注冊建筑師輔導:連續(xù)彎梁橋設計(2)
4、彎梁橋的結(jié)構(gòu)設計
直梁橋受“彎、剪”作用,而彎梁橋處于“彎、剪、扭”的復合受力狀態(tài),故上、下部結(jié)構(gòu)必須構(gòu)成有利于抵抗“彎、剪、扭”的措施。
4.1彎梁橋的彎扭剛度比對結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)有著直接的關(guān)系:彎扭剛度比越大,由曲率因素而導致的扭轉(zhuǎn)彎形越大,因此,對于彎梁橋而言在滿足豎向變形的前提下,應盡可能減小抗彎剛度、增大抗扭剛度。所以在曲線梁橋中,宜選用低高度梁和抗扭慣矩較大的箱形截面。
4.2在彎梁橋截面設計時,要在橋跨范圍內(nèi)設置一些橫隔板,以加強橫橋向剛度并保持全橋穩(wěn)定性。在截面發(fā)生較大變化的位置,要設漸變段過渡,減小應力集中效應。
4.3在進行配筋設計時要充分考慮扭矩效應,彎梁應在腹板側(cè)面布置較多受力鋼筋,其截面上下緣鋼筋也比同等跨徑的直橋多,且應配置較多的抗扭箍筋。
4.4城市立交橋中的彎箱梁橋中墩多布置成獨柱支承構(gòu)造。在獨柱式點鉸支承彎連續(xù)梁中,上部結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生的扭矩不能通過中間支承傳至基礎,而只能通過曲梁兩端抗扭支承來傳遞,從而易造成曲梁產(chǎn)生過大扭矩。為減小彎梁橋梁體受扭對上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響,可采用以下方法進行結(jié)構(gòu)受力平衡的調(diào)整:
4.4.1為減小此項扭矩的影響,比較有效的辦法是通過調(diào)整獨柱支承偏心值來改善主梁受力。
4.4.2通過預應力筋的徑向偏心距來消除曲梁內(nèi)某些截面過大的扭矩,改善主梁的受力狀態(tài)也是一種行之有效的辦法。預應力曲線梁往往產(chǎn)生向外偏轉(zhuǎn)的情況,這是由其結(jié)構(gòu)特點造成的。預應力產(chǎn)生的扭矩分布和自重、恒載作用下的扭矩分布規(guī)律有著較大的區(qū)別,為調(diào)整扭矩分布,可在曲線梁軸線兩側(cè)采用不同的預應力鋼束及錨下控制應力,構(gòu)成預應力束應力的偏心,形成內(nèi)扭矩來調(diào)整曲線梁扭矩分布。
4.5下部支承方式的確定。曲線梁橋的不同支承方式,對其上、下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響非常大。對于彎梁橋,中間支承一般分為兩種類型:抗扭型支承(多支點或墩梁固結(jié))和單支點鉸支承。在曲線梁橋選擇支承方式時,可遵循以下原則:
4.5.1對于較寬的橋(橋?qū)払>12m)和曲線半徑較大(一般R>100m)的曲線梁橋,由于主梁扭轉(zhuǎn)作用較小,橋體寬要求主梁增加橫向穩(wěn)定性,故在中墩宜采用具有抗扭較強的多柱或多支座的支承方式,亦可采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式。
4.5.2對于較窄的橋(橋?qū)?B≤12m)和曲線半徑較小(一般約 R≤100m)的曲線梁橋,由于主梁扭轉(zhuǎn)作用的增加,尤其在預應力鋼束徑向力的作用下,主梁橫向扭矩和扭轉(zhuǎn)變形很大。由于橋窄因此宜采用獨柱墩,但在選用支承結(jié)構(gòu)形式時應視墩柱高度不同而確定。較高的中墩可采用墩柱與梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)支承形式。較低的中墩可采用具有較弱抗扭能力的單點支承的方式。這樣可有效降低墩柱的彎短和減小主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形。但這兩種交承方式都需對橫向支座偏心進行調(diào)整。
4.5.3墩柱截面的合理選用。當采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式時就必須注意墩柱的彎矩變化。在主梁的扭轉(zhuǎn)變形過大同時墩柱彎矩也很大(一般墩柱較矮)的情況下,宜采用矩形截面墩柱。因為矩形截面沿主梁縱向抗彎剛度較小,而沿主梁橫向抗彎剛度較大,這樣既減小了墩柱的配筋又降低了主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形,更適合其受力特點。
4.6彎梁橋設計中需要注意的其它問題:
4.6.1所有中墩支座,盡可能橫橋向位移固定,可采用盆式或普通板式橡膠支座
4.6.2當橋長較大(如大于100m),梁端支座應能順橋向自由滑動、橫橋向位移固定,可采用盆式橡膠支座,或附加了橫橋向位移固定裝置的四氟板橡膠支座;此外,梁端間隙和伸縮縫構(gòu)造,應保證在最大升溫條件下,梁能夠不受阻礙地自由伸縮變形;當橋長較小時,梁端支座可以采用普通板式橡膠支座。“梁端設普通板式橡膠支座、所有中墩設橫橋向自由滑動的盆式支座”,對曲線梁橋是危險的,應絕對避免。
4.6.3當曲線梁橋比較寬、各墩也較寬時,應注意溫度變化時由于曲線梁水平彎曲變形在墩頂產(chǎn)生的橫橋向水平作用力可能會比較大,尤其是當所有中墩支座均為橫橋向位移固定時。
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