小半径预应力混凝土弯桥结构设计之浅谈.pdf

2 0 1 2 年 8 月第 8 期 城 市道桥与 防洪 桥梁结构1 7 5 小半径预应力混凝土弯桥结构设计之浅谈 安金星， 周渝， 杨林鹏 ( 林 同棱 国际工程咨询( 中国) 有限公司， 重庆市 4 0 1 1 2 1 ) 摘要 ： 在诸多城市立交及上跨桥匝道设计 中， 常遇到桥梁位于较小曲线半径上 ， 且桥梁宽度较窄 、 跨径须较大等复合条件的 限制 ， 给结构设计带来困难 。以重庆市机场南联络道立交工程——新龙湾立交匝道桥为例 ， 系统地 比较分析采用偏心固结墩 设 计 、 横 梁底 双支座 布 置 、 主粱分 段施 工等 方式 ， 对 弯桥 支座 脱空 、 预 应力 摩 阻损 失过 大 、 主 梁扭 矩过 大等 不利 因素进 行 改善 ， 为解决类似桥梁设计提供一定 的参考意见。 关键词： 小半径弯桥 ； 墩梁固结； 支座脱空 ； 预应力摩阻损失 ； 结构设计 中 图分 类号 ： U 4 4 2 ． 5 文 献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 2) 0 8 — 0 1 7 5 — 0 3 1 概 述 新龙湾立交 G 、 H匝道桥均上跨渝邻高速， 曲 线半径 5 5 m， 桥宽 8 ． 0 m。根据重庆市交通委员会 关于印发 《 建设项 目穿越跨度高速公路有关技术 要求》 的通知f 渝交委路【 2 0 0 7 】1 2 1 号) 第二条， 跨 径要求为 ： 中央分隔带设桥墩 的正交桥梁 ， 跨径不 得小于 2 5 m； 上跨其它道路 的要求 ， 桥梁单跨需不 小于 3 0 m。 故设计采用 4 X 3 0 m连续梁桥。 图 1 为 该立交桥效果 图 ， 图 2为 G匝道平面布置 图。 图 1 新龙湾 立交效 果图 2 设计要点 图 2 G 匝道桥 平面布置 图 2 ． 1 主梁结构设计 考 虑城市桥梁美观需求 ，该 桥采用斜腹板 主 梁形式。本次设计因曲线半径小， 跨径较大等边界 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 4 — 0 1 作 者简 介 ： 安金 星 ( 1 9 7 9 一) ， 男 ， 山东泰 安人 ， 工 程师 ， 从 事桥 梁设计 工作 。 条件的特殊性 ，为改善主梁扭矩、减小预应力损 失 、 改善支座合理受力等问题( 因抗拉支座设置较 为复杂 ， 本次 设计不 予考虑 ) ， 设计 考虑横 梁梁底 设置双支座 ， 上部结构采用分段施工 ， 分段张拉预 应力 ， 边横梁拓宽等措施 ， 得出理论数据 ， 指导本 次设计 。 为增大主梁抗扭刚度及增大支座间距 ， 设计采 用 1 ． 5 m小悬臂箱梁结构。箱梁顶板宽 7 ． 8 m， 底 宽 4 ． 8 m， 梁高为 1 ． 6 m。主梁 顶板厚 2 5 c m， 底板 厚 2 0 c m， 腹板厚 5 0 c m。为增强支点处抗剪能力 ， 在支承附近 ， 腹板 由 5 0 e m加宽至 7 5 e m。为防止 边横梁支座脱空， 改善支座受力 ， 边横梁底板加宽 为 6 ． 8 m， 加大支座横 向布置间距 。如 图 3 、 图 4所 示 。 图 3 斜腹 板标准横 断面 ( 单位 ： c m) 图 4 主梁边横 梁横 断面( 单位 ： e m ) 2 ． 2 下部结构设计 为限制上部结构主梁横向侧移， 位于高速路中 分带处 P 2桥墩与主梁固结 ， 且根据受力计算设置 横向偏心。为减少主梁扭矩的传递， P l 、 P 3 墩顶设 置盖梁 ， 布置双支 座 ， 并根据 上部结 构支反 力 ， 设 置盖梁横 向偏心。如 图 5所示 。 2 ． 3 结构施工流程设计 为减小预应力环 向效应及二次效应 ， 设计采用 疆 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防 洪 桥梁结构1 7 7 — 1 9 92 —1 8 7 O ～ - 2 l 5 0 2 4 4 4 2 O 5 8 图 1 0 主梁 扭矩( 设置双支 座 ) 一 3 2 7 0 ● ■ ～ 。 一— _ ∥ 3 9 97 3 1 7 2 图 1 1 主梁扭矩 ( 设置 单支座 ) ( 由图 l 0及图 1 1 可看 出 ， 中横梁设置双 支座 ， 主梁最大扭矩为 2 4 4 4 k N m，主梁抗扭 截面及抗 扭计算均在可控范围内。若采用单支座设计， 则边 横梁处扭矩达 3 9 9 7 k N m， 主梁抗扭截面偏小 ， 需 加大截面尺寸设计。根据上述计算结果 ， 为改善主 梁扭矩 ， 设计采用中横梁处双支座布置 。 ( 上接 第 1 7 1页) 表 4 抗裂检 算结果表 ( 单位 ： MP a) 5 结语 目前小半径预应力混凝土弯桥在运 营过程 中 ， 随着车辆荷载 的变 大 ， 气候温差 的加剧 等不 良 现 象 ， 出现 的主要病 害为 ： 支 座脱空 ， 主梁横 向扭 转偏 大 ， 行 车舒适性偏差 等等。因此 ， 新建 桥梁 的 设计应充分利用 各种设计 方式及施工方案 以减小 类似病害的产生。本文从选择小悬臂箱梁， 以增大 支座布置间距、 主梁分段施工 、 设置固结偏心墩等 方 面比较分析 了对 上述病 害带来 的改善 ，对后 期 小半径预应力混凝 土桥梁 的建 设具有广泛 的借 鉴 意 义。 参 考文献 【 1 ] 孙广 华． 曲线桥梁设 计[ M】 ．北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 7 ． [ 2 】 杨昀， 周列茅 ， 周勇军． 弯桥与高墩【 M ] ． 北京： 人 民交通出版社 ， 2 Ol 1 ． 【 3 ] 贺栓海． 桥粱结构理论与计算方法【 M 】 E 京： 人 民交通出版社 ， 2 o o 3 ． 【 4 】范立 础 ， 桥梁 工程[ M】 ． 北京 ： 人 民交 通 出版社 ， 2 0 0 1 ． 【 5 】 单成林。 旧桥加固设计原理及计算示例[ M I ． 北京 ： 人民交通出版 社 ， 2 0 0 7 ． 5 结语 宁波北 环快速路工程采用 的装配式先简支后 连续预制小箱梁结构 ， 比传统预制 T梁美观、 整体 性好 ， 与整体现浇箱梁相比， 能预制吊装施工 ， 且 造价也相对便宜 ， 具有受力性能好 、 经济指标低及 施工方便等诸多优点 ，在公路及城市高架具有广 阔的应用前景。一般主线高架桥宽较大， 可借鉴或 直接套用交通部 小箱 梁标 准图集 。而平行 匝道 由 于桥面较窄 ，通常的标准梁宽小箱梁较难直接应 用 ， 且部分 匝道梁位于起伏较大 的竖 曲线上 ， 需进 行梁高修正 ， 为小梁距变高度小箱梁结构 。本文讨 论了小梁距变高度匝道小箱梁的横向布置和梁高 修正问题的结构处理 ，并简要介绍了其分析计算 结果 ，为小箱梁结构在类似工程的应用提供借鉴 与指导 。 参 考 文 献 [ 1 ] 范立础． 桥梁工程【 M 】 ． 北京： 人民交通出版社 ， 2 0 0 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m