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序論:在您撰寫路橋設計論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
本預應力混凝土連續梁橋共分為三跨(30m+50m+30m)主跨50m,邊跨對稱30m;主梁采用單箱單室預應力混凝土箱梁,跨中梁高為1.5m,支座處梁高為2.8m,截面高度按二次拋物線形式變化;橋面凈寬為7+2×1.5m;設計荷載為公路-Ⅰ級。
在設計中,運用了橋梁設計軟件Midas建立橋梁模型,并對橋梁恒載、活載及徐變內力進行分析計算,得出預應力鋼束的預估值。最后對主梁的應力、變形等進行驗算。經分析比較及驗算表明該設計計算方法正確,內力分布合理,符合設計任務的要求
關鍵詞 橋梁設計; 預應力混凝土; 箱梁; 變截面連續梁 ;Midas橋梁模型
Abstract: The design is based on the requirements of the design task and "Highway Bridge Regulation". The design of the bridge is carried out in the eight-character principle of "safety, pratically, economically and aeshetic" by comparing and choosing the best one. The first program is continous prestressed concrete grider bridge, the second one the beam combination of arch bridge,and the third one is the suspension bridge.Accdoding to the above principles and construction factors, the prestressed conous bridge is chosen to the ultimate.
The continous prestressed concrete girder bridge is divided into three inters, (30m+50m+30m), with the main span of 50m, and 30m-symmetry one. Prestressed concrete box grider is used as the main beam; the beam depth in the mid-span is 1.5m, while at the support bearing it is 2.8m.The sectional depth is changed in the form of parabolic.The net width of the deck is 7+2x1.5m,and the design load is for the highway-I.
In the design, the bridge design software MIDAS is used to get the calculation model. By analyzing and computing the dead load, live load and internal force, the estimated value of the prestressed strand is got. Finally, checking calculation is carried out to the stress and deformation of the main beam. The results of the analysis and checking calculation show that the design calculation method is correct , and the internal force distribution is reasonable to the design task.
Key words: bridge design; prestressed concrete; box-girder; non-uniform continuous beam; MIDAS bridge model
目 錄設計原始資料…………………………………………………………………………….1
第一章 方案比選 ………………………………………………………………………2
第二章 上部結構形式及尺寸擬定 …………………………………………………5
一.主跨徑的擬定 …………………………………………………………………… 5
二.順橋向梁的尺寸擬定 …………………………………………………………… 5
三.橫橋向的尺寸擬定 ……………………………………………………………… 5
四.橋面鋪裝 ………………………………………………………………………… 6
五.本橋主要材料 …………………………………………………………………… 6
第三章 橋面板的計算 …………………………………………………………………8
一.橋面板的設計彎矩 ……………………………………………………………… 8
二.懸臂板的內力計算……………………………………………………………… 11
三.橋面板的配筋…………………………………………………………………… 12
第四章 主梁內力計算…………………………………………………………………14
一.全橋節段的劃分………………………………………………………………… 14
二.恒載活載內力計算……………………………………………………………… 17
第五章 主梁配筋計算…………………………………………………………………32
一.預應力筋的估算原理…………………………………………………………… 32
二.預應力筋的估算………………………………………………………………… 34
三.預應力筋布置…………………………………………………………………… 38
四.非預應力鋼筋截面積估算及布置……………………………………………… 45
第六章 截面承載能力極限狀態計算………………………………………………47
一.正截面承載力計算……………………………………………………………… 47
二.斜截面承載力計算……………………………………………………………… 47
第七章 鋼束預應力損失計算……………………………………………………… 50
第八章 應力驗算………………………………………………………………………… 56
一.短暫狀況的正應力驗算………………………………………………………… 56
二.持久狀況的正應力驗算………………………………………………………… 57
第九章 抗裂性驗算……………………………………………………………………… 59
一.正截面抗裂性…………………………………………………………………… 59
二.斜截面抗裂性…………………………………………………………………… 61
第十章 主梁變形計算…………………………………………………………………… 62
參考文獻 ………………………………………………………………………………… 63
英文翻譯 ………………………………………………………………………………… 64
致謝 ……………………………………………………………………………………… 90
致 謝 首先感謝何建老師在此次畢業設計中認真輔導了我設計的每一個環節,何建老師對待學生認真負責、和藹耐心的態度和對待工作一絲不茍的作風給我留下了深刻的印象,為我今后的學習工作樹立了榜樣。此外還有學多老師給予了耐心的指導和點拔,令我受益匪淺。在此對各位老師的敬業表示真摯的感謝。
通過這次畢業設計,我比較系統的串連了我大學本科四年所學的知識,深感我們這門專業系統的博大精深,覺得自己存在的差距還很大。但是,在這炎炎夏日工作的幾十天,我的收獲也是很大的。在畢業設計的反復修改,一遍一遍的看書,和同學一次又一次的討論,一次又一次的請教老師的過程中,通過集中的畢業設計和專業系統的培養,我提高了自己綜合運用所學的基礎理論,基本知識和基本技能,分析解決問題的能力。在老師的指導下,通過獨立系統的完成一個工程項目的設計,比較具體的了解了一個工程設計的全過程,鞏固已學課程的基礎上,培養了自己考慮問題,分析問題,解決問題的能力,同時接觸到和掌握一些新的專業知識和技能。這次畢業設計為自己提供了一次很好的實踐機會,為我將來的學習工作做了很好的鋪墊,是我人生中很重要的一次經歷。
最后,感謝學院的領導和老師在百忙之中為我們細心指導設計,我衷心的感謝各位老師!
南華大學船山學院本科生畢業設計(論文)開題報告 設計(論文)題目 寶石路5號橋 設計(論文)題目來源 設計(論文)題目類型 起止時間 2008.12.1~2008.12.12 一、設計(論文)依據及研究意義:
橋梁的形式可考慮連續梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。對此三種橋型作比較,從安全、適用、經濟、美觀等方面比選,最終確定橋梁形式。
二、設計(論文)主要研究的內容、預期目標:(技術方案、路線)
本橋的設計是根據設計任務書的要求和《公路橋規》的規定,本著“安全、實用、經濟、美觀”的八字原則,提出了三種不同的橋型方案進行比較和選擇。方案一為預應力混凝土連續梁橋,方案二為梁拱組合體系橋,方案三為懸索橋。經由以上原則以及設計施工等諸多方面考慮后,確定預應力混凝土連續梁橋為最終設計方案。
三、設計(論文)的研究重點及難點
計算量大,工程量大,繪制上部結構的一般構造圖、鋼筋構造圖及施工示意圖很復雜
四、進行設計(論文)所需條件:
《結構設計原理》土木工程專業畢業設計指南—橋梁工程分冊
《預應力混凝土連續梁橋設計》 《橋梁工程》 《基礎工程》 《橋涵水文》 《橋梁計算示例集》《橋梁上部結構計算示例(二)》
五、指導教師意見:
山區的地形具有縱橫向、地勢陡峭和起伏較大等特征,對路橋進行設計時,橋頭的高度需要低于三米;而路線縱坡小和地勢平緩的橋梁,橋長則需要相應的增加;當很難使橋臺的高度調低時,可以適當的使橋頭填土高度提高,從而使橋梁規模降低。U型結構是橋梁進行連接過程中非常常見一種的形式,但該結構在進行施工建設的過程中施工難度非常大,在對其進行修建時,一旦處理不當,則不僅會使地質條件遭到破壞,還比較容易出現地質災害,從而使原有的植被和生態環境遭到破壞。
2橋梁施工方案設計時的具體形式
2.1橫跨山谷的高架橋
橫跨山谷的高架橋經常運用的形式為上部結構存在空心板和型梁。特大橋和大橋都可以選用鋼構體系和連續梁,這樣的話便于行車;中小橋則可以采用造價低的空心板體系,從而使工程投資降低。除此之外,在同一個合同段不允許出現多種跨徑,從而避免預置模版在進行周轉使用過程中所產生的影響。
2.2跨河橋梁
在對跨河橋梁進行設計時,需要按照水文狀況制定設計方案,主要如下:第一,沒有通航的河流橋梁,該類橋型具有方便、簡單和造價低等特點。布置橋型時需要對上下部結構進行協調;而橋墩應該盡量和人工構造物隔離;使橋墩個數減少,并與水流方向相交,這樣的話就有利于排洪。第二,通航的河流橋梁,對水位等級和通航等級進行確定以后,在對橋梁進行設計。在進行設計的過程中,需要對排洪要求和通航要求進行考慮。通航等級較高的河流,往往采取大跨剛構響亮機構和連續箱梁結構等,而通航等級較低的河流,往往采取機構形式相對簡單的空心板機構和T型梁結構。
2.3跨橋線
跨線橋主要囊括以下幾點:第一,高速公路所跨越的等級路和跨越的等級外路等;第二,等級路跨越高速公路和等外路跨越高速公路等。分離式的對橋梁進行設計的手段具有非常高的安全性,但會對整體外觀審美產生很大的影響。達到國家級別的一些路橋往往不會采取這類建筑形式。對橋梁進行建設,既是為了使人們出行運輸的基本需求得到滿足,還是藝術和審美的追求。所以,在對其進行構建的過程中,應該對其具備的科學合理性進行保證,還需要具有一定的美觀。
3對路橋結構進行設計需要考慮的因素
在對山區路橋進行施工建設時,需要對諸多的因素進行考慮,比如在對跨度大的路橋進行修建時,對橋梁構建形式、布置橋墩的周邊地形和橋墩承重能力等進行充分的考慮。除此之外,還有一些和普通路橋施工建設存在差異的因素,這都要求在進行具體的施工時,全面的對其進行考察。
3.1橋梁墩位結構具有的穩定性
高墩橋往往采取柔性墩結構,在對其進行設計時,需要對橋梁的變位現象和具有的穩定性有所重視。當曲線、高墩、大縱坡和長橋同時出現時,這些變位具備同直橋相同的豎向壓縮變位和縱橋向變位、施工偏位等,這就需要對這些變位進行控制。
3.2對高墩桿件進行選擇
最近幾年,墩頂一般采取可置支座抑或墩梁固結,在實際上,它一直處在彈性約束狀態。通過對整體結構進行分析可知,桿件長度的計算不僅受到桿件剛度的直接影響,還會受到桿件邊界的直接影響。桿件體系在進行綜合變形過程中的結果就為桿件變形,需要對組合剛度進行全面的考慮,而不是只對單一的制約因素進行考慮。
3.3對結構產生影響的外力因素
長縱坡和大縱坡會對汽車行駛過程和制動性產生重大的影響,上部為多梁式的結構對外力具有的平衡能力很差,由于受到曲線橋具有的離心率作用,內梁的沖擊系數遠遠比外梁小,使下部構造形成不平衡的反作用力,從而使橋梁具有的動態能量有所提高。在對長縱坡和大縱坡橋梁進行設計時,需要加強對制動力和沖擊力進行計算的力度,且對沖擊力進行計算時需要對結構具有的基本頻率進行考慮,并通過結構基頻的手段對其進行分析和確定。
3.4橋面鋪裝
以往對橋梁建設所持有的觀點為對橋面進行鋪設就是一種鋪張浪費的情況,而事實并非如此。在對其進行鋪裝的過程中,選取優質的材料,可以有效的使過往車輛對路橋所產生的破壞得到減少,從而使路橋使用年限得到提高。與此同時,還可以使路面通行質量得到提高,并使由于路面顛簸所引發的安全事故有所漸減少。
4路橋設計時需要注意的問題
在對路橋進行設計的過程中需要注意很多問題,其具體如下:第一,對路橋結構具有的耐久性進行重視。由于山區的氣候條件和地質條件比較惡劣,從而就會使橋梁受到很大的損害,所以必須要對路橋結構具有的耐久性足夠的重視。第二,對路橋結構具有的損耗與荷載進行重視。由于公路修建過程中材料和施工人員修建工藝的不同,會導致建筑出現裂縫,而這些裂縫由于荷載的影響,就會不斷的擴大,因此就需要對路橋結構具有的損耗與荷載進行重視。第三,對過往車輛存在的超載問題進行重視。對此,公路管理部門與交通管理部門一定要很好的聯合起來,對路橋的科學使用進行保證,并使路橋使用年限得到延長,從而為國家的財政開支得到節約。
5結束語
搭板設計工作是真正解決橋頭跳車問題的方法。為了保證橋臺連接位置高度與搭板標高相同,需要預留反向坡度,高度要比設計標高高,并且確定坡度大小時要重點考慮路橋沉降差。橋臺和搭板在錨固時有兩種可考慮的處理方式,分別為水平、豎直處理方法,其中,水平處理方式能夠獲得更加合理的受力狀態。施工作業時按照實際情況,在經過周密論證之后確定是否需要設置枕梁,搭板上傳遞下來的荷載經過枕梁之后就會更加均勻地分布傳遞給地基。如果橋頭不設置搭板,那么就需要安排合理、有效的排水設施,提高橋臺位置的壓實度,引道則需要重點考慮沉降量。在實際設計過程中,如果不設置搭板,橋頭高填方路面結構就需要使用無機結合料。
2路橋過渡段路基路面施工
2.1臺后填筑施工中,整個臺背填筑需要從地基施工開始就進行加固,采用沙土、砂礫土或者碎石土進行填筑,按照加固需要,有必要時可以使用石灰或者水泥來提高穩定性,也可以使用半剛性材料進行填筑,來降低施工后沉降,而且對壓實度要求要適當提高,使用土工合成加固臺背路基,能有效控制填土載荷產生的變形和沉降,對不均勻沉降的控制作用更加顯著。在軟土路基上進行施工,需要首先做地基加固處理。2.2地基處理軟土路基上澆筑橋臺,需要使用樁基礎,如果是在厚度較大的軟土路基上進行澆筑,回填料重量會明顯增加樁基承受的壓力,導致橋臺移動,可能會造成橋臺橋面損壞,為了控制這種不正常位移,需要有效控制回填料強度。2.3臺背排水臺背路基填筑之前,需要在原地基土拱上設置排水管或者盲溝。首先需要進行基底處理,填筑橫坡度在3%~4%的夯實黏土,形成土拱,并在土拱上設置雙向地溝。臺背厚度要全范圍鋪設隔水材料,并在地溝周邊設置小孔硬塑料管,保證泄水管出口伸出路基之外或者橋頭錐坡外。另外,要在橋臺背面設置防水涂層,以減少滲水對結構物的侵蝕,并在回填夯實表面設置截水排水設施,必要時可進行封閉處理。2.4搭板施工路橋工程過渡段路基路面施工會對工程整體質量產生巨大影響,有必要采取措施進行工藝控制。2.4.1沉降處理沉降處理是路橋過渡段路基路面搭板施工的基礎和前提,很多路橋工程都是因為沉降處理工藝措施不合理而造成橋頭跳車問題。除此之外,有效的沉降處理能夠減少雨水對路堤填土的侵蝕和填土流失。2.4.2填土施工填土施工是路橋過渡段路基路面搭板施工非常關鍵的環節,路橋過渡段路基路面搭設填土施工中,需要從施工用料、流程、機械、工具等方面著手進行控制,以控制誤差,進而提高填土施工的有效性。由于路橋運營過程中,車輛載荷、自然因素和施工工藝的影響會降低路基路面的平順程度,所以填土施工過程中需要注意提高其強度和韌性,從而有效減少上述問題。2.4.3過渡段施工過渡段施工是路橋過渡段施工的核心工作,我國很多路橋工程過渡段整體結構在施工方案不合理等問題的影響下,路橋的整體強度和使用壽命都明顯下降。路橋過渡段施工主要有粗粒料填筑法、鋼筋混凝土加筋法等過渡施工方法,需要按照工程實際情況選擇適用的方案,減少過渡段沉降差異,改善過渡段不平順的問題。2.4.4結構強度提升適當提高結構強度,是提高路橋過渡段施工質量和路基路面穩定性的重要措施。提高路橋工程結構的強度是路基路面質量、柔性和韌性的基礎。在提高結構強度時,施工人員需要考慮過渡段不同位置的強度需求,充分考慮不同級配填料,且不同級配填料的使用能夠明顯提高路堤結構強度;按照設計標準,將差異沉降控制在5cm以內。
3結束語
山區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據,它們幾乎相同。但是山區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,其穩定性是否可靠等必要條件。山區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場,施工十分困難。提供大型的施工現場是很難做到的,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,并且節省機具的造價,把它運用到山區公路橋梁施工現場會是很好的抉擇。山區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澆結構和預應力混凝土現澆結構橋梁。山區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,由于山區的障礙物很多,致使山區公路橋梁施工難度增高,造價昂貴。對于山區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。所以對于山區公路橋梁的建造要充分考慮所處的地理環境和施工條件,列出多種方案進行比較,找出經濟技術指標最合理的方案,可以最大限度節省公路橋梁施工費用。山區公路橋梁建設最受地形條件的限制,在山區公路橋梁設計和施工過程中要加大環保力度,與周圍環境協調一致。對路段階段要做好防護措施,對山體不應大填大挖,更不應破壞周圍環境,造成植被死亡,河流污染等境地。山區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,環境不受破壞。
2山區公路橋梁與其他建設工程的關系
2.1山區公路橋梁與隧道的關系
山區地形多變,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生。山區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山區公路橋梁建設與路基的關系
山區公路要適應地形多變環境,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。山區公路特點地形起伏,地質復雜。山區路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制,對于山區公路橋梁的設計,考慮到山區的特點,從上部結構設計、下部結構設計來說明。
3.1山區公路橋梁上部結構設計
山區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。山區公路橋梁沒有嚴格的空間限制,且平面較小的山區公路,會把較高緩和的路段出現在橋上,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。對于山區公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時,山區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。山區公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。
3.2山區公路橋梁下部結構設計
根據大橋外觀檢測及荷載試驗報告,目前大橋出現了混凝土表面蜂窩、麻面;保護層較薄,箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕,翼緣板間滲水,預應力混凝土T梁梁體裂縫,橫隔板斷裂,蓋梁裂縫和樁基露筋、部分支座出現局部脫空、老化、開裂和剪切變形、鋼板銹蝕、防塵罩破損等現象。
2主要病害原因分析
2.1通行車輛
該橋修建于20世紀80年代,已經運營27年。原橋梁設計為一級公路橋梁,按照交通部《公路工程技術標準》(JTJ001-97)的規定,一般能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000~30000輛。免費通行前交通量已經超過了原設計交通量的60.2%,免費通行后,交通量較免費通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技術標準》(JTGB01-2003),免費通行后平均日交通量是四車道一級公路能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量上限30000輛的1.92倍,平均日交通量已經達到六車道高速公路能適應的年平均日交通量標準(45000~80000輛)。由上可見,限載前,該公路大橋車流量遠超過當初設計標準,再加上超載車的數量和超載重量都越來越多,對橋面鋪裝、T梁、支座、蓋梁、橋墩等各個承重部位均造成不利影響。
2.2T梁病害
(1)混凝土施工質量較差,施工完成后,混凝土表面出現蜂窩、麻面;保護層較薄,箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕,翼緣板間滲水。此類病害短期內不會引起橋梁承載能力的降低,但對結構耐久性影響較大。如表層混凝土剝落導致內部鋼筋銹蝕,繼而引起混凝土更大面積的銹蝕開裂,長期作用會降低截面剛度、減小鋼筋的有效直徑,對于預應力混凝土橋梁,如果鋼絞線銹蝕后果將很嚴重。
(2)在主梁跨中1/4L~3/4L之間,腹板產生大量由下而上的豎向、斜向裂縫和對稱貫通裂縫。該裂縫的主要成因是:主梁1/4L~3/4L跨附近承受較大彎剪導致梁體腹板混凝土主拉應力超過允許值,進而產生裂縫。而在主梁支點附近,梁體腹板上產生斜向裂縫。該類裂縫的主要成因是:主梁支點附近位置承受較大剪力,當主拉應力過大或腹板抗剪能力不足時會導致斜向剪切裂縫的產生。主梁斜截面強度不足會導致結構產生剪切性破壞,該類破壞屬于脆性破壞,在橋梁結構中不允許發生。
2.3蓋梁病害
由于橋梁運營時間較長,伸縮縫橡膠條破損漏水,蓋梁上建筑垃圾堆積,排水不暢,加上蓋梁混凝土施工缺陷,環境中的水及侵蝕性介質就可能滲入混凝土內部,導致了混凝土碳化和鋼筋銹脹,影響結構的受力性能和耐久性,部分蓋梁的整體承載力降低。
2.4支座病害
橋梁支座已經使用27年,橡膠開始老化,鋼板嚴重銹蝕,支座已經接近使用壽命。
3加固設計
針對此現狀,考慮到原設計T梁抗裂安全儲備較小,T梁間橫向聯系偏弱,考慮進行全面加固。除對出現病害的部位進行維修加固外,另從兩個方面加強橋梁的橫向聯系和承載力:①對尚未出現但未來最可能出現病害的T梁進行整體性加固,提高T梁的承載能力;②對全橋T梁橫隔板進行整體性加固,提高橋梁橫向剛度;③將原有橋面鋪裝鑿除,采用雙層鋼筋網片或并筋橋面鋪裝,加強橋梁的整體性。主要加固方案如下:
(1)對全橋已出現裂縫的所有T梁全部進行加固,考慮到橋梁西半幅未來通行重車的可能,有必要對西半幅未出現裂縫的部分T梁進行整體性加固,如西半幅單跨有2片及2片以上T梁出現裂縫需要加固的,則西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案為裂縫封閉、破損修復后進行梁底粘貼鋼板。腹板粘貼鋼板。對梁體豎向裂縫嚴重的T梁增加體外預應力。本次加固中,考慮到20mT梁梁體未出現斜向裂縫,不采用腹板粘貼鋼板加固;40mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~6號橫隔板之間的腹板,其中,跨中6.5m范圍腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和6~7號橫隔板間腹板出現裂縫,則對1~2和6~7號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固;50mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~7號橫隔板之間的腹板,其中,4~5號橫隔板間腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和7~8號橫隔板間腹板出現裂縫,則對1~2和7~8號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固。T梁自東向西依次為1#、2#、3#-7#T梁。腹板粘鋼除116-1#、123-1#、124-1#、133-1#134-1#、135-1#梁采用方法1加固外,其余均采用方法2。而對于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁體出現4條或4條以上豎向裂縫,或梁體出現2條或2條以上豎向貫通裂縫,則對T梁采用體外預應力加固,其余計劃加固的T梁采用梁底粘貼鋼板加固。
(2)對全橋未加固的所有橫隔板進行加固,增大橫隔板截面,加強橫向聯系,避免單梁受力。具體方案為對全橋尚未加固的20m、40m、50m跨T梁橫隔板采取粘貼鋼板加固或整體性加固,鋼板材質采用Q345B,鋼板厚度6mm,鋼板外露表面進行防腐涂裝。并對40m、50m跨T梁橫隔板鏤空的部分植入鋼筋,澆筑快速修補料增大橫隔板跨中截面。
(3)對出現裂縫和大面積銹脹的蓋梁進行加固,對蓋梁出現嚴重銹脹的部位進行處理,首先將銹脹部位混凝土鑿掉,其次對發生銹脹鋼筋進行除銹處理,后澆筑環氧混凝土(在破損區域過大處使用)進行修補,對病害嚴重或出現受力性裂縫的蓋梁進行粘貼鋼板加固。
4加固前后結果對比分析
經體外索加固后,雖然邊梁的抗力值未變,但由于體外預應力索改善了結構的受力性能,邊梁跨中彎矩值降低了4.9%。40mT梁經過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設計時提高了8.39%;50mT梁經過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設計時提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥計算彎矩Mj,中梁、邊梁的持久狀況和正常使用狀況的各項指標均滿足《公路橋涵設計通用規范》(JTJ021-89)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023-85)的要求。
5結語
隨著經濟社會的逐步發展,我國道路交通問題日益突顯出來,我國也加大了對于橋梁建設的投入力度,道路橋梁設計是交通部門工作的重點。我國現階段道路橋梁結構設計常見問題主要有以下幾個方面。
1.1設計標準不高
我國道路橋梁設計對規范標準的要求并不高,進行施工就會對道路交通產生諸多不便或產生安全隱患,還會對橋型的美觀程度造成一定的負面效應。所以設計時應充分的考慮這個方面,結合現場環境,很多時候都需要在橋梁的主梁或梁側部分預留一定空間,為日后的施工打下良好的基礎。
1.2管道預留空間不足
專用橋梁管道是每一座橋梁設計中必須要考慮到的方面,但在具體的設計和施工中往往是忽略這一點的。產生的原因主要是城市化所帶來的人口壓力過大或城市改造工程。城市改造工程很有可能產生管道預留空間不足的情況,而在很多時候我們只能采用少量的擴容處理,將橋梁管道在橋體之外,這樣做的直接后果就是會對交通線產生不利影響,還可能影響到橋體的美觀。遇到橋梁管道預留空間不足的情況時,再次開挖是比較適宜的方法,但一大弊端就是會加大工程的資金投入力度,同時也不利于交通情況。
1.3綠化帶專項防水設計缺陷
橋梁工程必須具有一定的使用功能,除此之外還要有一定的美觀性。所以橋梁綠化帶專項防水設計應運而生。在設計橋梁結構的過程中,綠化美觀需要在設計的考慮范疇內。通盤考量了所有的影響因素后,必須要保證橋梁結構使用性和美觀性。
1.4結構設計選型問題
橋梁工程結構選型問題在設計中是比較重要的一個方面,滿足視距和凈空的要求的同時,還要具有美觀的外形和科學合理的結構,這也視為橋梁結構設計的基本標準和原則,盡可能的打造出功能和美觀于一體的橋梁工程,為城市平添一抹亮色。但在具體的設計時,關注實用功能的比較多,而忽視結構選型,結構選型不合理也就不足為怪了。
1.5裝飾結構設計問題
我國的橋梁工程結構設計中安全材料不合標準的情況是比較常見的。一項工程要想成為精品,所使用的材料可以說是最為關鍵的,其是保障橋梁結構的安全運行根本。所以必須要保證裝飾材料的可靠性,可以采用材料取樣試驗的方式來嚴把材料的質量關,為橋梁工程的安全運行保駕護航。
2道路橋梁結構設計要點
2.1主梁設計
不同于整體式簡支梁結構,裝配式簡支梁結構最為重要的特點是可將預制獨立構件進行運輸與吊裝,并且通過現場安裝、拼接制梁。對于自動化、機械化施工技術的應用在設計中就可以完成,這樣就大幅度的節省了施工成本,勞動生產力也有顯著的提高,季節變化也無法對施工造成實質上的威脅。橋梁上部結構的主要承重構件就是主梁,一般的設計型式有T型和箱型,箱型結構主梁大多在預應力混凝土結構梁中應用。設計采用箱型結構主梁需要對主梁結構的間距與片數作要求,主梁間距與片數兩者相互制約,即間距小則片數多、間距大則片數少。而主梁的高度及細部尺寸是以荷載的計算方法加以確定的,若主梁對稱布置,梁身的荷載也是呈對稱分布,此時要用杠桿法來計算,如若不然就要以偏心受壓來計算。上述兩種情況的相同之處是控制設計的標準是內力的最大值,要注意的是此標準不可作為主梁結構各個截面的最不利狀況的受力計算,主要是因為很多不安全的因素夾雜在計算結構中。
2.2型式的選擇應為橋臺設計橋臺結構設計的重點
在橋臺結構的選擇上,裝配式簡支橋梁主要有輕型橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺、埋置式橋臺三種。輕型橋臺結構型式體積較小,比較適合擋土的翼墻結構設計。鋼筋混凝土薄壁橋臺可設計將臺身埋置于橋梁護坡中,這樣不僅能夠降低橋臺結構受上部荷載的作用力,還能夠使橋臺留有足夠的空間。但護坡容易受到洪水的侵襲使臺身,所以設計時不可缺少的是對強度和穩定性的計算。
2.3橋墩型式選擇
雙柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩是裝配式簡支橋梁結構設計的主要型式,單幅雙柱式是最為常見的。鑒于以往的經驗教訓,設計時應謹慎選擇橋墩結構型式,在巖溶性地質、樁基礎施工難度比較大的地方應以實際情況為前提,減少樁基的設計,單柱單樁的設計是比較適合的。而在施工在河谷或容易受滾石威脅的地方時,設計的重點應該放在如何加強橋墩結構的整體抗撞擊能力上,也比較適合單柱單樁設計。對于高位墩柱長橋,設計時應重點考量橋梁上部結構荷載累積變位的問題,這是雙幅兩柱整體下部構造設計是比較理想的。
2.4定線原則
(1)在1:10000比例尺的地形圖上在起、終控制點間研究路線的總體布局,找出中間控制點。根據相鄰控制點間的地形、地貌分布情況,盡量選擇地勢平緩地帶,確定各種路線方案。
(2)山嶺重丘地形,定線時應以縱坡度為主;而平原微丘地區地面自然坡度較小,縱坡度不受控制的地帶,選線以路線平面線形為主,最終合理確定出公路中線的位置。
3結束語
1.1混凝土問題
混凝土是我國目前公路橋梁建筑中普遍采用的基本材料,在施工中,混凝土一方面對橋梁的橋體起到穩固作用,提高橋體結構的穩定性和耐久性;另一方面也為橋梁橋體起到防水的作用,防止橋體受雨水的腐蝕。若在施工中,使用的混凝土和易性不佳,就會降低其防水性能的正常效果,致使混凝土表層內形成氣泡,氣泡水分蒸發導致混凝土表層形成蜂窩小孔,長久以后,混凝土表面產生裂縫,造成橋梁橋體嚴重的質量問題。
1.2防水措施的技術問題
我國在公路橋梁建筑施工中采取的防水措施,主要是沿用傳統的工藝和學習國外的技術,一方面受我國公路橋梁建筑施工發展時間較短的影響,另一方面則是因為在施工初期沒有重視防水措施的實際使用。防水措施的技術水平較低,是造成橋梁橋體受雨水腐蝕進而大大縮減了橋梁實際使用年限的又一因素。
2公路橋梁設計的原則及要求
2.1公路橋梁的設計原則
公路橋梁的設計原則,根據橋梁的上下分布主要分為兩個部分:2.1.1公路橋梁上部的設計原則公路橋梁上部的設計原則,主要在于重視橋梁上部分的結構構造,如主梁、搭板、伸縮縫等,在主梁的設計上:對于跨徑在10m內的主梁,設計原則一般采用通用的混凝土鋼筋結構,若單孔跨徑超過10m,則應當選用含預應力技術的混凝土結構;若橋梁長度小于100m或單孔跨徑小于20m,即宜選用空心板結構;若施工的橋梁跨河,難以利用支架進行澆筑工作,則應當選用連續的空心板結構。另外,考慮到實際橋梁橋面的平曲線以及通車運營時的平穩性,就應當在施工中適當減少伸縮縫數量,如單孔跨徑16m以內的橋梁,在設計中僅需1道伸縮縫即可,注意在另一端利用連續結構進行施工,確保橋面的平曲線;若單孔跨徑大于16m,應當將伸縮縫施工在橋墩,利用連續對橋兩端進行施工,這不僅是考慮通車運營時的平穩性,更是減少安全事故的發生幾率。2.1.2公路橋梁下部的設計原則橋臺和橋墩等結構構造是進行橋梁下部設計時應當注意的,在橋臺的設計上:填土高度對于保障橋臺的質量具有重要作用,一般而言,在軟土土層的路段,填土高度應當保持在6m內,在一般土層的路段,填土高度適宜保持在10m內;同時,橋臺的受力方式一般都會采用重力式,這主要考慮到施工方便和成本控制,對于8m以上臺身的墻面,一般而言宜用斜坡,斜率為10:1,需要注意的是對于水平方向存在高度差的地面,則應當選用階梯式的前墻設計方式。在橋墩的設計上:若橋梁設計為一般結構,宜使用框架式橋墩,即直接在橋墩上蓋梁;若在水平方向存在高度差的地面,選用樁柱式橋墩更符合設計原則;若橋梁不同跨徑的橋孔的斜交角在30°以內,則橋墩設計應當采用雙柱式;若橋梁不同跨徑的橋孔的斜交角在30°以外,則橋墩設計應當采用三柱式。
2.2公路橋梁設計的要求
2.2.1設計和環境的結合橋梁的設計需要根據實際的地理環境,實現設計和環境的結合,這是公路橋梁設計的第一個要求。一般而言,公路橋梁的設計,是為了保障建成后的質量,這是進行施工的首要目標;同時,考慮到橋梁建成后的經濟成本以及美觀價值,則需要確保設計中要將實際環境作為參考依據。2.2.2達荷載標準達荷載標準,這是公路橋梁設計的第二個要求,公路橋梁的建設,是為了實現交通便利和促進經濟的發展,達到通車荷載標準,這是公路橋梁實現其使用價值的必須要求。
3公路橋梁的防水措施
對建成的公路橋梁采取相應的防水措施,這對于避免橋梁主梁、橋面等出現裂縫、坍塌等情況的質量問題具有重要作用,同時也是對延長橋梁實際使用年限的有效措施。主要的防水措施有以下兩個方面:
3.1建立防水體系
防水體系的建立和實施步驟主要分為四個部分:①橋面的清潔工作,對整體橋面的外觀進行簡單的清理,如油污、浮漿等污漬,保持橋梁橋面的干凈;②基層處理劑的涂刷工作,使用配套的處理劑進行均勻涂刷工作,需要引起注意的是,在實施熱熔操作的基層處理劑作業時,要確保橋面是在干燥狀態,若橋面處于潮濕狀態則可能發生安全事故;③防水層的鋪貼工作,先使用噴燈等設備對橋面和防水卷層進行均勻加熱操作,再彈出下坡面的基準線,待橋面干燥和卷材外層出現融化情況后及時進行鋪貼工作;④接縫處的密封工作,完成鋪貼工作后,需要注意接縫處的密封情況,使用噴燈對接縫處進行加熱處理,做好密封處理。
3.2具體防水措施
嚴格設計和控制混凝土的配合比和澆筑的施工質量,確保鋼筋混凝土結構內不會產生氣泡,從而影響內部結構的穩定性,條件允許情況下利用機械設備對混凝土表層進行清理工作;嚴格控制伸縮縫的施工,首先確保施工操作的規范性,其次使用防水性能較好的材質,最后確保鋼梁的受力安全情況,保證其位移的均勻性。
4總結