公路框構(gòu)橋設(shè)計(jì)研究探討

1、<p>　　公路框構(gòu)橋設(shè)計(jì)研究探討</p><p>　　摘 要：本文作者結(jié)合工程實(shí)例，對框構(gòu)橋其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，供同行人員參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：公路，框構(gòu)橋設(shè)計(jì)，載荷 </p><p>　　中圖分類號：F540.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　某規(guī)劃路下穿通過高速公路，設(shè)置框構(gòu)橋，交角105°

2、;，按其要求預(yù)留機(jī)動(dòng)車道及非機(jī)動(dòng)車道，其正斷面圖如圖 1 所示: </p><p>　　圖 1 框構(gòu)橋結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　當(dāng)斜交角在 0° ～ 15°時(shí)，可按正交框架進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)可以把框架簡化為一平面結(jié)構(gòu)，用梁單元分析，以斜跨長作為框架跨度，立墻的尺寸也以斜面尺寸作為計(jì)算厚度。 </p><p><b>　　一、荷載 <

3、;/b></p><p>　　1、結(jié)構(gòu)重力( 包括結(jié)構(gòu)附加重力)按結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸與材料的重力密度計(jì)算確定，框構(gòu)本身及鋼筋混凝土鋪裝混凝土重力密度取26kN/ m3，瀝青混凝土鋪裝重力密度取 24kN/m3。 </p><p>　　2、土的重力及土側(cè)壓力 </p><p>　　框構(gòu)外側(cè)填土對邊墻的側(cè)壓力可按靜土壓力按公式 Ej=( 1－sinφ)γH2計(jì)算，其

4、中 φ 為土的內(nèi)摩擦角，γ 為土的重力密度，H 為填土頂面至基底的高度?？驑?gòu)內(nèi)填土對底板的重力，根據(jù)邊孔與中孔的填土高度計(jì)算。 </p><p>　　3、規(guī)劃路汽車對底板的作用 </p><p>　　等代為均布土層厚度 h( m) 計(jì)算: 底板面積，γ 為土的重力密度，∑G 為在底板范圍面積內(nèi)所布置的車道荷載及人群荷載。 </p><p><b>　　4、

5、汽車荷載 </b></p><p>　　采用公路—Ⅰ級并考慮橫向分布系數(shù)的影響。 </p><p><b>　　5、汽車沖擊力 </b></p><p>　　通過沖擊系數(shù)考慮。 </p><p>　　6、臺后車輛引起的土側(cè)壓力 </p><p>　　臺后搭板及搭板上布置車輛荷載對土的壓

6、力引起的對邊墻的壓力也通過等代土層計(jì)算。 </p><p><b>　　7、汽車制動(dòng)力 </b></p><p>　　一個(gè)設(shè)計(jì)車道由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10% 計(jì)算，但公路—Ⅰ級汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于 165kN。 </p><p>　　8、溫度( 均勻溫度和梯度溫度) 作用 </p

7、><p>　　按施工溫度 15℃ 考慮，均勻升溫 19℃，降溫38℃ 計(jì)算。梯度溫度引起的效應(yīng)，可采用豎向溫度梯度曲線計(jì)算。正溫差: T1 = 14℃，T2 = 5． 5℃; 反溫差:T1 = － 7℃ ，T2 = － 2． 75℃ 。 </p><p>　　9、邊界條件的選用 </p><p>　　對底板進(jìn)行約束，假定基礎(chǔ)底面任何一點(diǎn)的基底壓力 P( s) 與該點(diǎn)的沉

8、降 s 成正比，即 P( s) = Ks，式中比例系數(shù) K 稱為基床系數(shù)?；蚕禂?shù)的選取根據(jù)設(shè)計(jì)工程的地質(zhì)報(bào)告，參照規(guī)范進(jìn)行選取。 </p><p>　　二、結(jié)果分析及設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1、受力主筋 </b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)重點(diǎn)核查結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵斷面的抗彎承載力、受壓區(qū)高度、配筋率及裂縫寬度。 </p&

9、gt;<p>　　考慮到荷載有向支撐間最短距離傳遞的趨勢，故在板頂負(fù)彎矩區(qū)布置垂直與豎向支撐墻體的加強(qiáng)鋼筋。板頂、底及立柱的主筋配置方式應(yīng)按照骨架型式配筋，板內(nèi)主筋深入立墻內(nèi)，同樣立墻內(nèi)主筋伸入板內(nèi)，一方面起到抵抗角隅處彎矩的作用，另一方面封閉式的骨架有利于斜交框構(gòu)橋的抗扭。 </p><p><b>　　2、橫向配筋率 </b></p><p>　　考

10、慮到計(jì)算中為考慮橫橋向受力情況及框構(gòu)橋容易產(chǎn)生豎向及順橋向裂縫，故應(yīng)加強(qiáng)框構(gòu)橋橫向配筋。 </p><p>　　3、角隅及鈍角處鋼筋加強(qiáng) </p><p>　　角隅處受力復(fù)雜，彎矩較大，應(yīng)采取必要措施防止開裂。 </p><p>　　圖2 角隅加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)布置圖 </p><p>　　鈍角范圍內(nèi)會產(chǎn)生較大的彎矩和扭矩，應(yīng)在此范圍內(nèi)的橋面鋪裝內(nèi)布

11、置垂直于鈍角平分線的加強(qiáng)鋼筋。 </p><p><b>　　4、防裂鋼筋網(wǎng) </b></p><p>　　考慮到框構(gòu)角隅外及框構(gòu)內(nèi)可視范圍鋼筋保護(hù)層較大，超靜定結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，容易開裂的情況，故在這些部位設(shè)置 Φ6 鋼筋網(wǎng)，同時(shí)滿足了美觀及耐久性的要求。 </p><p>　　圖3 鋼筋網(wǎng)布置圖 </p><p><

12、;b>　　三、注意事項(xiàng) </b></p><p>　　1、框構(gòu)澆注的水化熱 </p><p>　　框構(gòu)橋混凝土澆注體積大，施工時(shí)易產(chǎn)生大量水化熱，必須采取有效措施降低混凝土的最高溫度和最大溫差。采用低水化熱的水泥，合理的配合比，降低混凝土的水化熱，必要時(shí)可以摻入外加劑?；炷翝沧r(shí)采用有效的降溫措施，如管道水冷方式。 </p><p>　　混凝土應(yīng)

13、按一定厚度、順序和方向進(jìn)行合理的分層分塊澆注，同時(shí)分層后每層必須設(shè)置冷卻水管?；炷翝沧⒑宛B(yǎng)生時(shí)必須采用外保溫內(nèi)降溫的施工養(yǎng)護(hù)措施。施工過程必須進(jìn)行溫度監(jiān)控，以保證混凝土的澆注質(zhì)量并隨時(shí)觀測混凝土的溫度及應(yīng)力。 </p><p>　　施工時(shí)可在幾個(gè)分塊區(qū)設(shè)置溫度傳感器，并同時(shí)檢測大氣溫度、混凝土澆注溫度、各冷卻水管進(jìn)、出口溫度。同時(shí)可在幾個(gè)分塊區(qū)的分層中預(yù)埋應(yīng)變計(jì)，檢測在溫度變化較大時(shí)觀測混凝土的溫度應(yīng)力變化。

14、</p><p><b>　　2、收縮徐變 </b></p><p>　　為減小水化熱及混凝土收縮徐變，混凝土配置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水泥用量不超過 350kg/m3，水灰比控制在 0． 45 以下。由于受施工條件制約，框架的澆注可能需要很長時(shí)間，所以施工時(shí)應(yīng)盡可能延長混凝土的初凝時(shí)間，可在混凝土中添入緩凝劑。 </p><p><b>　　

15、3、施工順序 </b></p><p>　　框構(gòu)混凝土的澆注應(yīng)按底板、墻身、頂板的順序進(jìn)行，為避免混凝土收縮和徐變導(dǎo)致接縫處的縱向開裂，施工中應(yīng)避免同一部位分兩次澆注混凝土施工形式。混凝土應(yīng)振搗均勻，防止漏振或過振。混凝土澆注完成后應(yīng)注意養(yǎng)生，特別要注意混凝土的濕潤養(yǎng)護(hù)。 </p><p><b>　　4、地基的問題 </b></p><

16、;p>　　框構(gòu)橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，不得設(shè)置在軟土地基上，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件認(rèn)真選用基床系數(shù)?？紤]到地基的剛度對框構(gòu)橋內(nèi)力分布有較大的影響，計(jì)算時(shí)應(yīng)選取不利條件進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在框構(gòu)橋底部鋪設(shè) 20 ～30cm 素混凝土及 30 ～40cm碎石墊層以保證地基的整體受力。針對不同的地質(zhì)條件，對基底承載力進(jìn)行檢算，采取合理的地基加固處理措施( 如換填、水泥攪拌樁、粉噴樁、旋噴樁等) ，地基處理后的復(fù)核地基承載力應(yīng)滿足框構(gòu)橋基底

17、承載力要求。 </p><p><b>　　5、排水的問題 </b></p><p>　　對框構(gòu)橋進(jìn)行水文計(jì)算，確定設(shè)計(jì)流量，結(jié)合市政排水系統(tǒng)，采取合理的機(jī)械排水方法，將積水及時(shí)排除，避免因下雨引起橋下積水。 </p><p><b>　　6、施工工藝 </b></p><p>　　應(yīng)按一定厚度、順

18、序和方向進(jìn)行合理的分層分塊澆注混凝土，各分塊的平均面積不宜小于 50m2，高度不宜超高 2m，同時(shí)分層后每層必須設(shè)置冷卻水管。上下鄰層混凝土的豎向接縫應(yīng)錯(cuò)開位置做成企口。自高處向模板內(nèi)傾卸混凝土?xí)r，為防止混凝土離析，高度不應(yīng)超過 2m，當(dāng)高度超過 2m 時(shí)，應(yīng)設(shè)置串筒、溜管等設(shè)施。 </p><p>　　框構(gòu)混凝土的澆注應(yīng)按底板、墻身、頂板的順序進(jìn)行，為避免混凝土收縮和徐變導(dǎo)致接縫處的縱向開裂，施工中應(yīng)避免同一部

19、位分兩次澆注混凝土施工形式。混凝土應(yīng)振搗均勻，防止漏振或過振?；炷翝沧⑼瓿珊髴?yīng)注意養(yǎng)生，特別要注意混凝土的濕潤養(yǎng)護(hù)。 </p><p>　　臺后填筑應(yīng)采用級配良好的透水性礫料，要求礫料的壓實(shí)系數(shù)必須達(dá)到 0． 98 以上，填筑范圍為從邊墻與天然地面線后 2m，按 1 ∶ 1 坡率延至路基頂面； 臺后基坑回填亦要求采用透水性礫料，壓實(shí)系數(shù)不小于 0． 93。 </p><p>　　7、其他

20、應(yīng)注意的問題 </p><p>　　為防止跳車現(xiàn)象，應(yīng)做搭板，搭板在橋臺牛腿上的錨栓鋼筋伸入搭板部分應(yīng)采用塑料套筒等方式進(jìn)行失效處理，同時(shí)搭板與框架之間應(yīng)預(yù)留 2cm 的縫，縫間填塞油毛氈等彈性材料，以利于框架變形。地質(zhì)勘查應(yīng)探明地下水位，采用合理降水措施，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合抽水試驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行水力影響半徑計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取可行、有效的解決方案。另外，應(yīng)盡量避開雨季施工。 </p><p>

21、;　　勘察過程中要探明各種地下管線，結(jié)合收集的資料進(jìn)行核對，確保鉆探及施工過程中不挖斷、破壞管線；施工過程中要對各種管線進(jìn)行合理的排遷過渡。 </p><p><b>　　四、結(jié)語 </b></p><p>　　框構(gòu)橋外觀輕巧，造型美觀，建筑高度較低，整體性好，角度不大時(shí)對地基承載力要求較低，對土基沉降適應(yīng)性較強(qiáng)。隨著高速公路的發(fā)展，框構(gòu)橋型式逐漸被采用。 </