橋梁施工論文范文鋼筋空心疊合箱梁的研究

　　摘 要：針對(duì)常用的先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋的施工不足，本文提出了一種新型的梁橋轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，即預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)形式，并提出了預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)兩階段計(jì)算方法及注意事項(xiàng)。該結(jié)構(gòu)具有自重輕，結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便，整體性好，總體造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力鋼筋,,后澆鋼筋,面板,薄壁空心盒子,裝配整體式結(jié)構(gòu),特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

　　0 概述

　　隨著梁橋的發(fā)展，一種兼顧簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋優(yōu)點(diǎn)的橋型，即先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋應(yīng)運(yùn)而生。先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土梁采用了先按簡(jiǎn)支梁規(guī)?；A(yù)制，再按現(xiàn)澆梁間濕接縫、張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)行橋面鋪裝的施工工藝，比滿堂支架、懸臂澆筑等其他施工方法要簡(jiǎn)單方便;同時(shí)預(yù)制梁的施工質(zhì)量也有保證，行車平穩(wěn)，剛度大，結(jié)構(gòu)受力合理，因而廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路。

　　目前，常用的先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋的施工工藝是：

　　(1)、按照后張法預(yù)應(yīng)力砼施工工藝預(yù)制T梁，吊裝T梁的時(shí)候，設(shè)置臨時(shí)支座，按簡(jiǎn)支梁安裝方法安裝就位，并在連續(xù)墩上設(shè)置永久盆式支座。

　　(2)、待一聯(lián)吊裝完畢后，進(jìn)行墩頂兩側(cè)第2道橫隔板之間的橫隔板、濕接縫和接頭的施工，并設(shè)置二期預(yù)應(yīng)力束。

　　(3)、接縫混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行聯(lián)系端第二期預(yù)應(yīng)力束的張拉和灌漿。

　　(4)、灌漿強(qiáng)度達(dá)到要求后，逐步均勻卸落臨時(shí)支座，使盆式支座受力，完成簡(jiǎn)支梁轉(zhuǎn)換成連續(xù)梁。

　　(5)、澆筑剩余橫隔梁、濕接縫，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行二期預(yù)應(yīng)力束的張拉和灌漿。

　　(6)、澆筑橋面鋪裝混凝土，完成橋梁施工。

　　從上面的施工工藝可以看出，采用預(yù)制T梁來進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，其施工工藝還是比較復(fù)雜的，而且預(yù)制T梁自重大(30m跨徑的T梁，中跨重900KN，邊跨重130KN)，吊裝(必須采用架橋機(jī))和運(yùn)輸都不方便，同時(shí)，其整體的連接也只是通過橫隔梁、濕接縫、接頭和橋面鋪裝來實(shí)現(xiàn)的，其整體性與現(xiàn)澆連續(xù)梁橋相比還是有一段的差距的。所以，在先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁式橋中，研究開發(fā)新型的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系是十分急需的。

　　本文作者經(jīng)過多年的研究，提出了一種預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)形式，該種疊合式箱梁，通過預(yù)制一種預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁做簡(jiǎn)支梁模，其吊裝就位后，就自動(dòng)成為縱、橫向肋梁和面板的模板，然后利用現(xiàn)澆的縱、橫向肋梁和橋面混凝土將全橋連為整體，完成由簡(jiǎn)支梁向連續(xù)梁的轉(zhuǎn)換，構(gòu)成現(xiàn)澆裝配整體式箱形梁橋。該種現(xiàn)澆裝配整體式結(jié)構(gòu)，與采用預(yù)制T梁來進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換相比，具有自重輕，結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便，整體性好，總體造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，其市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益十分巨大。

　　1 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)形式

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)形式如圖1-1所示它由若干片預(yù)制的先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼帶肋空心板梁1、后澆鋼筋砼肋梁2和面板3組成。其中預(yù)制的先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼帶肋空心板梁1的構(gòu)造形式如圖1-2所示，包括預(yù)應(yīng)力底板1、側(cè)壁2和面板3，薄壁空心盒子4等間距地嵌于底板1、側(cè)壁2和面板3之間，所述的底板1兩側(cè)留有翼緣5，橫向在兩個(gè)薄壁空心盒子4之間留有肋槽6。底板1中除配有預(yù)應(yīng)力鋼筋7外，為保證翼緣5的強(qiáng)度和方正，還配有構(gòu)造鋼筋8，側(cè)壁2中配有腰筋9和箍筋10，其中鋼筋10伸出面板頂面不小于10d(此處d為箍筋直徑)，同時(shí)，為保證預(yù)制帶肋空心板梁受壓區(qū)的有效高度，在面板3中配有受壓鋼筋11。施工時(shí)，首先將預(yù)制的先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁吊裝就位后，就自動(dòng)成為縱、橫向肋梁和橋面板的模板，然后利用現(xiàn)澆的縱、橫向肋梁2和橋面板混凝土3將全橋連為整體，構(gòu)成如圖1-1所示的現(xiàn)澆裝配整體式箱形梁橋。

　　2 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁從其結(jié)構(gòu)形式可知，屬于兩階段受力組合構(gòu)件，因此，其結(jié)構(gòu)計(jì)算也需分兩階段進(jìn)行。

　　2.1 施工階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁在施工階段是不加支撐的，其施工階段的恒載和施工荷載是全部由預(yù)制的先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板來承受的，因此預(yù)制帶肋空心板梁在施工階段的極限承載能力狀態(tài)需按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行正截面抗彎承載力和斜截面承載力計(jì)算兩個(gè)方面內(nèi)容的結(jié)構(gòu)計(jì)算。具體計(jì)算方法應(yīng)按《公路鋼筋砼及預(yù)應(yīng)力砼橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62—2004)第8.1節(jié) 組合式受彎構(gòu)件的規(guī)定和計(jì)算公式進(jìn)行。但在計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)預(yù)制帶肋空心板梁的計(jì)算截面應(yīng)按有效截面計(jì)算，即在計(jì)算受壓區(qū)高度時(shí)，其有效截面尺寸應(yīng)扣除橫向肋槽上面的孔洞部分。

　　(2)當(dāng)計(jì)算出的受壓區(qū)高度的不夠時(shí)，應(yīng)在受壓區(qū)設(shè)置足夠的抗壓鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

　　(3)底板預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置除應(yīng)滿足施工階段的承載力外，還應(yīng)滿足使用階段(即疊合后)的承載力計(jì)算。

　　2.2 使用階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　從預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的結(jié)構(gòu)形式可以看出，由于其疊合過程是通過后澆縱、橫雙向肋梁和面板砼來完成的，且在預(yù)制板梁的每個(gè)疊合面上都預(yù)留有連接鋼筋伸入后澆砼中，因此其疊合后的整體性是沒有問題的。所以，若忽略填充塊的抗力作用，此二次受力構(gòu)件就等同目前典型的現(xiàn)澆單向密肋板，具體計(jì)算方法就可按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG G)D62-2004及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2004中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行。但在計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

　　正截面抗彎承載力計(jì)算時(shí)，一是公式中的h0應(yīng)以疊合后整體的有效高度h0’代替，二是受壓區(qū)的砼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc應(yīng)按后澆砼強(qiáng)度等級(jí)確定。

　　斜截面承載力計(jì)算時(shí)，一是計(jì)算斜截面內(nèi)砼和箍筋共同抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vcs時(shí)，如現(xiàn)澆砼與預(yù)制構(gòu)件的砼強(qiáng)度等級(jí)不同，一般選取兩者較低者，但不低于預(yù)制構(gòu)件的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。二是預(yù)應(yīng)力砼疊合構(gòu)件不考慮預(yù)應(yīng)力對(duì)抗剪承載力的有利影響。

　　3 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

　　本預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土密肋空心疊合箱梁與采用預(yù)制T梁來進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換的先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋相比，具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

　　(1)、本預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土密肋空心疊合箱梁采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁做簡(jiǎn)支梁模，自重輕，便于運(yùn)輸和吊裝，同時(shí)降低了橋梁的自重，節(jié)約了橋梁下部結(jié)構(gòu)的工程費(fèi)用。

　　(2)、本預(yù)應(yīng)力鋼筋砼密肋空心疊合箱梁采用雙向密肋空心板的結(jié)構(gòu)形式，將橋面鋪裝和后澆砼肋梁、面板合二為一，既節(jié)約了工程成本，又提高了橋梁的整體性和抗裂性，降低了橋面的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

　　(3)、本預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁采用的先張法施工工藝，與后張法預(yù)制T梁相比，其預(yù)應(yīng)力張拉的施工工藝簡(jiǎn)單、可靠。

　　(4)、采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁做簡(jiǎn)支梁模，由于縱橫雙向肋梁的作用，其整體性和連續(xù)性都有可靠保證，同時(shí)，其支座處即可鉸接形成連續(xù)梁橋，又可固結(jié)形成連續(xù)剛構(gòu)橋。便于橋梁設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化選擇。

　　(5)、采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁做簡(jiǎn)支梁模，其底板平整美觀，同時(shí)還簡(jiǎn)化了臨時(shí)支座的設(shè)置。

　　(6)、由于本預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼雙向帶肋空心板梁的自重輕，便于運(yùn)輸和吊裝，因而可集中大型化、工廠化生產(chǎn)，這樣，既減少了施工單位預(yù)制梁場(chǎng)的建設(shè)投入，又易于保證預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量。

　　4 結(jié)束語

　　在公路建設(shè)工程中，橋梁是最重要的標(biāo)志性工程項(xiàng)目，特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)中，橋梁所占投資比例高達(dá)25%以上。以云南省大麗高速公路為例，該項(xiàng)目建設(shè)總里程257 公里，其中主線長(zhǎng)190 公里，同步建設(shè)連接線67 公里。全線共有特大橋16 座，大橋185 座，中小橋213 座，單幅全長(zhǎng)97.728 公里，橋梁所占投資比例高達(dá)30%以上，其橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量已經(jīng)成為設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵因素之一。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡量采用預(yù)制安裝的標(biāo)準(zhǔn)化、定型化結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式已是基本的設(shè)計(jì)原則和發(fā)展趨勢(shì)。

　　本文提出的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土密肋空心疊合箱梁不僅符合當(dāng)今橋梁設(shè)計(jì)的基本原則和發(fā)展趨勢(shì)，而且，與目前常用的以預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁式橋相比，不僅自重輕，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)低，而且結(jié)構(gòu)整體性更好，剛度更大，結(jié)構(gòu)受力更加合理。因此，其產(chǎn)品應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化前景是非常光明的，市場(chǎng)是十分龐大的，以我國在“十一、五”期間，年平均建成高速公路5000km，每km 高速公路投資平均按6000 萬元，橋梁所占比例平均按20%計(jì)算，其年工程建設(shè)費(fèi)用達(dá)600 億之巨，這還不包括城市交通建設(shè)和二級(jí)公路建設(shè)之中的橋梁建設(shè)投資。如其中20%能采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土密肋空心疊合箱梁，其工程造價(jià)僅按節(jié)約5%計(jì)算，每年可節(jié)約直接投資6 億元以上，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益是十分巨大的。

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