成的橋梁看,梁端內(nèi)側(cè)支座“脫空”現(xiàn)象比較嚴(yán)重,主要是因?yàn)閮?nèi)側(cè)支座反力太小甚至出現(xiàn)了負(fù)值。所以,我們要使內(nèi)側(cè)支座處于受壓狀態(tài),并且要有一定的壓力儲(chǔ)備。比較有效的辦法是控制邊跨跨徑,使邊跨跨徑與中跨比較接近。當(dāng)受實(shí)際條件限制,邊跨跨徑與中跨差距較大時(shí),也可考慮采取其他一些措施,比如調(diào)整邊跨與中跨的自重等。
邊界條件
邊界條件影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),要分別采用不同的約束進(jìn)行試算,然后決定結(jié)構(gòu)的邊界條件。
曲線梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
直梁橋受“彎、剪”作用,而曲線梁橋處于“彎、剪、扭”的復(fù)合受力狀態(tài),故上、下部結(jié)構(gòu)必須構(gòu)成有利于抵抗“彎、剪、扭”的措施。
曲線梁橋的彎扭剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)有著直接的關(guān)系:彎扭剛度比越大,由曲率因素而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)彎形越大,因此,對(duì)于曲線梁橋而言在滿足豎向變形的前提下,應(yīng)盡可能減小抗彎剛度、增大抗扭剛度。所以在曲線橋梁中,宜選用低高度梁和抗扭慣矩較大的箱形截面。
在曲線梁橋截面設(shè)計(jì)時(shí),要在橋跨范圍內(nèi)設(shè)置一些橫隔板,以加強(qiáng)橫橋向剛度并保持全橋穩(wěn)定性。在截面發(fā)生較大變化的位置,要設(shè)漸變段過渡,減小應(yīng)力集中效應(yīng)。
在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮扭矩效應(yīng),彎梁應(yīng)在腹板側(cè)面布置較多受力鋼筋,其截面上下緣鋼筋也比同等跨徑的直橋多,且應(yīng)配置較多的抗扭箍筋。
城市立交橋中的彎箱梁橋中墩多布置成獨(dú)柱支承構(gòu)造。在獨(dú)柱式點(diǎn)鉸支承曲線連續(xù)梁中,上部結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生的扭矩不能通過中間支承傳至基礎(chǔ),而只能通過曲梁兩端抗扭支承來傳遞,從而易造成曲梁產(chǎn)生過大扭矩。為減小曲線梁橋梁體受扭對(duì)上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響,可采用以下方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力平衡的調(diào)整:
①為減小此項(xiàng)扭矩的影響,比較有效的辦法是通過調(diào)整獨(dú)柱支承偏心值來改善主梁受力。
、谕ㄟ^預(yù)應(yīng)力筋的徑向偏心距來消除曲梁內(nèi)某些截面過大的扭矩,改善主梁的受力狀態(tài)也是一種行之有效的辦法。預(yù)應(yīng)力曲線梁往往產(chǎn)生向外偏轉(zhuǎn)的情況,這是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成的。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的扭矩分布和自重、恒載作用下的扭矩分布規(guī)律有著較大的區(qū)別,為調(diào)整扭矩分布,可在曲線梁軸線兩側(cè)采用不同的預(yù)應(yīng)力鋼束及錨下控制應(yīng)力,構(gòu)成預(yù)應(yīng)力束應(yīng)力的偏心,形成內(nèi)扭矩來調(diào)整曲線梁扭矩分布。
下部支承方式的確定。曲線梁橋的不同支承方式,對(duì)其上、下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響非常大。對(duì)于曲線梁橋,中間支承一般分為兩種類型:抗扭型支承(多支點(diǎn)或墩梁固結(jié))和單支點(diǎn)鉸支承。在曲線梁橋選擇支承方式時(shí),可遵循以下原則:
、賹(duì)于較寬的橋(橋?qū)払>12m)和曲線半徑較大(一般R>100m)的曲線梁橋,由于主梁扭轉(zhuǎn)作用較小,橋體寬要求主梁增加橫向穩(wěn)定性,故在中墩宜采用具有抗扭較強(qiáng)的多柱或多支座的支承方式,亦可采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式。
、趯(duì)于較窄的橋(橋?qū)払≤12m)和曲線半徑較小(一般約R≤100m)的曲線梁橋,由于主梁扭轉(zhuǎn)作用的增加,尤其在預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力的作用下,主梁橫向扭矩和扭轉(zhuǎn)變形很大。由于橋窄因此宜采用獨(dú)柱墩,但在選用支承結(jié)構(gòu)形式時(shí)應(yīng)視墩柱高度不同而確定。較高的中墩可采用墩柱與梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)支承形式。較低的中墩可采用具有較弱抗扭能力的單點(diǎn)支承的方式。這樣可有效降低墩柱的彎短和減小主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形。但這兩種交承方式都需對(duì)橫向支座偏心進(jìn)行調(diào)整。
、鄱罩孛娴暮侠磉x用。當(dāng)采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式時(shí)就必須注意墩柱的彎矩變化。在主梁的扭轉(zhuǎn)變形過大同時(shí)墩柱彎矩也很大(一般墩柱較矮)的情況下,宜采用矩形截面墩柱。因?yàn)榫匦谓孛嫜刂髁嚎v向抗彎剛度較小,而沿主梁橫向抗彎剛度較大,這樣既減小了墩柱的配筋又降低了主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形,更適合其受力特點(diǎn)。
下部結(jié)構(gòu)
曲線梁橋墩頂水平力分配比較復(fù)雜,而且橋墩所受的外力方向常發(fā)生變化,因此,墩柱要盡量采用圓形截面;曲線梁橋墩柱受到縱橫向水平力作用,墩身最大彎矩應(yīng)是兩個(gè)方向的力矢量合成值;同一座橋墩各墩柱的軸力可能有差異,所以要調(diào)整墩柱位置,使墩柱受力均勻,避免出現(xiàn)墩柱受拉的情況;在計(jì)算樁柱配筋量時(shí),要分別驗(yàn)算各墩柱的內(nèi)力,根據(jù)最不利組合進(jìn)行配筋,在確定樁長時(shí),要以軸力較大的墩柱進(jìn)行控制。