大跨度混凝土连续曲线梁桥参数分析与优化.pdf

第1 l 期 2 O o 8 年l 1 月 广东土 木与 建筑 GUA NGD0NG ARC HI I ECT UR E C I VI L ENGI NE ER I N G N o 1 1 N 0 V 2 0 o 8 大跨度混凝土连续曲线梁桥参数分析与优化 胡雪峰 张俊平 刘爱荣 ( 广州大学土木工程学院 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘要 ： 针对大跨 度连 续曲线梁桥 的支承 方式 ， 对其 受力行为的影响 因素进行分析 ， 对比 了不 同支承形式下支反 力及径向位移 的分布规律 ， 提 出了相应 的优化建议 ， 对 同类工程 有一定的参考价值 。 关键 词： 大跨度 ；连续 曲线梁桥 ；支承形式 ；参数 分析 1 引言 近年来大跨度预应力混凝土连续曲线梁桥( 刚 构 ) 作为跨越河流的主线桥被广泛采用 且曲率半径 不断减小 以便在选线上具有更大的选择空 间和灵 活性 能更好地适应道路线型 但大跨度混凝土连 续 曲线梁桥在运营过程 中常会 出现支座脱空、 支座 出现负反力 、 径 向位移过大 、 伸缩缝剪切破坏、 墩柱 开裂等病害 其成因较为复杂 其中支座布置的合理 与否就是很重要的一个因素 对于曲线梁桥 它直接 影响到结构的安全性和使用性能 本文结合广州南 岗涌大桥实例 对大跨度混凝土连续曲线梁桥的支 座布置形式进行 了讨论和分析 并给出了相应的优 化建议 。 为该结构形式设计起到一定 的参考作用。 2结构 有 限元分 析 广州南岗涌大桥主桥为 5 0 m+ 8 0 m + 5 0 m三跨变 高度预应力混凝土连续曲线箱梁 ， 曲线半径 R- 4 0 0 m， 预设 3 的横向坡度 主梁采用单箱双 室箱型截面 桥宽 1 8 5 m。该桥全部桥 墩均采用双柱式设计 双支座抗扭支 承 支座横 向距离中墩为 8 m边墩为 9 m， 采用对称双居中布置。该桥立面、 截面及支座布置形式如图 1 3所示 桥中线 在大跨度连续曲线梁桥中 由于抗扭跨径大 扭 转内力和位移明显较大 故全部桥墩均宜采用双支座 抗扭支承 为了全面分析支座布置形式对大跨度弯梁 桥上部结构的影响我们考虑 了以下几种支承形式 ： 原设计方案( 如图3 ) ； 在支承形式的基础上， 中墩( 9 * 、 1 ( )# ) 支座均往外偏移 3 0 c m； 在支承形式 的基础上， 边墩( 8 、 1 1 ) 支座全改为双向活动支 座； 在支承形式的基础上， 边墩( 8 、 1 1 ) 支座全 改为双向活动支座 3 连续曲线梁桥支承参数分析 利用 Ma d i s 2 0 0 6软件建立空间杆系有限元模型 上下部结构按整体考虑 ， 主要分析恒载 、 活载 、 风荷 载以及 温度荷载作用下结构的反应。上部结构 、 盖 梁 、 系梁均采用梁单元模拟 ， 桥墩和桩采用柱单元模 拟 有限元模型如图 4所示 3 1 支座 反力 由图5可知， 在支承形式下下， 恒载作用下中 墩竖向支反力外侧约比内侧大 6 边墩竖向支反力 图 2主梁横截面 图 图 1结构 立面 图 图 3支承布置形式平面图 5l 2 0 0 8 年I 1 月 第1 I 期 胡 雪峰等： 大 跨度 混凝 土连续曲 线 梁桥 参数分 析与 优化 N O V 2 0 0 8 N o 1 l 一2 5 蚕20 妄15 1 0 釜5 0 2 j 蚕2 0 1 5 1 0 幢5 0 图 4空 间 杆 系 有 限元 模 型 恒载 ( b )支承形式 垣 载 外侧 图 5各荷 载 作 用 下 内外 侧 墩 竖 向 支 反 力对 比图 外侧约比内侧大 2 0 ： 在“ 恒载+ 最不利活载” 作用下 中墩竖 向支 反 力外 侧 约 比内侧 大 1 l 边 墩 竖 向支 反力外侧 约比内侧大 5 5 但 由于恒载所 占比重 大 在活载和温度荷载作用下都不会出现支座脱空 现象 说明设计的支座布置形式是基本合理的 中墩支座向外侧偏移 3 0 e ra ( 支承形式) ， 恒 载作用下中墩竖向支反力内侧约比外侧大 3 边墩 竖 向支 反力外侧约 比内侧大 l 1 ： 在 “ 恒载+ 最不利活 载” 作用下 中墩竖向支反力内侧约比外侧大 8 边 墩竖向支反力外侧约比内侧大 3 5 ， 如图6 。通过 比 较可知 。 通过设置一定的偏心使 内侧桥墩支反力增 大 外侧支反力减小 从而可使 内外侧支反力更均 匀 特别是当曲率半径较小时尤为明显 ， 如图 6 。设置 的偏心距应以使结构在恒载作用下 中墩内侧支反力 比外侧大 4 1 0 说明原设计方案仍有优化余地 。 恒载 恒载+ 最不利 荷载 支 承 形 式 ( ) 一支 承 形 式 ( ) 图 6各荷载作用下各支承形式的墩竖 向支反力对 比图 3 2 径向位移 本文主要分析了主梁在恒载、 活载、 整体温升以 及横向风荷载作用下产生的径向位移。 由图 7可知 ， 5 2 在支承形式下各荷载作用下主梁径向位移曲线 非常平缓 最大值发生在中跨跨 中位置， 说明设计的 支座布置形式较为合理； 支承形式 考虑在边墩 设置双向活动支座 边跨径向位移显著增大 中跨径 向位移则变化较小 最大值发生在边墩位置。 支承形 式 、 考虑 中墩支座向外侧偏心 3 0 c m， 通过 比较 可知 偏心的设置对主梁径向位移影响较小 减小约 1 5 ， 但边跨径向位移增大约 4 mm。 蚕 d 匠 ( b )整体升温 2 0 荷载作用 桥 纵 向 距 离( m ) ( c )静风压作用 图 7不 同 支承 形 式 主 梁径 向位 移 对 比 图 因此 对于大跨径混凝土连续曲线梁桥 ， 当曲率 半径较大时 可以考虑在边墩设置双向活动支座： 当 曲率半径较小时 可以在中墩支座采用偏心设置 同 时边墩宜采用单 向活动支座或者采用横向限位措 施 ： 当桥墩较高( 大于 1 0 m) 时， 中墩可以采用墩梁固 结使其变成连续曲线刚构的形式 同时由此而产生 桥墩横向弯矩不大 桥墩依然处于小偏心受压状态。 4结论 4 1 当曲率半径较大时， 内外侧支反力相差不大 ， 恒 载所 占比重大 ， 可不设偏心 ； ( 下转第 5 8页) 2 0 0 8 年1 1 月 第1 1 期 史文 懿： 白 蚁 对广州 市轨 道交 通四 号线工 程的 危害 及处理 措施 N O V 2 0 0 8 N o 1 l 电缆沟底部及其两侧土层； 在地面建筑的电缆 廊道和夹层内壁全面喷淋处理白蚁预防药液； 在 电缆检修井和引入室内壁喷洒白蚁预防药液： 在 穿管敷设电缆的药物处理时 采用从电缆套管端 口 向套管内灌注 白蚁预防药液的方法 为确保电缆不 受 白蚁为害 在所有电缆表面均进行药物喷洒处理。 3 - 3 建筑物包括高架站、 主变电站 ( 所) 等的施工质 量 控制 地铁建筑 的所有木质结构物、 装修体 、 装饰物， 地铁线路的地面段、 周边绿化带、 从地面起算一 3 m以 上的地下室、 变形缝等均须进行处理 ； 基坑或室内地坪回填前 对难 以拆 除或遗留废 弃 的木模板 、 木桩等易引起蚁蛀的木质杂物进行处 理 需要处理而尚未能拆卸模板的区域则做好记录 。 在土建方拆卸后采取补救措施 处理墙面与地面接缝以及所有变形缝 时 配合 土建施工进度分层沿缝 向下灌注药液 并告知土建 施工单位应尽量拆除各类缝隙中的木模板等木质杂 物 。 同时采 取措 施 避免 建筑 垃 圾遗 留在缝 隙 中。对 于无法拆除的木模板 ， 在缝隙封闭前进行灌药处理。 3 4地下车站 ( 含 车万 区间风机房 ) 内的白蚁监控 诱 杀 系统 设置 为防万一 在每个地下车站均设置了白蚁监控 诱杀系统 一旦出现 白蚁 则 白蚁首先被吸引至这些 监控诱杀系统 中 例行检查时就可知道 白蚁是否已 入 侵站 内 并根 据检查 结果 采取相 应 的控制措 施 。 4几点讨 论 广 州市 轨 道交 通 四号 线运 行 至今 已有 1 年 多 。 未发生任何 白蚁为害 说明本 白蚁防治工程 的施工 技术方案是可行的。 在实际施工过程中 为保证施工 质量和工期 降低施工成本和防止环境污染 ， 白蚁防 治施工单位还须注意以下相关问题 ： 4 1 当土层 p H 8时 ，可不 必进行 土 层预 防处 理 3 l 4 2 对于地下站厅层一 3 m以下部分 考虑环境相对 干燥 ， 且没有可供 白蚁生存 的食物 每 日还有保洁人 员进行打扫。 故可不进行墙基、 管线等处理。 4 3 对土层进行药物处理时 应尽可能使用低压喷 雾设备 这样产生的药物雾滴较大， 以减少飘浮流失 而污 染环境 4 4 在大雨前后不应进行基础的药物处理 防止因 雨水冲刷和浸泡而造成返工或环境污染 。 4 5 完工后的土层化学屏障在地骨以下和电缆沟周 围必须保持连续 防止 白蚁利用可能的空隙或漏洞 进入建筑物或电缆系统 参考文献 1 李桂祥 ， 徐卫英 ， 肖维 良白蚁的经济 意义与防治方 法 J 白蚁科技 ， 1 9 9 4 ( 2 ) 2 徐伟军 ， 黄海涛 ， 张世军等 论我 国南方城 市轨道交通 白 蚁危害的防治 J 建筑科学 ， 2 0 0 6增刊( 2 ) 3 D B J T 1 5 2 6 2 0 0 0 ( 广东省标准) 新建房屋白蚁预防 技 术规 程 S ( 上接第 5 2页) 当曲率半径较小时 可设置偏心使内外侧支反力更 均匀 设置的偏心距宜使恒载作用下中墩内侧支反 力比外侧大 4 l 0 。 4 2 当曲率半径较大时。 可以考虑在边墩设置双向 活动支座 径 向位移最大值发生在边墩位置； 当曲率 半径较小时 边墩宜采用单向活动支座或采取横 向限 位措施。 5 8 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 1 9 9 6 2 王新定等 混凝土连续弯梁桥侧 向位移分析及对策研究 J 公路交通科技 ， 2 0 0 6 ( 1 1 ) 3 邵旭东桥梁工程 M 北京 ： 人 民交通出版社 ， 2 O 0 4 4 孙广华曲线梁桥计算 M 北京 ： 人 民交通出版社 ， 1 9 9 5