小箱梁桥范文（精选11篇）
小箱梁桥 第1篇
随着高速公路的大量兴建, 立交上的小半径曲线桥梁日益增多。这些桥梁路线线型形式各异, 结构受力复杂, 除承受弯矩、剪力外, 还承受较大扭矩和翘曲力矩的作用。据相关报道, 已建成的此类桥梁存在各种病害, 如连续梁曲线内侧端支座脱空、曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移、墩梁固结处在立柱顶部 (与梁底衔接处) 产生水平环形裂缝等危及桥梁正常使用的现象。因此小半径曲线梁桥的设计逐渐引起人们的重视。本文结合某立交桥的设计, 浅谈小半径曲线梁桥的设计体会。
2 结构设计
2.1 设计标准
(1) 道路等级:
高速公路
(2) 荷载等级:
公路I级
(3) 桥面宽度:
净7.0m
(4) 设计安全等级:
一级
(5) 设计车速:
60km/h
(6) 最大纵坡:
3%
(7) 地震裂度:
6°
2.2 设计要点
(1) 桥梁上部结构为4联3孔1联预应力混凝土连续曲线梁, 位于圆曲线和缓和曲线上, 曲线半径最小处为130m。分联布置为: (3-20.0+3-20.0+3-20.085+3-20.085) m=240.51m。主梁为单箱单室箱梁, 梁高1.4m, 箱梁顶板宽7.9m, 底板宽4.7m, 箱梁翼板悬臂1.6m, 箱梁顶面横坡由箱梁整体旋转形成。箱梁跨中横截面示意见图1。
(2) 箱梁采用单向预应力体系。纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线 (15.2-12及15.2-15) , 钢束均为一端张拉。
2.3 结构计算与分析
2.3.1 箱梁截面主要结构尺寸
该桥原设计上采用了减小外侧翼缘长度、箱梁底面外移、两侧腹板不等高的截面布置方式, 分析表明, 这种布置方式对钢筋混凝土梁而言有效果, 对预应力箱梁而言, 不利之处在于全截面的预应力束与箱梁形心横向位置不对应, 会对箱梁产生很大的横向弯矩, 造成箱梁左右侧应力相差很大, 因此建议采用等腹板高度, 翼缘对称的平行四边形截面布置。
腹板厚度:跨中腹板厚主要由通长钢束及腹板内各类普通钢筋的构造要求决定;支点处腹板厚在满足上述构造要求基础上, 尚应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004) 5.2.9条验算其抗剪截面是否符合要求。跨中腹板厚度对于单箱单室截面的统一取50cm, 中支点处的腹板加厚在满足抗剪承载力及主拉应力规范要求的前提下, 对于桥面净宽7m的箱梁加厚15cm。
箱梁在各墩台支点处均应设置横梁, 内半径小于240m的弯箱梁应设置跨间横隔板, 对于预应力箱梁需经结构分析确定。箱梁边支点横梁厚度一般取1.0～1.2m, 中支点横梁的厚度需根据是否独柱墩单支座、支座的具体位置计算确定, 并应满足相应构造要求, 本桥取1.4m。
2.3.2 上部结构计算与分析
上部结构按部分预应力混凝土A类构件设计。该类型小半径预应力曲线桥梁的计算必须采用空间梁单元, 不能采用梁格法。主要原因是梁格法是将空间问题平面简化, 对同一梁单元, 不能体现横向不同位置的应力, 在半径较大时, 影响较小, 半径小时, 这种横向应力不能忽略。
计算采用“midas civil”模拟各施工阶段及使用阶段进行计算, 按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) 相关条款的要求, 进行持久状况承载能力极限状态和持久状况正常使用极限状态设计, 并根据具体情况考虑持久状况和短暂状况, 并对其进行相应的极限状态设计。通过对各阶段内力、变形进行分析, 合理布置预应力, 将各阶段截面受力控制在规范规定容许的安全范围内, 并重点验算截面的抗扭刚度及支座是否脱空。
计算中考虑的荷载:恒载 (包括一期恒载和二期恒载) 、预应力、汽车荷载、温度变化力、基础变位影响力、混凝土收缩徐变影响力、内外侧弧长不同引起的恒载弯矩等。
荷载组合的处理:按《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2004) 规定, 按承载能力极限状态设计时采用基本组合, 按正常使用极限状态设计时, 根据不同的设计要求, 分别采用作用短期效应组合和作用长期效应组合。本桥各主要控制截面计算结果见表1～表3。
根据规范规定, 本桥计算采用的A类预应力混凝土现浇构件C50混凝土截面, 组合应力限制为:
正应力:
σcc≤0.5fck=16.2MPa
σct≤0.7ftk=1.855MPa
主应力:
σcp≤0.6fck=19.44MPa
σtp≤0.5ftk=1.325MPa
上述表格和抗扭验算与支反力计算结果 (篇幅原因没有表示) 表明, 结构是安全的。
3 小 结
通过对此匝道桥的设计, 总结曲线梁桥设计要点如下:
(1) 从计算结果看, 小半径曲线桥的温度效应、预应力效应、活载的影响面加载都不同于直线桥计算, 空间结果特性十分明显, 内外梁受力差异较大, 桥梁半径越小, 空间结构的特性越明显。
(2) 由于曲线梁内外腹板的半径不同, 其力学性质也不同, 要正确计算, 合理配筋。
(3) 小半径曲线梁在预应力张拉时, 主梁会存在一定的横向变形, 如果支座布置不当, 极易剪坏。端支座可采用双向滑动支座, 采取在预应力束张拉后安装钢限位器的方式进行横桥向限位。
(4) 曲线梁桥的预应力钢束径向力作用是比较大的, 尤其对于小半径曲线梁桥的作用更大。设计时, 必须考虑其对箱梁腹板曲线内侧混凝土的压力, 这种压力可引起腹板崩裂。因此, 必须在腹板内设置足够数量的防崩钢筋。
(5) 小半径曲线桥, 构造上可采取的措施有:合理布置预应力束, 尽量多布置顶板通常束, 少布置地板通常束;固定墩采用墩梁固结措施 (本次设计未采用) 、尽可能拉大内外侧支座间距、内侧设置拉力支座 (或构造) 、各墩设置横向限位器、在桥台处将曲线外侧支座外移到箱梁外侧等。
(6) 此类桥梁在设计上采用了减小外侧翼缘长度、箱梁底面外移、两侧腹板不等高的截面布置方式, 分析表明, 这种布置方式对钢筋混凝土梁而言有效果, 对预应力箱梁而言, 不利之处在于全截面的预应力束与箱梁形心横向位置不对应, 会对箱梁产生很大的横向弯矩, 造成箱梁左右侧应力相差很大, 因此建议采用等腹板高度、翼缘对称的平行四边形截面布置。
(7) 曲线箱梁设计时, 要在桥跨范围内设置横隔板, 曲线箱梁桥横隔板的设置要比相应直线桥有所加强, 如果横隔板设置不当, 将导致箱梁截面的畸变应力可能会超过受弯正应力。
(8) 下部受力计算复杂, 由于内外侧支座反力相差较大, 使各墩柱所受垂直力也不同, 弯桥下部结构墩顶水平力, 除了与直桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外, 还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。故在曲线梁桥结构设计中, 应对其进行全面的整体的空间受力计算分析, 只采用横向分布等简化计算方法, 不能全面地反映实际的受力状况, 因此必须充分考虑结构的空间受力特点, 对其在承受纵向弯曲、扭转和翘曲作用下, 结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析, 才能全面地分析清楚实际的受力状态。
摘要：结合某小半径曲线连续梁桥的工程实例, 简要论述了小半径预应力混凝土连续梁桥在计算理论、受力特点和构造上的处理方法, 并对曲线梁桥设计要点进行了总结。
关键词：曲线梁桥,小半径,预应力,桥梁设计
参考文献
[1]郝海洪.小半径预应力混凝土弯梁桥设计[J].北方交通, 2006 (03) .
[2]姚玲森.混凝土弯梁桥设计[M].北京:人民交通出版社, 1990.
[3]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].
[4]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[5]王海丰.预应力曲线梁桥受力特点及设计中应注意的问题[J].北方交通, 2009 (03) .
小箱梁桥 第2篇
淠东干渠连续箱梁桥施工质量控制要点
预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中结构受力复杂,环境影响、材料参数时变性较强,施工质量控制尤为重要.文章介绍了淠东干渠大桥连续箱梁的施工情况,对悬臂浇筑施工工艺进行了总结,并提出了施工中质量控制的要点.
作 者：吴维军 WU Wei-jun 作者单位：六安市公路管理局,安徽,六安,237009 刊 名：工程与建设 英文刊名：ENGINEERING AND CONSTRUCTION 年，卷(期)：2009 23(3) 分类号：U448.213 U448.215 U445.4 关键词：连续箱梁 预应力混凝土 张拉 预拱度 线型 合拢连续曲线箱梁桥设计的体会 第3篇
关键词：连续曲线；箱梁桥；设计
引 言
连续曲线箱梁桥结构是当前许多城市的立交桥或者高架桥结构中使用最为普遍的一种，这种结构类型的桥梁具有很强的适应能力，即使在地形和地物情况恶劣的条件下依旧能够保证线条的平顺和流畅。连续曲线箱梁桥结构从引入我国之后，就得到了快速的发展。例如我国的福州市，我国的福州市自上世纪90年代初期第一建设普通的钢筋混净土连续曲线箱梁桥结构的城市桥梁之后，这种结构的已经成为福州市桥梁的主要结构，这种结构的桥梁给福州市带来显著地社会和经济效益。笔者根据多年的普通钢筋混凝土连续曲线箱梁桥结构的桥梁建设经验，谈谈对连续曲线箱梁结构的桥梁设计体会。
1 预应力混凝土连续曲线箱梁桥的现实意义
预应力混凝土连续曲线箱梁桥结构的桥梁是当前我国桥梁建设中较为普遍的一种方式，也是较为先进的技术手段，从我国运用预应力混凝土连续箱梁结构桥梁的实践经验来看，这种结构的桥梁很大程度上提升了我国桥梁的质量和性能，在我国桥梁建设发展事业中发挥了巨大的作用，推动了我国经济的发展。在对桥梁施工前，相关人员必须对桥梁建设的各种客观环境和因素进行具体、综合的分析，并根据客观环境和因素做出科学合理的桥梁结构设计，可以有效地提高施工的效率和质量[1]。
2 曲线箱梁桥的力学特性及其产生的问题
曲线箱梁桥最主要的力学特性就是截面出现弯扭耦合状况，并长期出于该状态。与直线梁桥不同，直线梁桥只需要保证桥梁的荷载不偏心，桥的梁就不会出现扭转的情况。但是曲线箱梁桥结构的桥梁不同，荷载是否出现偏心的状况，都会导致桥梁出现同时弯矩和扭转，并且弯矩和扭转会相互影响和相互作用，最终导致截面出现弯扭耦合的情况。在弯扭耦合作用状态会引起桥梁的变形以及支反力、梁体受力、墩台受力三个力量的变化。
（1）变形方面，当曲线箱梁桥处于弯扭耦合作用状态时，曲线箱梁桥会出现变形和弯曲两种变形叠加的状况，因此，曲线箱梁桥变形的程度要远远大于直线梁桥的变形程度，而且梁的外侧变形的程度也大于内侧变形的程度，变形严重的梁会出现梁端翘曲变形的情况。当梁端的横桥向约束力小于一定程度时，梁体可能会出现向曲线外侧侧滑。除此之外，单项行驶结构的曲线箱梁桥的主梁在长期汽车离心力和制动力的影响下会出现水平错位的情况，错位的一般有两个：一是曲线外侧方向；二是汽车制动力方向[2]。
（2）支反力，曲线梁桥的支反力的变化趋势可以分为两类：曲线箱梁内侧变小趋势和外侧变大趋势。如果出现曲率半径、恒载小于一定程度或者活载出现偏置的情况，都有可能会引发曲线箱梁桥的内侧支座出现负反力的情况。一点支座的承受能力低于产生的拉力，支座容易出现脱空的情况甚至梁体和支座相互脱离。
（3）梁体受力。曲线箱梁桥结构的桥梁不同，荷载是否出现偏心的状况，都会导致桥梁出现同时弯矩和扭转。受扭矩的影响，曲线箱梁桥的内两会卸载扭梁体的受力，而外梁会超负荷承受梁体的受力，尤其是曲率半径不大且桥面宽的曲线箱梁桥，梁体内梁和外梁受力不同的情况会更加严重。
（4）墩台受力。受支反力不同的影响，曲线箱梁桥墩柱的轴向压力也會有很大的不同，影响墩顶的水平受力除了汽车的制动力以及气温差异引起的内力作用之外，墩顶的水平力同时也受离心力以及预应力的影响，并在离心力和预应力综合作用下形成径向力。由于曲梁的切线方向并不一致，这也导致汽车制动力在下部结构的分配计算更为复杂。
3 连续曲线箱梁桥设计应注意的问题
3.1 要重视剪力滞效应
垂直荷载无论作用在箱形梁横向的任何位置，都存在纵向弯曲荷载，而且荷载还呈现出对称的特点。在对称荷载的影响下，箱梁的上下两翼的缘板在经过剪切变形处理之后，弯曲应力在箱梁上的分布会不均衡。因此，在实际计算的连续曲线箱梁桥结构时，要将箱梁的上下两翼板的有效宽度也纳入计算范围。但是，在具体操作中，有部分桥梁工程是在计算连续曲线箱梁桥结构时并未将上下两翼板的有效宽度纳入计算范围，而是采用全截面乘与1.15片偏载系数的近似的计算方法计算。近似计算方法存在两个自身无法解决、完善的缺陷：①1.15系数只适用于某些情况，而并非适用于所有连续曲线向量桥的结构计算，存在某些1.15系数并不适用的特殊情况，而且一些特殊情况下适用1.15系数会出现片不力的现象；②这种计算方法出的曲线箱梁桥结构并不完全正确，不能真正反映剪力滞效应和有效分布宽度两者之间的真正差异[3]。
3.2 支座脱空问题
连续曲线箱梁桥承受的弯矩和剪力的大小和直梁桥承受的弯矩和剪力的大小相比虽然差距不大，但是，在扭矩值上的差距就非常明显。经常表现为弯矩和剪力差距不大，扭矩值可能存在倍数级别的差别，而且墩台支承处是最大扭矩值出现几率最大的位置。虽然一些中墩的布置方式为一根墩柱的单支座模式，但是会在两边的墩旁会布置成双支座。在扭矩的强大作用力下，边墩的支座的弯曲半径不大的情况下，尤其是靠近曲线箱梁圆心一侧的边墩的弯曲半径不大，更加容易出现支座脱空的状况。在设计连续曲线箱梁桥可以采取以下的办法解决支座脱空问题。
第一，在支座出现负反力的情况下，可以采用设置拉力支座的方法解决负反力的情况，从而解决支座空的情况；第二，或者采用Y型或者双支座方式来设计中墩，可以更容易解决支座脱空的线形，而且效果比设置拉力支座的方式更好。虽然采用Y型或者双支座型设计中墩会增加工程的工作量，但是可以有效的缓解曲线梁桥的上部结构主梁的受力，减少了脱空问题的出现，也可以灵活地布置中墩支座。第三，预应力作为单项荷载，在梁端径向约束情况下[4]，将曲线箱梁桥的预应力看作为单项荷载，并且受梁端径向约束，也可以一定程度缓解支座脱空的情况，但是缓解的效果不够明显。
3.3 连续曲线箱梁桥的径向力效应
在传统的线路曲线箱梁桥设计中，通常都会将支座固定或者把定向活动支座的位置设置于中墩处，两边的墩处也会设计有径向约束。但是外在的离心力、制动力以及温度都会对影响支座，并在支座的径向约束的作用下性径向力。径向力的大小会和箱梁桥的弯矩半径的大小呈反比，半径越大，径向作用力反而却小。因此，在连续曲线箱梁桥设计中要重视径向力的效应。
4 结束语
依据多年的连续曲线箱梁桥设计的经验，在设计和计算曲线箱梁桥的结构时，要根据建设桥梁的客观条件来选择合适的设计理论，但是不能忽视剪力滞效应给箱梁桥设计带来的影响。与此同时，还要重视支架脱空以以及径向力的问题，制作的设计布置一定要科学合理，以减少支架脱空问题。虽然采用Y型或者双支座方式来布置支座会给桥梁的建设增加一定的工程量，但是要看到这种支座布置方式在解决支座脱空和径向力效应上的作用，设计人员要综合考虑各方面因素来制定设计方案。
参考文献
[1]满建琳.钢混凝土组合曲线连续箱梁桥静力性能与应用研究[D].重庆交通大学，2013，05（13）：56～58.
[2]黎振源.曲线箱梁桥的车-桥耦合振动分析[J].福建建设科技，2013，04（15）：70～71.
浅谈小半径曲线连续弯箱梁桥的设计 第4篇
1 桥梁简介
位于某高速公路匝道上, 跨径组合为3×20m的预应力连续梁桥, 曲线半径60m, 桥面宽度8.75m, 断面为单箱单室, 梁高1.4m。所有墩位均采用双支座以抵抗扭矩, 且设置一定的偏心。如下图1所示。
2 支座预偏心对梁体内力的改善
为便于对比, 设置了两种支座方式, 分别关于桥面中心线对称及非对称。计算两种工况下, 各支座在恒载下的反力。本桥采用三维桥梁分析系统ASBEST。
可见, 恒载作用下, 对称布置时, 中墩圆弧外支座反力大于圆弧内支座的反力, 箱梁有向外翻转的趋势。将圆弧内支座向圆弧外偏移一定距离形成偏心布置后, 外支座的反力均小于内支座的反力, 能够减小箱梁向外翻转。同样, 恒载作用下内外腹板弯矩对比如下:
可见, 调整支座偏心对支点负弯矩改善较明显, 对跨中正弯矩影响较小。
3 内外腹板钢束张拉力不同对梁体内力的影响
在设置支座偏心的情况下, 对比内外腹板钢束不同张拉应力状况的腹板内力。第一种情况, 内外腹板所有钢束张拉控制应力均采用0.75fpk=1395Mpa;第二种情况, 因弯箱梁在内侧预应力钢束的作用下弯曲程度会变大, 出于利于箱梁受力考虑, 外腹板钢束仍采用1395Mpa, 内腹板钢束采用0.65fpk=1209Mpa。
3.1 预应力效应对比
注:程序中数据单位为t、m, 提取数值时已做相应转换 (后不再赘述) 。
可见, 减小内腹板钢束张拉控制应力后, 内外腹板预应力效应均有提高。
3.2 对使用阶段应力的影响
可见, 减小内腹板钢束张拉应力后, 支点位置上缘应力有增大的趋势, 下缘应力有减小的趋势;跨中位置上缘应力有减小的趋势, 下缘应力有增大的趋势。
因此, 对于曲线连续弯梁桥, 内腹板张拉应力小于外腹板张拉应力, 可以明显改善箱梁截面的应力状态。
4 钢束下弯点对梁体内力的影响
如下图所示, Δ表示钢束下弯点距支座中心线的距离与桥跨的比值, α表示钢束下弯线与水平线的夹角。各情况下应力对比见表6、表7 (本文主要考察负弯矩区钢束起弯点对截面应力的影响) 。
结论如下:
(1) 下弯点位置Δ相同, 随着下弯角α增大, 内外腹板上缘应力均增大, 下缘应力均减小;
(2) 下弯角α相同时, 随着Δ增大, 内外腹板上缘应力均增大, 下缘应力均减小。
即下弯角α及下弯点距离Δ增大均有利于负弯矩区截面应力。
5 结束语
(1) 支座预偏心对关键截面的弯矩有一定程度的改善;
(2) 对小半径曲线梁桥, 减小内腹板钢束张拉控制应力, 可以明显改善箱梁截面的应力状态;
(3) 内外腹板上缘应力随着下弯点位置Δ或下弯角增大而增大, 下缘应力则相反。
摘要：基于一座半径为60m的高速公路匝道桥, 简要分析了设置支座预偏心及内外腹板钢束采用不同张拉控制应力对结构内力及应力的改善, 并对比总结了钢束弯起点位置及弯起角不同引起的控制截面应力的变化规律, 便于设计中优化配束。
关键词：曲线箱梁,预偏心,弯起点,配束优化
参考文献
[1]邵容光, 夏淦.混凝土弯梁桥[M].北京:人民交通出版社, 1994.
小箱梁桥 第5篇
【关键词】预应力混凝土箱梁；桥面铺装；防水
在现如今的桥梁建筑中，整个桥梁结构由多个部分构成，包括防水层、沥青混凝土铺装层和水泥混凝土调平层等等。在具体的建筑施工中，如果其防水功能没有达到一定的标准就会直接影响到桥梁的质量，降低桥梁主体的施工功能，缩短桥梁的使用寿命。因此，在对桥梁工程进行施工的过程中，要对桥面铺装维修和防水功能加强重视。
1.桥梁防水缺陷引起的病害
纵观我国的桥梁建筑工程，其中由于渗水的原因引起混凝土结构或者是钢筋的腐蚀、脱落现象较为严重，这就是由于桥梁的防水功能欠缺。严重的甚至会出现预应力钢绞线和波纹线锈蚀，钢筋矛头锈断的现象。
2.病害成因分析
形成桥梁病害的原因有很多，但是多数都与施工有关。首先，桥梁的设计通常都是有沥青混凝土层和水泥混凝土调平层构成，但是如果水泥层的厚度没有达到相关的标准，也没有与箱梁面进行连接，就会产生不同程度的裂缝现象。其次，当桥梁建筑施工完毕之后要做好后期的养护，但是如果养护不到位就会出现质量问题，在没投入使用的时候就会出现小的裂纹，进而施工的水泥混凝土的调平层的防水能力有所降低。如果在养护阶段没有对钢筋保护层的重视，就会导致钢筋的锈蚀现象。最后，桥梁施工的工艺对其本身的防水性产生了很大的影响。防水性能的的强度主要取决于防水层。但是这一桥梁在建造的过程中，对于防水层的建设和施工没有达到科学的标准，其防水效果欠佳。
3.铺装层的维修
对铺装层进行维修可以有多种方案可供选择，但是经过对每一种方案进行逐一的分析，可知在维修的过程中要尽量避免病害的隐患，使得维修效果达到最佳。因此，采用的维修方式是将沥青混凝土铺装层进行改造，将其变为防水混凝土桥面铺装层的形式。
3.1清除所有桥面铺装层
在对铺装层进行维修的时候首先要对桥面进行清理。对表面的浮浆清洁干净，对于箱梁的顶板混凝土进行凿毛，保证桥梁的表面无淤泥、无泥沙。
3.2桥面植筋
桥面植筋是一项较为重要的环节，是对桥梁进行加固的重要措施。箱梁顶板的预应力管道非常密集，因此，在进行桥面植筋之前要对管道的具体位置进行确认。在进行植筋的时候要尽量避开预应力管道。如果遇到无法植筋的位置，要将钢筋与梁体进行捆绑。施工人员要对植筋的规格以及钻头的具体尺寸进行规定。在进行桥面植筋的过程中会遇到顶板钢筋或者是钢绞线，这种情况下要向小距離的方向移动。钻孔结束之后要对孔洞进行清理，采用风枪或者是毛刷等工具来进行，然后注入植筋胶，然后将钢筋注入其中。在此之间要对钢筋进行除锈，同时用小铲将胶泥刮掉。
3.3桥面内铺设钢筋网
桥面植筋之后，要进行钢筋的铺设。要对钢筋的直径和间距进行控制，最后将其钢筋网放置在植筋上面。钢筋网要进行现场制作，而且主要以绑扎为主。对于钢筋网来说，要对其定位进行严格的控制，放置在混凝土的中层部位，而且保护层的厚度要控制在一定的范围内，避免钢筋出现下沉的现象。
3.4浇筑桥面混凝土
浇筑桥面的混凝土厚度要具有一定的抗渗能力，同时要控制好各种材料的比例，在需要的情况下可以添加一些抗渗的剂料。其中要对水泥、骨料和细砂等材料的质量进行保证，要用自来水对混凝土进行拌制。在一切工作准备就绪的之后，可以采用插入式振捣器来进行混凝土的振捣。在具体的施工过程中，要对振捣器的半径进行控制，根据混凝土的质量，注意振捣时间，总之，要保证混凝土的振捣密实，不出现气泡，表面要平坦，最后进行人工找平。
混凝土面层表面刻成平行的纹理，并使混凝土表面的构造深度符合规范要求，刻纹时间为混凝土浇筑24h后进行。
3.5混凝土的养护
混凝土桥面施工完毕，应在收浆后尽快覆盖和洒水养护。混凝土的养护采用麻袋或用塑料薄膜覆盖洒水的方法养生，经常保持潮湿状态。混凝土板在养护期间禁止一切车辆通行。混凝土养护由专人全天24h进行，混凝土养护时间暂定为5d。养护5d后，对混凝土试块进行试压以决定开放交通时间。
4.预应力混凝土箱梁桥防水
（1）随着我国城市建设蓬勃发展，相继兴建了一批城市道路和桥梁。经过一段时问的运营和维护，人们对城市桥梁桥面防水技术的研究逐渐提到议事日程上来。主要是城市桥梁桥面漏水对桥梁结构腐蚀十分严重，直接影响桥梁的正常使用寿命，并威胁到城市桥梁的安全，而当时业内对城市桥梁桥面防水工程缺乏统一的认识。此后的20多年，国内许多设计和科研单位都积极开展城市桥梁桥面防水技术的研究，桥梁桥面防水技术得到了一定的发展。但是，相当长一段时间来，我国桥梁桥面防水相关设计规范和技术规程一直处于缺失状态。
（2）钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设置防水层，应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥面铺装的型式等具体情况确定。防水性水泥混凝土和沥青混凝土铺装层下可不设防水层，但桥面在主梁受负弯矩作用处应设置防水层。而当时的防水层，主要采用阳离子乳化沥青三油二布涂料、沥青油毡等材料。由于我国当时大多数城市桥梁不做防水或防水设防措施不力，造成桥梁出现桥面渗水、钢筋锈蚀、铺装层剥落、碱骨料反应、钢筋锈蚀而引起的混凝土胀裂等严重损坏问题，严重影响了桥梁的耐久性和正常使用寿命，以及行车的舒适性和安全性。随着我国城市桥梁建设的大规模开展，不少桥梁工程采用了新型防水卷材和阳离子乳化沥青涂料等防水材料。
5.结论及建议
在具体的建筑施工中，如果其防水功能没有达到一定的标准就会直接影响到桥梁的质量，降低桥梁主体的施工功能，缩短桥梁的使用寿命。所以对于沥青混凝土铺装，防水层至关重要。桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混合料都有很好的亲和性，能牢固地粘结在一起，并且能够在沥青混合料的高温下，只软化，不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求，可以广泛采用。水泥混凝土桥面铺装的平均厚度不能小于8cm，为了减少混凝土的开裂，在其中加钢纤维或聚丙烯纤维，而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量严加控制。钢筋网钢筋直径不宜小于10mm，间距不能大于15cm。对于连续箱梁来说，铺装层防水能力不足是一个致命的缺陷，直接威胁到负弯矩区的预应力筋。应该在设计、施工、养护的各个环节都加以重视。如果能彻底解决这一潜在病害，不仅能延长桥梁的使用寿命，而且还能带来经济效益。 [科]
【参考文献】
[1]吕学文.浅析桥面破坏原因及改建技术措施[J].黑龙江交通科技，2004（05）.
[2]韩敏玉.桥面铺装存在问题及改进措施[J].辽宁交通科技，2004（07）.
连续钢构桥箱梁设计浅析 第6篇
靖远县平堡黄河大桥桥型方案为6-30m装配式预应力混凝土连续箱梁 (50+90+50) m变截面预应力混凝土连续梁, 主桥上部为50m+90m+50m三跨PC变截面连续箱梁桥, 单箱单室截面, 梁根部中心高5.5m, 高跨比为1/16.4, 跨中中心梁高为2.3m, 高跨比为1/36, 箱梁顶板宽12.0m。 底板宽6.0m, 翼缘板悬臂长3.0m, 0号块以外箱梁底按二次曲线变化。 连续墩墩顶设置厚2.5m及边跨端部设置1.2m横隔板外, 箱梁其他部位均不设横隔板, 箱梁采用纵向、横向及竖向三向预应力体系。 横坡通过顶板形成2.0%双向横坡, 梁高以室箱梁中心线处为准。
主墩采用实体薄壁墩, 桥墩单壁厚2.0m, 宽7.5m, 采用4Φ180cm钻孔灌注桩基础, 主桥箱梁采用挂篮悬臂施工。
2结构验算
(1) 结构离散
本桥采用“MIDAS/Civil 2012”程序计算。 桥面系划分为68个单元, 69个节点 (图1) 。
(2) 承载能力验算
1正截面抗弯承载力
主梁抗弯强度即承载力验算满足要求。 如图2抗弯强度~设计效应包络图所示 (图2) 。
2斜截面抗剪承载力
主梁斜截面抗剪承载力验算满足要求。 如图3抗剪强度~设计效应包络图所示。
(3) 正常使用极限状态计算 (拉应力为正, 压应力为负)
1使用阶段正截面抗裂验算
使用阶段正截面抗裂验算按照规范JTG D62-2004第6.3.1-1、第6.3.2条规定计算。 以短期效应控制, 对构件正截面混凝土的拉应力进行验算, 按A类预应力构件验算, 应满足:
短期效应:σst-σpc≤0.7ftk
长期效应:σlt-σpc≤0
计算结果表明, 正截面抗裂性满足要求 (图4、图5) 。
2使用阶段斜截面抗裂验算
斜截面抗裂性以主拉应力控制, 在荷载短期效应组合作用下的主拉应力, 按A类预应力验算, 应满足 σst≤0.5ftk的要求。
计算结果表明, 斜截面最大主拉应力 σtp=1.22MPa<0.5ftk=0.5× 2.65=1.33MPa, 斜截面抗裂性满足要求。
(4) 持久状况应力验算
1使用阶段正截面压应力验算
使用阶段正截面压应力验算按照规范JTG D62-2004第7.1.5条规定计算。 计算时荷载取其标准值, 不计分项系数, 汽车荷载考虑冲击系数。 需满足 σcc<0.5fck的要求。
计算结果表明, 使用阶段最大正截面压应力 σcc=-15.3MPa <0.5fck= 0.5× (-32.4) =-16.2MPa, 使用阶段正截面压应力满足要求。
2使用阶段斜截面主压应力验算
使用阶段斜截面主压应力验算按照规范JTG D62-2004第7.1.6条规定计算。 计算时荷载取其标准值, 不计分项系数, 汽车荷载考虑冲击系数。 需满足 σcp<0.6fck的要求。
经计算得, 斜截面最大主压应力 σcp=-15.3MPa <0.6fck= 0.6 × (-32.4) =-19.4MPa。
(3) 受拉区钢筋拉应力验算注:
钢束施工期间容许应力 σ< [σ拉]=1860×0.75=1395Mpa, 运营期间容许应力 σ< [σ拉]=1860×0.65=1209Mpa。
全部钢束应力满足要求。
(5) 短暂状态应力验算 (施工阶段正截面法向应力验算)
预应力混凝土结构按短暂状态设计时, 在预加力、构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合以下规定 (D62-2004 7.2.8) :
1压应力
σcct在施工阶段最大为-11.2Mpa<-0.7× (0.8×32.4) =-18.1Mpa
(2) 拉应力
σctt在施工阶段最大为0.13MPa
设计中纵向钢筋预拉区配筋率大于0.2%, 满足规范要求。
3结论
早前修建的大跨度变截面箱梁, 后来发现跨中下挠是较常见的问题, 有的还发生了箱梁底板撕裂等问题, 因素可能有多种, 但底板预应力索的布置方式可能是主要原因之一, 由于底板索的立面线型为凸型, 而跨中正弯矩要求的理想索线型为凹型 ( 底板上也无法布置出凹型) , 两者之差产生了附加弯矩 (附加荷载) , 底板索越长越不利。 故建议如下:
(1) 在满足计算要求的前提下, 适当限制底板索的长度。
(2) 在满足计算要求的前提下, 适当限制底板索的预应力水平, 适当减少底板索数量。
(3) 底板索整体上不宜集中在箱梁中心线附近, 应适当靠近腹板布置。
大跨度拱形连续箱梁桥设计 第7篇
预应力混凝土拱形连续梁桥将梁与拱完美结合, 是一种拱与梁刚性连接、共同承担荷载的新型桥梁体系。本桥型充分、合理地利用了梁的抗弯性能及拱的抗压性能, 在桥墩顶部形成空心三角区, 大大减轻了桥身的自重, 结构轻盈且视野通透, 在提高美观性的同时降低了工程造价。
漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥地处漳州市角美镇沙洲村, 跨越九龙江北溪, 桥下通航净空为24m×2.5m。全桥布置如图1所示。
全桥由2孔60m主跨和两侧37m边跨组成, 桥梁纵坡1.3%, 全长194m。单幅桥宽21m, 桥面布置为1.5m人行道+3.5m非机动车道+15.5m机动车道+0.5m护栏=21m。
本桥梁方案结构新颖, 桥型舒展优美, 以蓝色的河面为背景, 白色为主色调, 桥梁造型犹如张开翅膀的大鸟飞翔于九龙江上, 将本桥型的美在当地环境的衬托下得到了充分的展示。
2 结构设计
2.1 桥梁基础
根据地质勘查揭露, 主桥桥墩处岩层埋深较深, 主墩基础按摩擦桩设计, 采用三排直径D150cm钻孔灌注桩基础。
2.2 桥墩结构
主墩墩身采用等截面矩形实心墩, 截面尺寸13.0m×2.2m, 高约8m。主墩承台采用矩形承台, 截面尺寸14.0m×10.1m, 厚3m。
2.3 上部结构
本桥上部构造采用跨径37+60+60+37m预应力混凝土拱形连续箱梁, 梁拱结合处梁高4.35m, 跨中梁高2.1m;顶板厚30cm, 梁拱结合处箱梁顶板加厚至65cm, 底板厚从跨中至根部由28cm变化为100cm;腹板从跨中至根部由50cm变化为70cm;箱梁梁底线形采用半径R=57.8m的圆曲线。箱梁顶板横向宽21m, 底宽13m, 翼缘悬臂长4m。
箱梁0号节段长37m, 每个悬浇“T”纵向对称划分为3个节段, 边、中跨合龙段长均为2m, 边跨现浇段长为5.92m。梁拱结合部设厚2m的横隔板, 中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板, 边跨梁端设一道厚1.5m的横隔板。
主桥上部构造采用预应力结构, 纵向按全预应力混凝土构件设计。顶板横向按部分预应力构件设计, 钢束采用扁锚体系。
3 施工方案及要点
3.1 施工方案
由于本桥上跨九龙江北溪, 地质条件较差, 为减小施工风险及不影响通航, 除墩顶0#节段及边跨现浇段采用满堂支架施工外, 跨中部分节段采用挂篮悬浇施工。本桥设计采用的施工过程为:
(1) 场地平整及桩基础施工;
(2) 插打钢板桩围堰, 施工桥墩承台及墩身;
(3) 搭设墩顶0#节段 (空心三角区域) 施工用支架并预压;
(4) 墩顶0#节段施工, 并与桥墩临时固结;
(5) 挂篮悬浇1#~3#节段;
(6) 先后施工边跨合拢段、中跨合拢段;
(7) 拆除临时固结, 施工桥面铺装及护栏等附属设施。
3.2 施工要点
考虑到施工过程对桥梁内力分配的影响较大, 为了保证桥梁施工安全和质量, 施工控制至关重要, 施工过程中要合理选择施工方法和落架顺序, 必要时应对其进行监测:
(1) 落架时应尽量采用间隔拆除、分阶段施工的方法, 并在受力较大的关键部位采用循环落架的方法, 确保结构的安全。
(2) 在条件允许的前提下, 尽量使用屈服强度较大的支架, 可加快施工进度。
(3) 在拆除支架和循环落架的过程中, 应对关键截面的应力和位移进行监测, 若发现应力及变形过大, 则应及时停止支架卸落或拆除, 并恢复支撑系统。
4 结构计算
本桥结构仿真分析采用有限元分析软件Midas Civil建立桥梁的三维有限元分析模型, 如图2所示。
上部结构共划分158个单元, 192个节点。其中1~80单元为桥面板单元, 81~158单元为拱腿单元。
根据计算模型, 在各个施工阶段分别加入结构自重、二期恒载、混凝土不同龄期的收缩和徐变、温度荷载、施工荷载、支座强迫位移、活载及结构体系转变等的作用及影响。
4.1 桥面系主梁验算结果
主梁按全预应力混凝土构件设计。根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表1。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。
结构在短期效应作用组合作用下, 对于采用全预应力混凝土构件的桥面单元, 最大主拉应力为0.74N/mm2, 小于规范限值。
4.2 拱腿验算结果
拱腿按钢筋混凝土构件设计, 根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表2。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。拱腿中最大裂缝宽度0.16mm, 小于规范限值0.2mm。
5 结语
城市桥梁的设计, 要求设计者不仅要具有扎实的结构知识, 而且要对建桥环境有深刻理解, 北溪主桥的设计在这方面做了有益的实践。同时, 拱形连续梁作为一种新颖的结构形式, 桥式舒展优美, 造价经济合理, 目前在国内建成的同类桥梁不多。通过北溪主桥的建设和本文的介绍, 希望能推动该桥型在国内的发展。
摘要：城市桥梁对景观的要求日益增高。以漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥-拱形连续梁为研究对象, 结合该桥的结构特点, 阐述了本桥的景观特色, 并着重介绍了本桥的结构设计、施工方案和受力分析, 对同类桥梁的设计具有一定的参考价值。
关键词：大跨度,拱形箱梁桥,结构设计
参考文献
[1]罗世东, 严爱国, 刘振东.大跨度连续刚构柔性拱组合桥式研究[A].2004年武汉市首届学术年会[C].2004.
[2]李传习, 夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].北京:人民交通出版社, 2002.
[3]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁:设计研究与实践[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[4]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
公路连续箱梁桥病害与加固技术 第8篇
关键词：公路,连续箱梁桥,病害,加固技术
连续箱粱桥的优点是在桥面使用过程中, 行车舒适、受力均匀, 还具有较强的抗震能力, 易养护且造型简洁、大方。因此, 该技术被广泛应用于公路高架桥建设中。但是, 公路连续箱粱桥的病害问题仍然会经常出现, 所以, 必须要重视这一问题, 且针对这一问题采取相应的加固技术。本文将以某市公路连续箱梁桥为例, 针对不同部位病害表现和成因, 对相应的加固技术措施进行总结、分析。
1 工程概述
某市双向四车道内环公路中间的连续箱梁桥是1座20跨为一联的普通钢筋混凝土连续箱梁桥。这座桥的中间2个桥墩与主梁固结, 但是, 其他的桥墩都是活动支座。整座桥的上部结构运用的是大悬臂单箱单室箱形断面, 同时, 在上部箱梁位置, 纵向每间距4 m就会铺设一道0.3 m厚的横隔板。
2 箱梁桥病害表现和成因
2.1 上部结构病害表现
箱梁的底腹板、翼板和各个桥墩处腹板的外横隔板都存在不同程度的裂缝。其中, 主梁腹板产生的裂缝一般都呈现出下宽上窄的形状和竖直分布的形式, 裂缝宽度最大达到0.35 mm。相比之下, 支点附近裂缝就较少。主梁底板和翼板产生的裂缝也比较少, 相对而言缝宽也比较小。
2.2 下部结构病害表现
所有桥墩的横梁和桥台的前墙从上到下都有不同程度的开裂情况发生, 产生的裂缝呈上宽下窄的形状, 而且桥墩产生的最大裂缝宽已经严重超出了规范要求的限值。与此同时, 桥台受压也出现了劈裂的情况。
2.3 桥面系病害表现
桥面铺装时, 经常会出现一定程度的损坏和开裂病害。由于伸缩缝出现橡胶老化的现象, 所以, 车辆在桥面行驶时, 噪声会逐渐增大, 甚至会发生跳车的状况。此外, 落水管发生缺失将会使桥面排水系统没有有效的排水管引导。
2.4 病害成因分析
对不同方式的各种病害成因进行验算、分析, 同时, 运用动静力荷载试验参考分析结果。此公路连续箱梁桥病害成因结论如下: (1) 桥梁上方位梁体的正截面的抗弯强度支点不充足, 在各跨支点和距离支点4 m的地方, 抗剪截面尺寸宽度不够; (2) 箱梁的顶板、纵横向正弯矩的承载强度和牢固能力不充足; (3) 桥墩横梁顶部的拉应力偏大, 而且横梁顶使用的钢筋偏少, 因此, 抗力不够。
这些病害出现的根本原因主要有两点: (1) 因为传统的连续箱梁桥设计一般都会忽略截面抗剪, 几乎很少对使用状态的牢固程度和裂缝验算分析进行控制; (2) 因为在举例公路箱梁桥建设时, 空间计算软件还没有被广泛应用, 所以, 无法对宽桥结构在横向受力情况下的均匀程度进行验算, 而且在桥面使用过程中, 随着车流量和重车型的增加, 也会发生病害。
3 箱梁桥加固技术措施
3.1 加固维修遵循的原则
在加固时要注意: (1) 尽量不改变桥体原来的纵、横向坡度; (2) 通过加固维修, 让桥梁正斜截面的承载能力符合规范荷载的要求; (3) 通过加固维修增加恒载, 增加后的厚度要高于6 cm, 防撞护栏顶在适当添加钢栏杆后所增加的荷载不超过0.5 k N/m。
3.2 针对裂缝病害的修补技术
3.2.1 表面处理法
这种方法主要是针对轻微裂缝进行修补, 具体的方法是在其表面涂抹填料或防水材料, 不但可以修补裂缝, 还能同时增强防水性和耐久性。如果病害裂缝属于宽度裂缝, 那么, 可以在修补时选择具有伸缩性的材料。
3.2.2 注浆法
注浆法主要是向病害裂缝注入树脂或水泥类材料。在一般情况下, 注浆材料一般都是环氧树脂。注浆方式一般是采用低压、低速的方式进行注入。这种方法的优点是可以有效预防裂缝继续扩展。
3.2.3 充填法
这种方法主要是针对宽度较大的病害裂缝进行修补, 一般会先顺着裂缝开凿出一条凹槽, 接着把各种黏结材料注入槽内实施嵌补。
除了上述的病害裂缝修补技术外, 还有表面喷涂法和黏结钢板封闭法等。在具体施工过程中, 可以根据箱梁桥裂缝病害的具体情况选择相应的修补技术。
3.3 桥梁加固增强技术
桥梁加固增强技术主要有以下几种: (1) 根据荷载大小的要求, 扩大载面面积并加配钢筋, 这是箱梁桥常用的结构加固增强技术之一。 (2) 外部粘贴加固法。具体方法是使用环氧树脂等黏合剂, 把型钢或玻璃钢等刚性材料粘贴在结构外部, 以达到加固的目的。 (3) 外部预应力加固法。这是一种充分结合预应力原理, 为构件增加一定程度的初始应力, 实现加固目标的方法, 优点是可以缩减裂缝宽度甚至闭合裂缝。 (4) 增设结构加固法。这种方法是在原有桥体结构中增加支撑和桥墩, 或在桥梁下方增设钢架, 以增强桥梁的承载负荷能力。 (5) 结构加固新技术。现阶段的公路连续箱梁桥结构加固新技术主要是锚喷, 结合锚杆和喷混凝土进而支护围岩, 在具体的加固施工过程中可以使用速凝剂, 这样不但凝结速度快, 而且早期强度高。这种创新技术具有较强的可设计性, 也可以根据桥梁加固的实际需要进行施喷。
4 结束语
综上所述, 为了确保公路连续箱梁桥保持良好的使用状态, 并发挥其功能, 应该使用更合理、有效的技术措施及时发现病害, 并采取更科学、先进的修补加固技术进行处理, 这样才能让连续箱梁桥在现代公路建设中实现其价值, 发挥其作用。
参考文献
[1]汪斌, 周鹏.箱梁裂缝病害与加固[J].建筑与文化, 2013 (4) .
高速公路钢混组合箱梁桥设计 第9篇
关键词：钢混组合箱梁,连续梁,结构设计
1 工程概况
秦城枢纽为忻阜高速和大运高速公路交叉而设置,是忻阜高速公路的重点工程,H匝道桥为该枢纽中跨越原太高速公路的跨线桥。为了最大限度地减少对既有道路交通的影响,该桥选用施工方便、架设速度快、跨越性能好的(28.5+45+28.5)m的三跨连续钢混组合箱梁结构,全长为110.0 m。
2 设计技术标准
1)设计速度:H匝道桥按60 km/h。2)设计车辆荷载:公路—Ⅰ级。3)桥面净宽:9.5 m。4)环境类别:总体按Ⅱ类环境设计,部分结构按Ⅰ类环境控制。5)地震烈度:地震峰值加速度为0.2g,特征周期值0.45 s,桥梁按8度设防。
3 结构设计
3.1 上部结构
主梁是由钢梁和混凝土桥面板组成的箱形断面,共有两个箱室,两个箱体之间通过横向连接系相连接,钢梁主要由顶板、腹板、底板、腹板竖向加劲肋、底板纵向加劲肋、横隔板、横隔板加劲肋及横向连接系组成。主梁采用C50混凝土,钢梁钢板采用符合国标GB 1591-94低合金高强度结构钢的Q345E钢板。主梁横断面如图1所示。
3.2 下部结构
下部结构采用花瓶式墩,单个桥墩由两个花瓶式墩柱组成,两个墩柱之间由盖梁相连接;桥墩、桥台基础采用钻孔灌注桩。
4 整体计算分析
钢混组合梁桥的主梁是由钢梁和混凝土桥面板组成,在不同的工作阶段,其荷载的分配方式也有所不同。为此,在结构设计时对该桥施工阶段和使用阶段的主要工况进行了基于杆系模型的整体仿真计算,以掌握结构受力状态,保证结构的安全性。
计算时将钢主梁作为主截面模拟,混凝土桥面板作为附加截面进行模拟,并同时考虑预应力效应。全桥划分为104个单元,105个节点,其中A段为1号～35号单元,B段为36号～69号单元,C段为70号～104号单元。
4.1 荷载参数选取
1)恒载。
一期恒载:钢箱梁重量按设计尺寸计算,混凝土容重取26 kN/m3;
2)混凝土的收缩及徐变作用。
按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定计算,年平均相对湿度80%,混凝土收缩徐变3 000 d;
3)预应力作用。
纵向预应力筋采用直径15.2的低松弛预应力钢束,采用两端张拉。考虑预应力张拉锚固、压浆和混凝土形成组合截面的过程,预应力损失同步计入。
4)温度荷载(两种)。
整体温差:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定,计算时取体系升温温差20 ℃,降温温差20 ℃;梯度温度:依据JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4.3.10条的规定,桥面铺装为10 cm沥青混凝土,最高温度T1取14 ℃,T2取5.5 ℃,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。
5)汽车荷载:
公路—Ⅰ级。选取单根主梁分析计算,其横向分布系数按杠杆法进行计算。
6)冲击力。
按04规范上进行取值,求取其冲击系数为0.088 65。
负弯矩区的冲击系数为0.186 2。
4.2 各计算工况说明及计算分析结果
主梁钢箱梁部分采用分段制作:A,C段34.5 m,B段33 m,然后整体吊装后拼接,最后浇筑混凝土桥面板。该桥施工工序示意图如图2所示。
限于篇幅,计算时主要考虑了三种工况,各工况及各工况下该桥主梁结构的内力、应力及变形计算结果如下:
工况一:架设A,B,C段,各梁段分别处于简单支撑状态。本阶段模拟钢箱梁各个梁段简单吊装在墩台支架上的状态,没有安装混凝土桥面板,只有钢箱梁主截面。钢梁段A和C在吊装就位后处于带悬臂的简支梁状态;钢梁B位于三个临时墩上,受力体系为对称布置的两跨连续梁。钢梁只受到自重荷载的作用,应力水平较低。主梁的内力、应力及变形计算结果如图3～图5所示。
工况二:模拟拼接好三段箱梁,填充箱梁内部无收缩混凝土,浇筑完除墩顶两侧范围6 m的混凝土桥面板,混凝土桥面板作为附加截面与钢梁主截面共同参与受力后拆除临时支架的情形。主梁的内力、应力及变形计算结果如图6～图9所示。 由图6～图9可知,该阶段由于中跨的临时支撑拆除,导致中跨的正弯矩和中墩顶部的负弯矩均增大,边跨的正弯矩减小。中跨正弯矩的增加会给中跨已经浇筑的混凝土桥面板施加预压应力,边跨正弯矩的减小会使得已经参与受力的边跨混凝土板出现拉应力,同时由于中跨的临时墩拆除会使得中跨出现较大的竖向变形,边跨的竖向变形会减小一些。
工况三:使用阶段荷载效应分析。在使用阶段结构承受的活载主要是汽车荷载,汽车荷载的效应占活载效应的比例很高,有必要对汽车荷载产生的结构效应进行分析,其计算结果如图10～图13所示。
由以上汽车荷载产生的应力分布计算结果可知,在汽车荷载作用下,混凝土板和钢梁共同受力,且其应力分布规律相似。在最大汽车荷载效应下,跨中附近混凝土全截面受压,钢梁上缘受压,下缘受拉;支点附近混凝土全截面受拉,钢梁上缘受拉,下缘受压。在最小汽车荷载作用下,其效应正好相反。
5 结语
本文对钢混组合箱梁桥的结构设计做了简要介绍,并通过整体分析计算表明,主梁结构的内力、应力及变形计算结果总体处于规范允许范围,所以该结构设计是可行的、合理的,从而确保了该结构设计的安全性和可靠性。
参考文献
[1]刘玉擎.组合结构桥梁[M].北京:人民交通出版社,2005.
小箱梁桥 第10篇
【关键词】预应力混凝土箱梁；桥面施工；维修；防水
施工人员在进行桥梁工程建设的过程中，需要对混凝土箱梁桥的桥面加强重视。一般来说，结构类型主要由三个部分组成，包括调平层、防水层和铺装层。从这三个层面上看，铺装层所用的材料主要是以沥青混凝土为主。在桥梁工程投入使用之前，施工人员需要对铺装层的防水功能进行控制，促进桥梁功能的发挥。在实际的施工过程中，操作人员需要从全面的角度来进行分析和探讨，在延长使用寿命的基础上，保证桥梁工程施工的整体质量。
1.桥梁工程防水功能下降引起的质量问题
从现如进的桥梁建筑工程建设的现状上看，出现渗水的现象时比较常见的。渗水问题不仅会严重地影响到混凝土的质量，严重的还会造成桥面钢筋结构的腐蚀现象。为了对桥梁工程的防水问题进行深入分析和探讨，笔者主要对具体的桥梁进行分析，从实际的施工情况入手，对病害问题形成的原因进行探讨。
病害形成的原因：本次研究中主要选择的是某市的桥梁工程，在工程进行之前，设计人员对沥青混凝土以及水泥混凝土的调平层的厚度进行设定，将厚度控制在4㎝左右。从现如今桥梁施工的相关规定中可以看出，水泥混凝土设置的厚度比较薄，需要施工人员采取切实可行的加固措施。但是，在这一桥梁建设工程中，施工人员并没有对桥体进行加固处理，最终使得桥面出现了严重的裂缝现象。另外，工作人员对建筑工程的养护工作没有加强重视，直接造成了裂缝的长度和宽度的加剧，同时降低调平层的防水功能。由于施工人员没有假设一定厚度的钢筋保护层，也会直接影响到建筑的稳定性。
从材料类型和应用程度上看，在沥青混凝土铺装层施工的过程中可以看出，施工材料和施工工艺并没有达到防水的要求。桥梁工程的施工年代比较久也无法进行防水，雨水就可以从其表层进入到其中，最终严重地影响到钢筋的锈蚀，直接影响到桥梁工程的整体质量。
2.沥青混凝土铺装层的维修和防水
在本次研究工程中，施工人员所采用的施工材料是沥青混凝土，在维修方案的设定中，主要可以根据不同的方式来进行。可供选择的方式大致有两种，第一是按照原有的结构来进行维修，第二是采用水泥混凝土来代替铺装层。从这两种方式的应用效果上看，如果仍然采用原有的结构来对铺装层进行施工，不会对铺装层的防水功能产生任何影响。因此，需要将沥青混凝土材料转变为水泥混凝土材料，这样不仅可以提升材料的防水功能，还可以对病害问题进行治理。为了做好这一工作，需要从以下几个施工环节入手：
2.1准备工作
在施工工作进行之前，施工人员需要将铺装层中的杂物和垃圾进行清理，然后将铺装层上的破碎结构和浆液进行及时地清除。这样才能够为施工工作奠定基础。同时，操作人员还需要对箱梁顶板上的混凝土进行清理，保证结构顶板上没有任何的泥沙和积水。
2.2桥面植物钢筋
本工程在设计的过程中，箱梁顶板的预应力管道数量比较多，而且密集程度也比较高。在施工的过程中，需要凿除混凝土层。同时还应该对预应力管道的位置进行明确，减少钢筋对管道的破坏，提升植筋的总体水平。另外，某些部位是无法进行钢筋植入的，施工人员应该加强对钢筋的绑扎工作的重视。
在钢筋植入的过程中，其规格应该尽量符合施工的标准。一般来说，植筋规格为Φ12，孔径为1厘米。在钻孔的过程中要以冲击钻为主，钢筋的植入深度为12厘米左右。如果顶板的钢筋在不断移动，就应该在钢筋的植入部分涂上植筋胶。钢筋材料需要及时地清理，在去除胶泥的情况下才可以应用到实际的施工中。
2.3桥面内铺设钢筋网
桥面铺设钢筋直径为12mm，间距为10cm×10cm的钢筋网，放置在植筋上面。钢筋网采用现场制作，钢筋网以绑扎为主，并辅以焊接固定。钢筋网要保证定位准确，设置在混凝土层中部，钢筋保护层厚度不得少于4cm，同时不允许出现钢筋网有局部下沉现象。
2.4浇筑桥面混凝土
新浇筑的桥面铺装层厚度为8cm（主要考虑到铺装层自重对桥梁结构的影响，理想厚度为10cm），采用能达到W6的抗渗等级要求，具有防水功能的C55混凝土。混凝土配合比为水泥：砂：石：水：粉煤灰：矿渣：减水剂：阻锈剂为1：1.72：2.99：0.423：0.352：0.155：0.048：0.034，同时在混凝土中掺入增强混掺型聚丙烯纤维，掺量为2.7kg/m。水泥选用P.I42.5（R）珠江水泥厂旋窖生产的粤秀牌高强度硅酸盐水泥。细骨料采用级配良好的西江砂，细度模数为2.9，含泥量为1.0%；粗骨料为质地坚硬、级配良好的碎石，含泥量为0.5%。采用插入式振捣器振捣混凝土。使用时，振捣器移动间距不应超过振动器半径的1.5倍，与侧模应保持50～100mm的距離，每一处振动完毕后边振动边徐徐提出振动棒。施工时注意振捣时间，保证混凝土振捣密实。振捣时以拌和物停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦泛浆为准，但不宜过振。
2.5混凝土的养护
混凝土桥面施工完毕，应在收浆后尽快覆盖和洒水养护。混凝土的养护采用麻袋或用塑料薄膜覆盖洒水的方法养生，经常保持潮湿状态。混凝土板在养护期间禁止一切车辆通行。混凝土养护由专人全天24h进行，混凝土养护时间暂定为5d。养护5d后，对混凝土试块进行试压以决定开放交通时间。
3.结论
（1）对于沥青混凝土铺装，防水层至关重要。桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混合料都有很好的亲和性，能牢固地粘结在一起，并且能够在沥青混合料的高温下，只软化，不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求，可以广泛采用。
（2）水泥混凝土桥面铺装的平均厚度不能小于8cm，为了减少混凝土的开裂，在其中加钢纤维或聚丙烯纤维，而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量严加控制。钢筋网钢筋直径不宜小于10mm，间距不能大于15cm。
（3）对于连续箱梁来说，铺装层防水能力不足是一个致命的缺陷，直接威胁到负弯矩区的预应力筋。应该在设计、施工、养护的各个环节都加以重视。如果能彻底解决这一潜在病害，不仅能延长桥梁的使用寿命，而且还能带来经济效益。 [科]
【参考文献】
[1]郎喜梅.预应力混凝土箱梁桥桥面铺装维修与防水[J].河南科技，2010（16）.
[2]张弢.浅析桥面铺装病害的原因及防治措施[J].山西科技，2012（05）.
[3]张广玉，刘盼盼.桥面铺装设计探讨[J].科技致富向导，2012（05）.
[4]姜瑞峰.浅谈公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法[J].科技致富向导，2013（05）.
匝道桥钢箱梁分段分块制作技术 第11篇
沈阳南站市政交通工程中有4条匝道桥, 其中北侧有两个匝道DZ1、DZ2, 南侧有两个匝道DZ3、DZ4;总长度为1032.597m, 总高架平台接线匝道面积:19827m2, 其中钢梁面积:9523m2, 总重量约5000吨。
2 钢箱梁结构形式及区段划分
2.1 结构形式
匝道桥钢箱梁为全焊接连续钢箱梁结构, 横截面呈鱼腹式断面、不等截面, 桥面线型由直线和曲线 (圆曲线+缓和曲线) 组合而成, 全桥呈三维空间曲面, 如图1所示;钢箱梁由顶板单元 (顶板+U肋) 、隔板单元、腹板单元、板条肋、加劲肋、底板单元等组成。
2.2 材质
钢箱梁采用低合金高强度钢Q345q-E, 主要板厚有20mm、16mm、14mm、12mm等规格。
2.3 钢箱梁平面区段组合
平面区段组合如图2所示。
每段钢箱梁根据长宽尺寸及曲度线型顺长度方向进行节段划分为端横梁 (端支座处) 、中横梁 (中间支座处) 、纵梁如图3所示。
3 焊接工艺评定
针对本工程特点, 按照JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》及TB10212-2009《铁路钢桥制造规范》要求, 对采用的钢材、焊接材料、焊接方法、接头形式、焊接位置、焊后热处理等各种参数及参数的组合, 在钢箱梁制作前进行焊接工艺评定试验, 焊接工艺评定试验方法应符合设计及焊接规范要求。
4 钢箱梁加工制作工艺
4.1 制作工艺流程
原材预处理→下料→零件加工→单元组件制作→箱梁段整体制作→中间漆涂层。
4.2 原材预处理
下料前需对原材进行除锈及防腐处理, 采用抛丸除锈, 车间底漆涂层防腐处理, 涂层厚度不大于20μm。
4.3 下料
下料前根据制作线形采用Auto CAD进行三维结构放样, 确定结构空间形状及定位关系。结构零部件的形状位置尺寸、扭曲面展开、测控点坐标都依据三维图确定。钢箱梁底板空间曲面通过CAD加载程序展开成平面下料的图形, 板材的弯曲部位、曲率半径、弧长等尺寸参数, 都可以在CAD图中表达出来, 在通过计算机编程, 将此信息输入数控切割机, 先喷出定位喷粉线, 再切割板材。
具体做法及要求如下:
4.3.1
箱梁以1:1的比例在计算机中放出各节点, 放样时需考虑平面圆曲线、纵向竖曲线、预拱度及2%横坡, 各部分的尺寸和样板应进行核对, 并作为后续生产的依据。
4.3.2
根据实践经验, 放样时要加放余量、焊接收缩量及对接焊缝的位置。横向每道纵肋间距加放0.5mm, 顶板加放9mm, 底板加放8.5mm;每片小分段宽度方向加放15mm余量, 长度方向加放30mm余量;在腹板小分段加放5mm反变形。
4.4 零件加工
4.4.1 加工设备选择
(1) 顶板、曲面底板圆弧边 (曲面展开平面) 、横隔板采用多头数控直条机下料; (2) 腹板加劲肋、人孔镶边采用直条机下料或剪板机下料; (3) U形肋、曲面板采用直条机下料, 外协加工成形; (4) 支座垫板先做木模样品, 设计认可后用机械加工成形。
4.4.2 边缘加工
(1) 需要坡口的边缘采用半自动火焰切割、以机械打磨为主, 手工打磨配合; (2) 除去钢板的热影响区 (一般为4~5mm) 及钢板机械剪切时产生的硬化区 (1~2mm) 。
4.4.3 拼板
(1) 根据排版图对钢板的材质、厚度、尺寸等核对; (2) 吊运钢板至拼接场地, 为防止钢板弯曲变形, 必须使用专用吊具; (3) 对钢板进行划线拼接, 拼接长度方向加放30mm二次切割余量; (4) 坡口面及坡口两侧20mm范围内必须打磨干净并保持干燥; (5) 采用手工电弧焊定位焊, 定位点焊长度不小于40mm, 间隔500~600mm; (6) 装配完成后, 经检验合格后方可正式焊接; (7) 钢板拼接主要采用CO2气保焊打底, 埋弧焊填充盖面的拼接方法; (8) 对拼接焊缝进行无损探伤检测。
4.5 单元组件制作
4.5.1 横隔板组件制作:
隔板纵、横基线由数控切割机喷粉出。以隔板纵、横基线为基准, 画出所有加劲肋的位置线, 组装加劲肋。板边与胎架用码板固定, 用CO2自动保护焊对称施焊, 严格控制由焊接所引起的变形。组装后, 用样冲 (打码器) 在隔板下角显著处打上梁段号及板单元号。焊接后的板单元应在制作平台上再次进行修整、检验, 确保板单元平面的平整度。
隔板如图4所示。
4.5.2 纵向腹板组件制作
纵向腹板组件如图5所示。
4.5.3 U型肋。
U型肋如图6所示。
4.6 梁段整体制作
4.6.1 制作方法
由于钢箱梁底板为鱼腹式结构, 单个梁段制作时采用反造法 (即倒装法组装) 工艺, 即在调平的制作平台上依次铺设顶板单元、腹板单元、横隔板单元、顶板U型肋、底板U型肋、最后再铺设底板。加工制作胎架及平台以钢箱梁顶板面为基准面, 并按设计的桥梁竖直曲线、横向坡度和拱度, 设置相应的控制点和基准点, 制作胎架时应精确设置和标识纵、横基线。
4.6.2 梁段制作流程梁段制作流程如图7所示。
4.6.3 纵横断面接口方式
(1) 横向接口方式。横向接口采用各零件梯段退位形式, 退位次序为:底板→腹板→顶板→加劲肋 (含U肋) , 接口控制在距横隔板≥200mm处, U形肋和底板加劲肋连接采用嵌补连接, 如图8所示。
(2) 纵向接口方式。纵向接口采用顶板和底板退位形式, 接口控制在腹板的两边, 同向焊缝相互错位≥200mm, 如图9所示。
5 制造质量控制
5.1 放样、号料
作样和号料应根据施工图和工艺文件进行, 钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号料或切割质量时, 应先矫正、清理后再号料, 号料尺寸允许偏差为±1.0mm。
5.2 切割
(1) 所有零件优先采用精密 (数控、自动、半自动) 切割下料, 精密切割尺寸允许偏差为±1.0mm。 (2) 采用数控切割机下料的零件编程时, 要根据零件形状复杂程度, 尺寸大小、精度要求等规定切入点和退出点、切割方向和切割顺序, 并应适当加入补偿量, 消除切割热变形的影响。下料时除考虑焊接收缩量外, 同时还应考虑桥梁竖曲线的影响。 (3) 手工气割及剪切仅用于工艺特定或切割后仍需加工的零件。其尺寸允许偏差为±2mm。 (4) 采用普通切割机下料的零件, 应先作样。制作样板、样条、样杆时, 应按工艺文件规定留出加工余量和焊接收缩量。 (5) 顶板、底板、腹板等主要受力零件下料时, 应使钢板轧制方向与其主应力方向一致。 (6) 焰切或剪切的零件应磨去边缘的飞刺、挂渣, 使断面光滑匀顺。
5.3 零件矫正
(1) 零件矫正宜采用冷矫, 冷矫时的环境温度不得低于-12℃。矫正后的钢材表面不应有明显的凹痕或损伤。 (2) 采用热矫时, 加热温度应控制在600~800℃, 然后缓慢冷却, 不得用水急冷;温度降至室温前, 不得锤击钢材。
5.4 零件边缘、端头的加工
(1) 零件的边缘、端头可保留其轧制、锯切、剪切、焰切状态, 也可按照工艺要求进行机械加工, 但经剪切或手工焰切后不再进行机加工的零件边缘应打磨匀顺。 (2) 零件边缘的需进行机械加工时, 加工深度应大于3mm;顶紧加工面与板面垂直度偏差应小于0.01t (板厚) , 且不得大于0.3mm。 (3) 零件加工的尺寸允许偏差应符合设计及规范要求规定。 (4) 焊接坡口形状、尺寸及允许偏差由焊接工艺评定确定。
5.5 U形肋制作及弯曲加工
U形肋采用辊轧或弯曲成形, 冷作弯曲加工时的环境温度应不低于-5℃, 其内侧弯曲半径不得小于板厚的3倍;小于者必须热煨, 热煨温度应控制在900~1000℃, 弯曲后的零件边缘不得产生裂纹。
5.6 组装
5.6.1 组装准备
(1) 采用埋弧焊、CO2气体 (混合气体) 保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的接头, 组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物, 使其表面显露出金属光泽。清除范围为焊缝范围内50mm。 (2) 焊缝焊接时应在焊缝的端部连接引、熄弧板 (引板) ;引板的材质、厚度、坡口应与所焊件相同。
5.6.2 板单元组装
(1) 组装前必须熟悉图纸和工艺文件, 按图纸核对零件编号、外形尺寸和坡口方向, 确认无误后方可组装。 (2) 所有板单元应在组装胎架上进行组装, 每次组装前应对组装胎架进行检查, 确认合格后方可组装。 (3) 板单元组装定位焊及组装尺寸允许偏差应符合规范规定。
5.6.3 梁段组装
(1) 梁段组装在具有桥梁线形的组装胎架上进行。拼装前按工艺文件要求检测胎架的线形和几何尺寸。 (2) 整体组装应在全站仪控制下完成。重点控制梁段直线度和桥梁线形。
5.7 焊接
5.7.1 一般要求
(1) 各种焊工和无损检测人员必须通过考试并取得资格证书, 且只能从事资格证书中认定范围内的工作。焊工如果停焊时间超过6个月, 应对其重新考核。 (2) 焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制, 严格执行焊接工艺。 (3) 露天焊接工作宜在防风防雨设施内进行。室内外的焊接环境湿度均应小于80%;焊接低合金钢的环境温度不应低于5℃。当环境温度低于5℃或湿度大于80%时, 应在采取必要的工艺措施后进行焊接。 (4) 焊接前彻底清除待焊区域内的有害物, 焊接时不得随意在母材的非焊接部位引弧, 焊接后清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。 (5) 焊剂、焊条必须按产品说明书烘干使用;焊剂中的异物, 焊丝上的油锈等必须清除干净;CO2气体纯度应大于99.5%。 (6) 焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定;预热范围一般为焊缝每侧100m以上, 距焊缝30~50mm范围内测温。
5.7.2 焊接检验
(1) 焊缝的外观检验。1) 所有焊缝在全长范围内进行外观检查, 不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满及漏焊等缺陷。2) 所有焊缝的外观检查均应在焊缝完全冷却后进行。
(2) 焊缝的无损检验。1) 经外观检验合格的焊缝, 方可进行无损检验。无损检验应在焊接24小时后进行;2) 焊缝无损检验质量分级、检验方法、检验部位及执行标准应符合规范的规定。3) 焊缝超声波探伤的距离—波幅曲线灵敏度及缺陷等级评定应符合TB10212-98附录D的规定;其他要求应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 (GB 11345) 的规定。4) 对局部探伤的焊缝, 当探伤发现裂纹或较多其它缺陷时, 要求延伸探伤长度, 必要时可达焊缝全长。5) 焊缝的射线探伤应符合现行国家标准的规定。6) 用射线、超声波、磁粉多种方法检验的焊缝, 必须达到各自的质量要求, 该焊缝方可认为合格。
5.8 预拼装
(1) 每批梁段制造完成后, 应进行连续预拼装, 预拼装应在测平的台架上进行, 梁段应处于自由状态。 (2) 预拼装时, 必须使板层密贴。 (3) 预拼装过程中应检查拼接处有无相互抵触情况。 (4) 磨光顶紧处用0.2mm塞尺检查, 插入深度不得超过要求顶紧长度的1/4。 (5) 每批梁段预拼装应有详细检查记录, 并经监理工程师认可后方可解体, 进行下一批梁段预拼装。
5.9 表面处理和涂装
5.9.1 表面处理
(1) 所用钢板、型钢必须进行擀平、抛丸除锈、涂硅酸锌防锈底漆 (漆膜厚20μm) 等处理, 除锈等级为Sa2.5 (GB/T 8923) , 表面粗糙度RZ=40~70μm。 (2) 钢板外露边缘应修磨成半径2~5mm的圆弧。
5.9.2 涂层检验
(1) 底漆、中间漆要求平整均匀, 漆膜无气泡、裂纹, 无严重流挂、脱落、漏涂等缺陷, 面漆颜色与比色卡相一致。 (2) 每涂完一层后, 必须检查干膜厚度。漆膜厚度的测量采用磁性测厚仪。
5.1 0 梁段的验收
钢箱梁制造完成后, 按照施工图设计及规范允许尺寸偏差对梁段梁高、跨度、全长、宽度、拱度等进行验收。
6 结语
钢箱梁采用在工厂分段分块制造, 现场组对安装技术, 不仅可以解决大型钢结构件长途运输的难题, 同时也可以提高钢箱梁制作质量, 满足现场施工进度要求, 降低施工成本。
参考文献
[1]TB10212-2009, 铁路钢桥制造规范[S].
[2]CJJ2-2008, 城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].