大中橋梁設(shè)計注意要點
1 大中橋梁總體設(shè)計原則
(1)大中橋梁位均應(yīng)符合路線總體走向,路橋綜合考慮。
(2)橋們盡量選擇在河段順直、河道較窄的位置,以減短橋梁的長度。
(3)橋孔布設(shè)除滿足設(shè)計流量,水位要求外,一般要不壓縮河訂,對有防洪、搶險和通行要求的河堤,要留有人、車通道。對于游蕩性的河首,橋孔布設(shè)留有余地,并結(jié)合河道情況設(shè)置必要的導(dǎo)游工程,以保證橋梁的安全和洪水安全渲泄。
2 大中橋梁設(shè)置原則
(1)在跨越深溝時,根據(jù)溝底縱坡,填土高度及工程地質(zhì)等因素進行分析,填土高速大于25m時,考慮采用橋梁跨越。
(2)為避免水毀橋梁,橋孔布設(shè)原則上不壓縮河槽。對于山前擴散及變遷笴段,橋梁長度應(yīng)考慮河槽擺動的因素,為確保水流及漂浮物順利通過橋孔,大橋跨徑不宜小于20m。
(3)在地形復(fù)雜,山坡陡峻處的山谷橋梁,布孔時應(yīng)根據(jù)橋址縱、橫斷面布設(shè)。為避免錐坡落空或墩臺基礎(chǔ)懸空,橋臺高度不宜過高。
(4)平原區(qū)橋梁孔徑布設(shè)以水文計算成果為依據(jù),并結(jié)合河道的地形、地貌及橋下被交路等情況予以確定。
(5)當橋當有高路堤,占有農(nóng)田較多,且需大量借方或遠運填料時,可適當處長橋孔,并采用建筑高度較低的結(jié)構(gòu)類型。
3 大中橋梁結(jié)構(gòu)類型的選擇
3.1 橋梁選型原則
橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)遵循“安全、適用、經(jīng)濟、美觀”的原則,結(jié)合橋位處的地形、地質(zhì)、施工條件等因素,以技術(shù)先進、節(jié)約投資、施工方便可行、方案合理、行車舒適為原則,具體如下:
(1) 為保證橋面平整,行車舒適,上部結(jié)構(gòu)宜采用連續(xù)結(jié)構(gòu)或橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。
(2) 受填土高度控制時,為降低路基填土高度,上部結(jié)構(gòu)宜采用建筑高度較小的結(jié)構(gòu)類型。
(3)為縮短工期、降低造價、便于技術(shù)質(zhì)量管理,一般大、中橋盡量采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式。山區(qū)橋梁主要采用中等跨徑的T型橋梁,平微區(qū)推薦采用連續(xù)箱梁。
(4) 當跨越深谷,墩高大于20m時,上部結(jié)構(gòu)宜采用較大跨徑的連續(xù)梁和連續(xù)則構(gòu)橋梁型式,以降低工程造價。
(5) 山嶺重丘區(qū)的橋梁,由于地面坡度較大,為減少基礎(chǔ)工程量,避免深挖基坑帶來的地質(zhì)病害,基礎(chǔ)型式宣采用樁基礎(chǔ)。
(6)橋梁基礎(chǔ)型式根據(jù)地質(zhì)情況及地面坡度的不同,分另采用樁基礎(chǔ)和擴大基礎(chǔ),墩身型式根據(jù)墩高的不同,分別采用柱式墩和薄壁空心墩。
(7)中橋上部結(jié)構(gòu)型式一般采用跨徑20m或跨徑16m的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板反跨徑10m、13m的鋼筋混凝土空心板,上部結(jié)構(gòu)采用橋面連續(xù)。
3.2 橋梁結(jié)構(gòu)選型
(1)上部結(jié)構(gòu)類型及跨徑選擇
為方便施工、保證施工質(zhì)量、縮短施工周期,確保工程安全,對于橋梁結(jié)構(gòu)型式全線進行了統(tǒng)籌考慮,盡量采用便于機械化、工廠化、標準化生產(chǎn)的中等跨徑預(yù)制安裝構(gòu)件。位于山區(qū)的橋梁,當橋墩較高時,因下部結(jié)構(gòu)造價占全橋總造價的比重增大,選用較大跨徑較為合理。一般地,對山區(qū)特大、大型橋梁,上部結(jié)構(gòu)根據(jù)墩身高度宜采用25m~40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,25m~50 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁,16m~20 m的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心析等橋型方案。
對橋墩較低的橋梁,方案設(shè)計時亦可考慮預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁方案,但T梁方案存在以下缺點:
①建筑高度大,在要求橋下凈高相同的情況下,橋頭路基土高度基本上由橋梁高度控制,采用T梁勢必增大路堤填土高度。
②工程造價稍高,經(jīng)造價分析,在24.5 m寬的路段,50 mT梁、40 mT梁、30 mT梁、30 m箱梁、25 mT梁、25 m箱梁、20 m空心板、16m空心板上部構(gòu)造平均每延米建安費依次為40797元、36488元、32360元、29412元、30487元、27715元、27713元、26266元。 根據(jù)近幾年國內(nèi)特別是江蘇、廣東、山西等地的使用經(jīng)驗,矮箱梁比T梁施工工期短,后期養(yǎng)護量小,外形美觀,造價便宜(便宜約10%)等特點,因此,大中橋梁上部結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。
(2)基礎(chǔ)類型選擇
山區(qū)大中橋梁基礎(chǔ)型式的選擇,若僅從承載力角度出發(fā),可采用擴大基礎(chǔ),山區(qū)地面坡度較大,采用擴大基礎(chǔ)不僅開挖基坑工程量大,對環(huán)境破壞嚴重,而且開后環(huán)形較高的臨空面難以防護,可能造成山體失穩(wěn)或其它病害。與樁基礎(chǔ)相比,擴大基礎(chǔ)不僅工程造價上沒有優(yōu)勢,而且存在工程病害等難以處理的不利因素。故山區(qū)大中橋基礎(chǔ)宜采用樁基礎(chǔ)。
4 大中橋梁設(shè)計方法
4.1 橋型方案設(shè)計方法
(1)跨越?jīng)_溝、峽谷時橋梁長度在布孔時宜適當加長,橋臺深入挖方段不少于3m,迎水面采用30m厚7.5號漿砌片石鋪砌至溝底,橫橋向每側(cè)鋪砌15m。
(2)當?shù)刭|(zhì)條件好,溝形狹窄,平曲線半徑R≥1800m,且弓玄差在20m以下者,橋型方案首選纜索吊裝箱形鋼筋混凝土拱,平曲線由拱上建筑形成,橋臺采用石砌重力式橋臺或框架式組合橋臺。
(3) 當橋梁位于較小平曲線半徑時,橋型方案確定應(yīng)考慮以下因素:
①平曲線半徑R≤500m時,上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板或部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。
②當單孔跨徑拱弦差小于15cm,梁端張口小于50cm時,且:
A 墩高H<15m時,距徑選用16~25m,上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板或部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁。
B 墩高15m<H≤25m時,跨徑選用25~30m,上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。
C 墩高25m<H≤40m時,跨徑選用30~40m,上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。
D 墩高H>40m時,跨徑選用40~50m,上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。 E 墩高H>15m時,上部結(jié)構(gòu)可以考慮預(yù)應(yīng)和混凝土連續(xù)或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。
4.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)布設(shè)方法
4.2.1 現(xiàn)澆箱梁的布設(shè)方法
(1)鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,孔徑組合一般采用(16+n×20+16)m,橋墩采用獨柱或雙柱式墩,樁基礎(chǔ)。
(2)當平曲線半徑較小,拱弦向距離大于15cm時,須考慮橋墩向外側(cè)移。
4.2.2 預(yù)制空心板梁的布設(shè)方法
(1) 當內(nèi)外側(cè)梁長之差小于等于標準跨徑的2%時,橋梁布設(shè)以路線中心線為準,按標準跨徑設(shè)置,優(yōu)先考慮等角度布設(shè)。
(2)當內(nèi)外側(cè)梁長之差大于標準跨徑的2%時,橋梁布設(shè)以左右半幅橋梁中心線為準,按標準跨徑設(shè)置,考慮采用平行布設(shè)。 4.2.3 預(yù)制組合箱梁或T梁的布設(shè)方法
(1) 橋墩盡量按等角度布設(shè)。
(2) 墩頂橫梁內(nèi)側(cè)尺寸不應(yīng)小于通用圖尺寸,外側(cè)尺寸 不應(yīng)大于內(nèi)側(cè)尺寸的兩倍。
(3)對于等長預(yù)制梁,當滿足不了第2條時,左右半幅橋應(yīng)錯墩布置。當錯墩布置仍滿足不了要求時,預(yù)制梁采用不同的長度。
具體到一座橋設(shè)計時,上部構(gòu)造設(shè)計要處理好兩個關(guān)系:
第一,處理好跨徑與墩高的關(guān)系?鐝脚c墩高的關(guān)系按橋梁美學(xué)原則,一般應(yīng)選擇比值為0.618—1之間,通過經(jīng)濟比較,往往又是經(jīng)濟的,也就是說20m跨徑T梁適應(yīng)的墩高一般為12—20m,30m跨徑適應(yīng)的墩高一般為18—30m,40m跨徑適應(yīng)的墩高一般為24m—40m。山區(qū)高速公路地形起伏變化頻繁,通常應(yīng)根據(jù)地形選擇一種跨徑,不宜根據(jù)墩高頻繁變化跨徑,墩柱高度變化很大時,可以采用20m與30m或者30m與40m的組合跨徑。當一座橋梁,有幾種跨徑方案可選擇時,應(yīng)結(jié)合上下構(gòu)做造價分析比較再做選擇。
第二,處理好上部構(gòu)造(板或梁)與平面曲線半徑的關(guān)系。
橋位處平面曲線半徑對橋梁跨徑的選擇及平面布置影響較大,主要表現(xiàn)為兩個方面,第一是內(nèi)外弧差,第二是中矢高。
墩臺徑向布置時,由于曲率半徑的影響,內(nèi)外梁梁長不等,半徑越小,內(nèi)外梁梁長差越大。解決此問題一般兩種途徑,一種是根據(jù)平面半徑變化梁長,另一種是不變梁長通過加大帽梁,加大封錨端或加長現(xiàn)澆連續(xù)段處理。第一種方法變化梁長,設(shè)計簡單,帽梁尺寸較小、規(guī)格統(tǒng)一,但一個標段,如果有幾座橋處于不同的曲線半徑上時,預(yù)制梁長度種類就較多,頻繁調(diào)整模板雖不算很難,但每片梁都需要編號,堆放預(yù)制梁需要很大場地,這對“地無百米平”的山區(qū)確實是難以解決的問題,因此一般不采用變梁長方案。
采用等梁長方案時,如果半徑較大,內(nèi)外梁梁長差不大,可以采用內(nèi)弧長等于標準跨徑布置,如果半徑較小,可以采用半幅橋中線弧長等于標準跨徑布置,這樣連續(xù)段長度一端比標準長度增加,一端減小。內(nèi)外弧差的問題解決后,還有中矢高的問題,一般中矢高10cm以內(nèi),可以通過調(diào)整護墻內(nèi)緣使之適應(yīng)平面線形;半徑較小,中矢高大于10cm時,由于護墻一般為50cm寬,護墻調(diào)整太大外觀不美,護墻功能亦削減。此時亦有兩種解決辦法,一種是預(yù)制梁外緣按實際曲線預(yù)制,另一種是預(yù)制T梁邊梁時,將邊梁多預(yù)制一段長度,讓現(xiàn)澆橋面板和護墻來適應(yīng)平面線形。邊梁按實際曲線預(yù)制時,邊梁翼緣板由于兩側(cè)不等寬,剛度不等,施加預(yù)應(yīng)力時可能出現(xiàn)側(cè)向翹曲,且不同半徑外邊梁形狀不一樣,種類多施工較麻煩。第二種辦法雖然材料稍有浪費,美觀性稍差,仍優(yōu)于前一種。
高速公路橋梁上部構(gòu)造造價:經(jīng)造價分析,在24.5 m寬的路段,50 mT梁、40 mT梁、30 mT梁、30 m箱梁、25 mT梁、25 m箱梁、20 m空心板、16m空心板上部構(gòu)造平均每延米建安費依次為40797元、36488元、32360元、29412元、30487元、27715元、27713元、26266元. 根據(jù)近幾年國內(nèi)特別是江蘇、廣東、山西等地的使用經(jīng)驗,矮箱梁比T梁施工工期短,后期養(yǎng)護量小,外形美觀,造價便宜(便宜約10%)等特點,因此,大中橋梁上部結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。
4.3 橋梁下部結(jié)構(gòu)布設(shè)方法
4.3.1 橋墩設(shè)計方法
(1) 墩高H>30m時,宜采用薄壁空心墩,截面縱向尺寸為(跨徑/20+0.5)m (2) 墩高H≤30m時,宜采用單排樁柱式墩。
(3) 當基礎(chǔ)覆蓋層厚度于5米時,基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ);否則,采用擴大基礎(chǔ)。
(4) 一座橋梁橋墩盡量采用一種形式,墩柱斷面以最大墩高之截面為準。
(5) 跨徑20米預(yù)應(yīng)力混凝土空心板與跨徑25米部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁可采用同一標準下部尺寸。
(6) 板梁式橋單排樁雙樁雙樁式墩立柱之間距L可用下式估算: L=K.B/cosΦ B-橋?qū)挘╩), Φ-斜度(度) K-立柱間距系數(shù),板橋K=0.55~0.65;T型或I型梁橋K=0.53~0.57;箱型梁橋長K=0.50~0.55。
(7) 橋墩承臺系梁設(shè)計方法如下:
① 可能受船舶、大冰圬等墥擊的橋墩,若無其它防撞設(shè)施,樁頂應(yīng)設(shè)承臺。
② 地震基本烈度≥8度的地區(qū),墩高大于7m時,樁頂應(yīng)設(shè)系梁。
③ 墩高超過20m時,樁頂應(yīng)設(shè)系梁。
4.3.2 橋臺設(shè)計方法
(1)臺高H<5m且側(cè)向及臺前可設(shè)錐坡時,宜選用柱式橋臺;臺高H≥5m且側(cè)向及臺前可設(shè)錐坡時,宜選用肋式橋臺;臺高H≥5m且側(cè)向可設(shè)錐坡時,宜選用“U”型橋臺。一般地,臺高H控制在8m以內(nèi)最為經(jīng)濟。
(2)橋臺承臺不宜埋置太深,其底面以埋入地下1m為宜,以改善樁基受力,降低工程造價。
(3)為降低工程造價,肋式橋臺肋數(shù)不宜多于橋墩柱數(shù),橋臺承臺上不宜設(shè)置擋墻。
4.3.3 其它
(1) 伸縮縫估算方法:D=(Δt×L×10-5×103+20)mm;D-伸縮量(mm); Δt-極端最高氣溫與極端低氣溫的差值(度);L-聯(lián)變形長度(m)。
(2) 預(yù)制梁長的預(yù)留值不應(yīng)作為伸縮縫預(yù)留寬度的一部分。
(3) 山嶺重丘區(qū)高等級公路構(gòu)造物(大中小橋、涵洞、通道等)的設(shè)置就少于2.5個/km。
(4)墩、臺蓋梁計算未考慮墩、臺身和蓋梁的固結(jié)作用。對于雙柱墩、臺近似簡化為簡支結(jié)構(gòu)計算,對于三柱數(shù)、臺近似簡化按連接結(jié)構(gòu)計算。
(5)基樁按彈性磨擦樁或嵌巖進行計算時,有效樁長不得小于5d(d為樁徑),有效樁長自最低沖刷線或樁側(cè)土厚度不小于2.5d處起算。
(6) 橋面橫坡以墩、臺身高度的變化予以調(diào)整,支座墊石厚度為定值。
(7)為了在橋臺耳墻內(nèi)護欄受撞后不致影響耳墻安全,耳墻相外移了25cm或30cm,為此,橋頭路基兩側(cè)均應(yīng)加寬50cm或60cm,從錐坡頂點起10m過渡到正常寬度。
結(jié)束語
一般地講,平原區(qū)、城鎮(zhèn)人口密集區(qū)、旅游專線、立交區(qū)的橋梁在選型時應(yīng)注重其經(jīng)濟性、美觀性和安全性;山嶺重丘區(qū)的橋梁在選型時應(yīng)注重其經(jīng)濟性、施工難易程度和安全性。但是,隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),人們對橋梁結(jié)構(gòu)的認識不斷提高。因此,對結(jié)構(gòu)工程師而言,追求合理、美觀、經(jīng)濟、安全的橋型方案是永無止境的。
一點彎橋設(shè)計心得
非重力荷載下平面彎梁的內(nèi)力及內(nèi)力橫向分配:
1.溫度變化,混凝土收縮
混凝土收縮可以按規(guī)范折算成溫度均勻下降來考慮。
可引起彎梁橋在水平面內(nèi)的位移,這類位移屬于弧線段膨脹或縮短性質(zhì)的位移,它只涉及到曲率半徑的變化,而圓心角不發(fā)生改變。
溫度變化、混凝土收縮使彎梁橋產(chǎn)生的內(nèi)力,除水平彎矩My、軸向力Nz外,還有徑向的水平剪力Qx。
彎梁橋水平溫度力的特點及其與下部結(jié)構(gòu)的關(guān)系:1、彎梁橋在溫度變化時,一般會產(chǎn)生水平內(nèi)力;(橋越寬、半徑越小、支座對水平位移的約束越大,水平溫度力越大。設(shè)計中必須考慮這些力。)2、溫度變化使梁在支座上位移的數(shù)值很;(在設(shè)計彎橋支座時,不要把它的橫橋向位移固定死,只要讓它發(fā)生很小一點橫向位移,就可大大減小支座及梁的溫度力。)3、對于彎梁,即使順橋向布置了足夠多的自由滑動支座,梁內(nèi)仍然可能會有軸向力(這種軸向力是各支座的徑向約束力在梁軸切線方向上的分力造成的);4、如果彎梁繞鉛垂豎軸的轉(zhuǎn)動位移在某個墩臺上被固定死,這個墩臺可能受到很大的水平轉(zhuǎn)動力矩。當同一個墩臺上設(shè)置多個制動支座時,會發(fā)生這種情況。
減小彎梁橋水平溫度力的措施:1、放松一部分墩臺支座的徑向約束;2、采用彈性水平約束支座;3、對于環(huán)形立交橋,可考慮將環(huán)道設(shè)計成連續(xù)的閉合圓環(huán)。
2.太陽照射、支座不均勻沉降
3.預(yù)加力和混凝土徐變
這類力將引起切線方向的位移。此時,曲率半徑不發(fā)生改變,而圓心角卻發(fā)生改變。
預(yù)偏心的問題:
1.孫廣華的觀點
(1)如果曲線梁橋僅兩端具有較強的抗扭約束,而中間各墩是沒有抗扭約
束的點鉸式支座,則可以將各中間支座預(yù)設(shè)偏心,即將點鉸式支座的中心沿半徑方向往曲線外側(cè)移動一較小距離(通常在幾十厘米),從而大大降低梁端的內(nèi)扭矩。
(2)在具有剛性抗扭約束的支座上設(shè)置偏心不能改善梁內(nèi)的扭矩。但是,如果橋墩雖然與梁固結(jié),只要墩較高較柔,預(yù)設(shè)偏心仍有改善橋梁內(nèi)力、改善橋墩受力的效果。
(3)具有點鉸式中間支座的彎橋,如果對中間支座設(shè)置偏向梁的剪力中心線外側(cè)的適當大小的偏心距,彎梁的內(nèi)扭矩包絡(luò)圖以及兩端橋臺受力可以得到改善。
2.邵容光的觀點
(1) 為了達到扭矩重分布的目的,是利用適當?shù)念A(yù)偏心距、利用支點反力
所產(chǎn)生的反扭矩以平衡一部分由外荷載產(chǎn)生的作用扭矩。
3.黃劍源、謝旭的觀點(《城市高架橋的結(jié)構(gòu)理論與計算方法》)
(1) 在獨柱式點支承彎橋內(nèi),上部結(jié)構(gòu)偏心荷載產(chǎn)生的扭矩不能通過中間
點鉸支承傳至基礎(chǔ),而只能通過兩端橋臺的抗扭線性支承來傳遞。在此情況下,中支點的作用只是起到減小彎曲長度的作用,上部結(jié)構(gòu)的全長成為彎橋的受扭跨度。這對于大跨度彎橋,特別是大曲率彎橋會造成上部結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生過大的扭矩,實際上控制了橋梁截面和剪力鋼筋的設(shè)計。為了減小此項扭矩的影響,比較有效的方法是通過在中間支承設(shè)置抗扭線形支承來縮短彎橋的受扭跨度,例如采用雙柱墩或Y形墩等。但是,這樣會失去獨柱式點支承彎橋在結(jié)構(gòu)布局和美觀上的許多優(yōu)點,引起行車視野的遮擋。
另一種可以采用的方法是使中間支承向彎梁中心線外側(cè)預(yù)設(shè)某一偏心值,這相當于增加一外扭矩,藉此來調(diào)整彎梁內(nèi)的扭矩分布,使彎梁兩端抗扭支承的扭矩峰值得到降低。一般說來,某一支承的偏心距主要影響到與該支承鄰近兩跨彎梁的扭矩分布,距該支承越遠,受到的影響越小。
其它雜項:
1.由于平面圓弧曲桿撓曲與扭轉(zhuǎn)的耦合,不但垂直于彎曲平面的豎向力可以產(chǎn)生彎矩和剪力等內(nèi)力,豎荷載對曲梁剪力中心線的偏心扭矩也可以產(chǎn)生這些內(nèi)力。所以,當利用影響線求活荷載產(chǎn)生的最大、最小內(nèi)力(以及變形、支座受力等)時,需要兩條縱向影響線,一條是單位豎向集中力P=1產(chǎn)生的,一條是單位集中扭矩T=1產(chǎn)生的。
但經(jīng)過理論與實踐證明:曲線梁橋的彎矩和剪力,主要是由荷載的豎向力效應(yīng)引起的,荷載的扭矩效應(yīng)所占比例很小。所以要計算活荷載產(chǎn)生的最大最小彎矩、最大最小剪力時,只要按P=1的影響線尋找最不利加載位置就可以了。
為了求得曲線梁橋的最大、最小扭矩,應(yīng)當按TzT影響線來決定活荷載的最不利位置。
同樣的分析方法可以用于跨中位移、支座受力影響線。為了求得跨中的最大撓度、支座受到的最大豎向力Vs、支座受到的最大力矩Ms,應(yīng)按照P=1影響線確定活荷載位置。為了求得跨中最大扭轉(zhuǎn)角、支座受到最大力矩Ts ,應(yīng)按照T=1影響線確定活荷載位置。
2.不管對于多末寬的梁式橋,都可以把它簡化為一根細梁或曲桿來計算
它的截面位移和截面內(nèi)力,結(jié)果是安全的,誤差也是有限的。
3.k= (EI)/(GId)―――――彎扭剛度比
對于曲線梁橋來講,k值越大,則由于曲率因素而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)變形顯著增大。因此,對于彎梁橋而言,在滿足豎向變形的(抗彎剛度EI)的前提下,宜盡可能地減小EI值,增大GId值。而低高度和箱形(封閉形)截面是合理的橫截面形式。
橋梁設(shè)計會見到的審批意見
一、跨徑選擇不合理,未做比較方案來定選,初步設(shè)計中采用20mT梁,無論從工藝、施工及造價方面均沒有充分理由。
啟思:橋梁跨徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計水位、橋位平面進行比選,橋臺及橋墩盡量不要位于沖刷較嚴重的地方。
二、斜交橋梁未采用斜交做法。
啟思:橋梁設(shè)計中方案的確定至關(guān)重要,設(shè)計前需要明確橋梁的跨徑、上部結(jié)構(gòu)形式、下部結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計荷載、抗震等級、設(shè)計洪水頻率、斜交角度等缺一不可。
三、高填土橋臺未選用合適的橋臺形式。
啟思:橋臺的選擇應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力、填土高度、地質(zhì)情況進行選擇,橋墩不在溝底最深位置,橋臺不在全填方位置。
①、重力式橋臺:常用于地質(zhì)較好的情況,在橫坡較陡的地形地貌情況,一座橋梁布置的時候根據(jù)地面線與設(shè)計線需要確定橋臺的高度與長度,重力式橋臺通常能節(jié)省橋梁的長度,原因是,重力式橋臺的長度與高度比為0.7~1之間,重力式橋臺臺身高度一般不允許超高10米,那么橋臺長度最大的情況下能做到7~10米,在臺尾開挖少或者不開挖的情況下,橋臺兩端能節(jié)約不少橋梁的長度,可以適當降低造價。重力式橋臺分橋臺基礎(chǔ)采用整體基礎(chǔ)與U型基礎(chǔ)之分,橋臺背墻厚度80cm,側(cè)墻厚度80cm,按3:1放坡,基礎(chǔ)厚度常常為2層,每層厚度75cm~100cm,整體基礎(chǔ)為基礎(chǔ)全面受力,U型基礎(chǔ)為局部受力,通常情況在設(shè)計階段都使用整體基礎(chǔ),整體基礎(chǔ)雖加大開挖量,但可以增加承載能力與對地基承載能力的要求有所降低,適應(yīng)性更強。
②、樁柱式橋臺:常用于地質(zhì)不好、橋臺高度不大于5米的情況,橋臺高度一般不超過5米是指橋面設(shè)計標高至地面之間的距離不超過5米,因為樁柱式橋臺抗剪能力較差,如果橋臺太高臺后主動土壓力較大,恐會剪斷橋臺。該類橋臺不宜太長,橋臺長度(帶耳墻)不宜超過4米,且需設(shè)置1:1.5的錐坡,臺帽梁下直接接樁基,這種橋臺在設(shè)計時候要注意的是,如樁基冒出地面線,那需填土至樁頂才能進行挖孔或鉆孔施工,這樣可以減少填土壓力,且冒出地面線的部分不計入可以提供承載能力的范圍(即不考慮為有效樁長),其次,上部結(jié)構(gòu)支座的中心線要偏于樁基中心線,支座中心線要靠近背墻一側(cè),這樣布置能產(chǎn)生與土壓力彎矩相反的彎矩,這樣能平衡一部分彎矩,以保證樁基少受彎剪。
③、肋板式橋臺:常用于地質(zhì)不好、橋臺高度10~12米、有放錐坡的情況, 該類橋臺高度較大,臺后土壓力較大,要克服臺后土壓力就采用肋板式橋臺,該類橋臺較少采用,因為該類橋臺的設(shè)置可與增加一孔橋梁做經(jīng)濟性比較。其次在不能放錐坡的時候還有可能做10~12米的橋臺,也可采用重力式整體橋臺+樁基形式的組合橋臺進行實施。
四、伸縮縫的選擇不合理,全線無論橋長,均采用FD-80伸縮縫。
啟思:橋梁伸縮縫寬度需與通用圖配套,橋梁伸縮縫最小6cm,最大采用16cm,通常情況長度小于40米的多跨橋梁,伸縮縫采用CD-60,伸縮縫的預(yù)留寬度就是6cm,長度100米范圍內(nèi)的采用FD-80,長度超過100米,超過2聯(lián)的,橋墩用160伸縮縫,橋臺采用80伸縮縫。60、80伸縮縫不需要梁板預(yù)留槽口,在橋面鋪裝即可完成,160伸縮縫在梁板上要求預(yù)留槽口;在設(shè)計時候支座+墊石+梁靴始終有一個控制的組合高度(組合高度20~40cm之間),在設(shè)計時要先考慮清楚,你所設(shè)計的臺帽梁(蓋梁)是平置還是斜置,因為在具體設(shè)計的時候要考慮這個因素才能給出具體的組合高度,但記住的一點是,在有縱坡的橋梁梁靴的最小厚度不得小于2cm,墊石長度不得短于60cm,具體根據(jù)支座的大小進行確定。墊石的最后厚度不得小于4cm。
五、支座的選擇不合理,20mT梁簡支多跨梁橋均采用了GYZ圓形板式橡膠支座。
啟思:根據(jù)橋型布置圖與選用的上下部結(jié)構(gòu),要選擇合理的支座(支座分單項活動、雙向活動等)。選用板式橡膠支座時,支座的最大承載力應(yīng)與橋梁支點反力相吻合,其安全系數(shù)要≥1.4(例:即支座反力1000KN,支座承載能力要求至少1400KN),對于彎、坡、斜、寬橋梁,宜選用圓形板式橡膠支座(圓形板式橡膠支座可多向變形,能較大滿足上部結(jié)構(gòu)的位移)。在具體的設(shè)計時,當橋梁縱坡坡度不大于1%時,板式橡膠支座可直接設(shè)置于墩臺頂上,但應(yīng)考慮縱坡影響所需要的厚度。當縱坡坡度大于1%時,應(yīng)采用預(yù)埋鋼板、混凝土墊塊或其他措施將梁底調(diào)平(即常說的梁靴,在這強調(diào)一下梁靴與支座墊石均為局部承壓構(gòu)件,故需加強該位置的配筋,鋼筋可采用間距為5cm的鋼筋網(wǎng),超過6cm后的墊石要設(shè)置兩層鋼筋網(wǎng),每增加3cm厚度增加一層鋼筋網(wǎng)),保證支座平置,橋面橫坡不大于2%時,板式橡膠支座可直接設(shè)置于墩臺頂面橫坡上。
以下分述常規(guī)結(jié)構(gòu)所使用的支座。
空心板:20米空心板通常采用GYZ圓形板式橡膠支座,支座的型號GYZ D250×42;GYZF4 D250×44等;16米空心板與20米相同。
T梁:20米T梁 多跨結(jié)構(gòu)時伸縮縫位置采用滑板支座GYZF4 D350×87,橋面連續(xù)處采用橡膠支座GYZ D350×85,單跨結(jié)構(gòu)可不采用滑板支座而直接采用橡膠支座。
T梁:30米T梁 小于3孔一聯(lián)采用GYZ D450×99支座,≥3孔一聯(lián)在橋臺、橋墩伸縮縫處采用滑板支座GYZF4 D450×101支座,連續(xù)端支座采用GYZ D600×110。單跨結(jié)構(gòu)可不采用滑板支座而直接采用橡膠支座。
六、搭板設(shè)置不合理,全線搭板長為6、8m兩種,寬度為10.2、14m兩種,寬度太大,未分縫。
啟思:搭板長度根據(jù)《圬工》規(guī)范,長度不得小于6米,厚度不得小于30cm,在三級(含三級)以上等級的路中的橋梁必須設(shè)置搭板;搭板的寬度必須依據(jù)橋臺形式與橋臺側(cè)墻(耳墻)寬度設(shè)置,橫向?qū)挾却笥?米時需均勻分塊設(shè)置。寬度一般不超過5m,但分塊也不宜太多。橋頭搭板寬度宜與車行道同寬,其長度應(yīng)跨過橋臺背后回填土的破壞棱體滑裂面;橋頭搭板長度應(yīng)根據(jù)搭板處回填土高度、地質(zhì)條件等確定,橋頭搭板長度L與回填土高度H(基礎(chǔ)底至路面)的關(guān)系可按下述條件選。
H≦3m, 取L=3m;
3m≦H≦5m, 取L=6m;
5m≦H≦8m, 取L=8m;
8m≦H≦10m,取L=10m。
橋頭搭板頂面在行車過程中會產(chǎn)生拉應(yīng)力因此需設(shè)防水層;搭板下設(shè)0.5 m石灰粉煤灰穩(wěn)定砂礫或級配砂石,密實度要求為98%,其下隨橋臺或路基回填材料,密實度要求不低于95%。
七、橋墩、臺樁柱選用過大,柱直徑為1.6m,樁直徑為1.8m。
啟思:樁通常比柱大一級,柱徑的選擇根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的跨徑與墩高進行選擇,樁基礎(chǔ)直徑通常1.4~2.2米,詳見下表,本表提供的為參考值,設(shè)計時用靈活應(yīng)用。對于獨立橋梁,墩高相差不大的情況下,墩柱直徑不宜變化太多,以免造成施工所要準備的模版太多。故在設(shè)計時,墩柱直徑一般不宜超過2種(特殊情況除外)。