(完整版)钢管混凝土拱桥设计研究论文
拱桥设计结课论文

拱桥设计结课论文这学期我们主要学习了拱桥的结构与设计计算,拱桥造型优美,曲线圆润,富有动态感。
拱桥是我国最常用的一种桥梁型式,其式样之多,数量之大,为各种桥型之冠,特别是公路桥梁,据不完全统计,我国的公路桥中7%为拱桥,中国已建单跨100m以上的拱桥115座之多。
由于我国是一个多山的国家,石料资源丰富,因此拱桥以石料为主。
中国的拱桥始建于东汉中后期,比以造拱桥著称的古罗马晚好几百年,已有一千八百余年的历史。
它是由伸臂木石梁桥、撑架桥等逐步发展而成的。
在形成和发展过程的外形都是曲的,所以古时常称为曲桥.在古代桥梁中,以石拱桥为主要桥型。
千百年来,石拱桥遍布祖国山河大地,随着经济文化的发展而建造着,它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分,在世界上曾为祖国赢得荣誉。
我们中学语文课本里面学的桥梁专家茅以升的《中国石拱桥》一文,成功地运用多种说明方法,为我们详尽介绍了中国石拱桥的历史及特点。
改革开放以来,我国桥梁事业突飞猛进,建造的拱桥形式更是繁花似锦,式样之多当属世界之最,其中建造得比较多的是箱形拱、双曲拱、肋拱、桁架拱、刚架拱等,它们大多数是上承式桥梁,桥面宽敞,造价低廉。
拱桥虽然不再像过去那样在我国桥梁行业,特别是公路桥梁中占主导地位,但它在我国仍然得到广泛的应用,至今还将得到大量应用。
我国的斜拉桥与拱桥已进入世界前列,我们以长江黄河和众多江河海峡为依托,有国家大规模基础建设支持,未来将向桥梁强国进展。
如何解决桥梁结构中的非线性问题,在安全质量前提下降低施工措施费,怎样追求桥梁美观的同时推进桥梁的跨度,如何使具有很好刚度的拱桥增大跨度与同一跨度斜拉桥竞争,对未来桥梁设计施工和研究都是很有必要的。
一.拱桥的主要特点受力特点:支承处不仅产生竖向反力,还产生水平推力,从而使拱主要受压。
主要优点:1。
跨越能力大;2。
能充分做到就地取材;3。
耐久性好,养护、维修费用小;4。
外形美观;5.构造较简单,有利于广泛采用.主要缺点:1)是有推力的结构,而且自重较大,因而水平推力也较大,增加了下部结构的工程量,对地基要求也高;2)随跨径的增大和桥高的提高,增大了拱桥的施工难度,提高了拱桥的总造价.拱桥施工工序多,需要的劳动力多,施工工期长.3)由于水平推力较大,在连续多孔的大、中桥中,为防止一孔破坏而影响全桥的安全,需要采取较复杂的措施,或设置单向推力墩,增加了造价;4)上承式拱桥的建筑高度较高。
钢管混凝土拱桥施工技术的探讨

钢管混凝土拱桥施工技术的探讨摘要:介绍芷江县舞水大桥钢管混凝土系杆拱桥施工中构件预制、起吊、安装等施工技术。
可为同类工程提供参考。
关键词:拱桥;构件施工;起吊安装;引言近年来,钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、省建材、外形美观等优点,被广泛应用于公路工程。
但该桥型技术复杂,施工难度大,已经暴露和潜在的问题还很多,亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善,本文将结合工程实践就施工关键技术进行阐述。
1、工程概况芷江县舞水大桥是芷江县城跨越舞水河的第四座桥梁,位于芷江三桥上游大约二百米,是芷江老城到新开发区之间的便捷通道,桥梁起于芷江县政府旁沿河路,全长278.0m,该桥的建成将有利于芷江县城城市的发展,为再造芷江新城提供基础保障。
桥梁上部结构是20(空心板)+69.5(下承式钢管拱)+88(下承式钢管拱)+69.5(下承式钢管拱)+20m(空心板),全长278.0m。
空心板采用预应力结构。
中跨计算跨径88m,边跨计算跨径68m,中跨拱肋宽1.1m;边跨拱肋宽0.95m。
拱矢跨比1/4,拱轴系数是1.167,为等截面钢管砼悬链线无铰拱,下承式拱上部由刚性拱、刚性纵梁、柔性吊杆组成。
2、工程结构设计(1)下部结构0#、5#台为扩大基础配u型桥台,1#~4#墩采用桩基础加墩柱,不设系梁;在柱顶以下1.20m处设箱形系梁。
桩基采用嵌岩钻孔桩。
(2)引桥部分上部结构两侧引桥均是1—20m预应力空心板,共设板17片,桥面铺装层由8cm水泥混凝土+7cm沥青混凝土组成。
(3)拱肋结构拱肋采用等截面钢管混凝土结构,中跨拱肋截面高2.5m,宽1.1m;边跨拱肋截面高2.2m,宽0.95m;中、边跨两条拱肋中心间距均是18.0m。
中跨每条拱肋断面由2根φ1100mm钢管组成上、下弦杆,上、下弦杆之间用缀板相连,缀板外距30cm;边跨每条拱肋断面由2根φ950mm钢管组成上、下弦杆,上、下弦杆之间用缀板相连,缀板外距30cm。
5跨连拱钢管混凝土拱桥拱座混凝土裂缝成因分析论文

5跨连拱钢管混凝土拱桥拱座混凝土裂缝成因分析【摘要】针对某5跨连拱钢管混凝土拱桥4个拱座预留槽附近出现的裂缝,根据现场调查资料对裂缝的成因进行了定性与定量的分析研究。
研究结果表明,拱座预留槽后浇带在浇筑时混凝土产生的水化热导致结构的内外温差以及混凝土早期的收缩是裂缝产生的根本原因,在类似工程中,对于混凝土的水化热以及现浇混凝土与周边接触面之间因相对位移约束或错动而产生的裂缝应当给予充分重视。
【关键词】钢管混凝土拱;拱座;裂缝;预留槽;水化热;空间有限元1 工程概况某五孔中承式钢管混凝土系杆拱桥,孔跨形式为(30+3×80+30)m,中拱、次中孔和边孔矢跨比分别为1/2.5、1/3、1/5,拱轴线型为二次抛物线。
桥面横向设三道拱肋,拱肋截面为等高(h=2m)与等宽(b=0.9m)的哑铃形,每拱肋采用2根φ900的钢管通过缀板连接在一起形成格构,其中边孔拱肋钢管壁厚20mm,次中孔、中孔拱肋钢管壁厚14mm,管内填充c50微膨胀混凝土。
系杆采用柔性系杆,位于桥面与拱肋相交处,并置于横梁及墩柱盖梁之上,在边跨端横梁处将系杆拉过分别进行平弯及竖弯后,锚固于端横梁外侧。
全桥系杆拉索共由12孔19φ15.24mm的预应力钢绞线组成。
吊杆为pes(fd)低应力防腐索体,中心线水平间距5米,采用双层hdpe防护的成品索,索体分别锚固于拱肋的上弦管上缘及横梁的下缘。
吊杆处横梁采用预制箱形预应力混凝土构件,拱肋上、拱座上立柱顶盖梁采用现浇箱形预应力混凝土构件。
横撑采用φ1000×14mmx形或直钢管,每孔x形钢管设一道,直钢管设4道,横撑钢管内不填充混凝土。
拱座、拱肋上立柱均为钢管混凝土立柱直径分别为80cm和60cm,立柱顶与横梁固结,钢管内填充c40微膨胀混凝土。
车行道板采用预制钢筋混凝土槽形板,桥面铺装为18cmc40纤维网混凝土。
主桥范围内槽形板及桥面铺装全桥连续,中间未设置伸缩缝。
主桥中墩拱座、承台采用钢筋混凝土,承台顶面设四棱台拱座,横向做成整体,承台厚3m,每个承台下设12个φ200cm钻孔灌注桩。
自密实高性能混凝土在钢管混凝土拱桥中的应用研究

自密实高性能混凝土在钢管混凝土拱桥中的应用研究1 自密实混凝土在国内外的研究情况自密实高性能混凝土是日本东京大学教授冈村甫率先提出的,80年代后半期冈村甫教授首次开发了"不振捣的高耐久性混凝土"。
日本在90年代有采用免振捣自密实混凝土的工程实例。
1996年冈村甫教授在美国泰克萨斯大学讲学,介绍了自密实混凝土的概念、性能和工程实例。
美国也有自密实混凝土的实例。
美国对钢筋混凝土结构,仍强调需要适当振捣以确保钢筋混凝土结构的力学性能。
在我国,90年代清华大学开始进行自密实混凝土的研究,近年来国内不少单位对自密实混凝土开展了较多的研究并取得了可喜的成果,如福州大学对自密实混凝土的配制、自密实钢筋混凝土配筋结构的力学性能、自密实混凝土在钢筋混凝土结构工程中的应用等进行了系列研究。
但至今尚缺少钢管自密实混凝土结构的力学性能及实际工程的应用研究,因此开展相关的研究工作很有必要。
2 研究的意义在世界范围内,随着混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方面发展,钢筋混凝土体内配筋越来越复杂,施工难度很大,与此同时城市噪音也越来越成为重要的问题,因此高流态混凝土的研究受到人们广泛重视。
自密实混凝土是在较低水灰比条件下,通过使用复合高效减水剂等外加剂和矿物细掺料配制的比一般流态混凝土的流动性更好,具备更良好的抗分离性、填充性、优良的穿越稠密钢筋间隙性能的新型材料。
该混凝土拌合物在较低的水胶比下不经振捣仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落,使其具有均匀自密实成型性能。
自密实混凝土为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体等振捣困难的工程施工条件带来了极大的方便,因此非常适合用于无法振捣的钢管混凝土拱桥中。
钢管混凝土结构以其承载力高、塑性和抗震性能好、经济效果显著和施工简便等优点,自六七十年代开始就受到工程界的重视,特别是近年来,钢管混凝土结构正被大规模地应用于公路桥梁中。
钢管混凝土的管内混凝土强度等级要求在C30级以上,且高强度等级混凝土的应用越来越多。
钢管混凝土拱桥结构设计浅析

主 桥 上部 结 构 分 别 采 用 平 面 杆 系模 型 ( 算 软件 采 用 “ 计 桥 梁 博 士 系 统 V3 1 ) 空 间模 型 ( 算软 件 采 用 Mia 67的桥 型结构 。我国对钢 管混凝土结构 的研究是
从6 0年代 开始 的 ,8 0年代 时取 得 了重 大 成 果 并 应 用 于 建 筑 部 门 ,并 相 继 颁 布 了应 用于 建 筑 的设 计 与 施 工 规 程 ,但 是 桥 梁 的大 长 细 比 、 曲杆 及 交 替弯 矩 作 用 等 特 性 显 然 与 建 筑 中柱 子 的特 性 不 同 ,直 接 套 用建 筑 规 程 或 公 路 钢 筋 混 凝 土 结 构 设 计 显 然 不 尽 合 理 。 自 1 9 年 四 川 旺苍 建 成 第 一 座 钢 管 混 凝 90 土 拱 桥 以 来 ,国 内相 继 建 成 2 0余 座 钢 管 混 凝 土 拱 桥 ,但 是 0 我 国钢 管 混 凝 土 结 构 应 用于 桥 梁 的设 计 理 论 与 施 工 技 术 研 究 远 远 滞 后 于 工 程 应 用 , 目前 尚 无 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 设 计 、 施 工 规 范 ,致 使 钢 管 混 凝 土拱 桥 的 设计 无 标 准 可 循 ,对 钢 管 和
摘
要 : 文 中 以滨 海 路 工 程 某 钢 管 混 凝 土 拱桥 为 背景 ,介 绍 了钢 管 混 凝 土 拱 桥 结 构 设 计 的 问 题及 对策 。
文 献 标 识 码 :A
关 键 词 :钢 管 混 凝 土 拱 桥 ;组 合 结 构 ;套 箍作 用
中图 分 类 号 : U8 42
概 述
文 章 编 号 : 1 0- 93 (0 2 O 0 0 - 2 0 6 7 7 2 1 )1 - 2 40 本 桥 位 于 滨 海公 路 上 ,跨 越 一 天 然 山谷 ,路 线 设 计 线 处
钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究

钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究钢管混凝土拱桥是一种结构优美、技术先进的桥梁形式,其拱肋施工线形控制技术对桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。
本文针对钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术进行了研究,旨在提高施工线形的准确性和施工效率。
一、钢管混凝土拱桥概述钢管混凝土拱桥是指以钢管混凝土为构件材料,以拱形结构为主体形式的桥梁。
它具有抗震、耐久、经济等优点,在桥梁工程中得到了广泛应用。
钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术对桥梁的整体稳定性和施工质量起着决定性的作用。
二、拱肋施工线形控制技术研究现状目前钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术主要存在以下问题:1.施工线形控制精度不高,容易造成施工误差。
2.传统的手工施工方式效率低,成本高。
3.缺乏针对性的施工线形控制技术研究,无法满足不同桥梁结构的施工需求。
针对这些问题,有必要开展钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术方面的研究,提出相应的技术改进方案。
三、拱肋施工线形控制技术研究内容1.施工线形控制理论研究:通过对钢管混凝土拱桥结构特点和施工要求的分析,建立相应的施工线形控制理论模型,探讨施工线形控制的关键技术和方法。
2.施工线形控制技术改进:结合现代化施工技术,研究钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制的先进技术和装备,提出高效、精准的施工线形控制解决方案。
3.施工线形控制案例分析:选取具有代表性的钢管混凝土拱桥工程项目,对其施工线形控制过程进行实地观测和数据分析,总结经验,提出改进建议。
四、拱肋施工线形控制技术研究展望1.利用先进的测量技术和数字化辅助设备,提高施工线形控制的精度和效率。
2.加强对施工人员的技术培训,提高他们对施工线形控制技术的理解和应用能力。
3.加强与相关领域的学科交叉,借鉴其他领域的先进技术和方法,推动拱肋施工线形控制技术的不断创新和发展。
钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工方案优化设计

钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工方案优化设计摘要:混凝土拱箱成型时的受力状态,不仅与结构和荷载有关,还与拱箱施工方法和施工顺序密切相关。
本文以昭化嘉陵江特大桥为施工背景,采用应力叠加法对钢管劲性骨架拱桥4种不同的拱箱混凝土浇筑路径的施工过程进行受力分析,从而对外包混凝土施工方法进行优化设计。
关键词:拱箱施工方法钢管劲性骨架拱桥应力叠加法浇筑路径优化设计Arch Bridges Reinforced Concrete Construction Concrete OptimumDesign OutsourcingYUAN Zhou(East China, Sichuan Road & Bridge Construction Co., Ltd., Chengdu 610200)Abstract: The concrete arch box shape when the stress state, not only with the structure and loads, but also with the arch box construction methods and construction sequence closely related. In this paper, Zhaohua Jialing River Bridge for construction background, stress superposition method using steel arch bridge reinforced with 4 different arch box construction process of concrete pouring mechanical analysis of the path to outsourcing to optimize the design of concrete construction methods.Keywords: arch box;Construction Method;Reinforced with steel arch bridge;Stress Superposition;Pouring path;Optimization1 大桥概况昭化嘉陵江特大桥跨径组合为(8×30)米预应力简支小箱梁+跨径364米钢管混凝土劲性骨架拱桥+(8×30)米预应力简支小箱梁,主桥长364米,引桥长为500米。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究

大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究随着经济的发展和科技的进步,我国基础设施建设规模不断扩大,尤其是大跨度桥梁的建设取得了长足的发展。
大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的重要类型,具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点,因此在公路、铁路和城市交通领域得到广泛应用。
然而,大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂,涉及众多关键技术,如何确保桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。
本文旨在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究,以期为类似桥梁工程建设提供理论支持和实践指导。
国内外相关领域的研究现状表明,大跨度钢管混凝土拱桥施工控制主要涉及拱桥的优化设计、施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面。
在已有的研究成果中,学者们对拱桥的优化设计进行了大量研究,涉及拱肋线型、吊装顺序、施工临时支撑等方面,取得了丰硕的成果。
然而,对于施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面的研究仍存在一定不足。
因此,开展针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制策略的研究具有重要的现实意义。
针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的难点和挑战,本文提出以下解决方案:设计方面:在拱桥设计过程中,应充分考虑拱桥的承载能力、稳定性、疲劳性能等因素,同时注意优化拱桥的施工工艺和施工顺序,以降低施工过程中的风险。
施工工艺及过程控制方面:选择合理的施工工艺和设备,严格控制施工过程中的关键环节,如混凝土的浇筑、钢管的拼接与焊接等。
还需制定应急预案,以应对可能出现的突发事件。
施工监测与数值模拟方面:利用先进的监测设备和数值模拟技术,对拱桥施工过程中的应力、应变、位移等参数进行实时监测和分析,以实现对施工过程的精确控制。
同时,通过数值模拟手段对拱桥的稳定性和承载能力进行预测和评估,为施工决策提供科学依据。
为验证上述施工控制策略的有效性和可行性,本文选取某实际大跨度钢管混凝土拱桥工程为研究对象,通过实验研究方法对提出的控制策略进行验证。
实验结果表明,所提出的施工控制策略能够有效提高拱桥施工过程中的稳定性和安全性,并且在实际工程中具有较高的应用价值。
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钢管混凝土拱桥设计研究论文摘要:介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥(25m+64m+25m)的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点,施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。
关键词:钢管混凝土结构;拱桥;设计与施工;徐变控制;1概述苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位,与苏州河正交。
桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。
河道通航标准为通航水位3.5m,Ⅵ级航道,净宽20m,净高>=4.5m;两岸滨河路规划全宽20m (机非混行),其中机动车道宽8m;两侧非机动车道宽各3m;人行步道宽各3m;两岸滨河路机动车道净高>=4.50m,非机动车道净高>=3.50m,人行道净高>=2.5m。
桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥,桥梁全长114m,宽12.5m。
外部结构体系为连续梁,即拱脚与桥墩处以支座连接,内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。
2钢管混凝土拱桥设计2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新,桥梁造型与周围环境相协调,桥式方案力求新颖独特,并充分体现现代化大都市的节奏与气派。
拱桥是一种造型优美的桥型,它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能,而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土,由于钢管的套箍作用,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。
同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用,同时可作为施工模板,方便混凝土浇筑,施工过程中,钢管可作为劲性承重骨架,其焊接工作简单,吊装重量轻,从而能简化施工工艺,缩短施工工期。
苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证,最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。
以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋,以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆,通过边拱肋的重量,随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力,最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。
拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接,以避免由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂,克服了拱桥对基础的苛刻要求。
全桥总布置如图1:2.2上部结构主桥为中承式拱桥,主拱理论轴线为二次抛物线,矢跨比为1:4,其中桥面以下部分采用C50钢筋混凝土结构,截面为带圆角的矩形截面。
桥面以上部分采用钢管混凝土结构,钢管截面为圆端形,采用A3钢,钢管壁厚16mm,外涂桔红色漆,内填C55微膨胀混凝土。
边拱矢跨比为1:7.4,理论轴线为二次抛物线,截面采用钢筋混凝土矩形截面,按偏心受压构件设计。
拱上立柱采用圆形截面钢管混凝土立柱,下端与边拱肋固结,上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座,与边纵梁铰接。
主拱每侧设7根吊杆,间距约6.4m,吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索,吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层(PE+PE桔红色),锚具为冷铸墩头锚。
吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内,下端锚固在横梁底部。
主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑,每侧边拱设三道横撑,主拱设一道横撑,以增加全桥的稳定性。
拱座采用钢筋混凝土结构,每墩设两个拱座。
通过横撑相连。
拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋,准确对位。
桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。
边纵梁为箱形断面,边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面,采用C50级部分预应力混凝土结构,在恒载及自重作用下为全截面受压构件。
横梁采用C50级预应力混凝土结构,全桥共设小横梁15片,端横梁2片,中横梁与边纵梁接合处2片。
全桥共设四片小纵梁(全桥通长)与横梁固结在一起形成格构体系。
桥面板采用C40级钢筋混凝土板,桥面板采用在格构系上现浇的方法处理。
桥面板的钢筋布置应采取防迷流措施。
桥面排水原则上采用“上水下排”,即横坡加导水槽方式,在桥梁横断面内设0.5% 的横坡。
承轨台每隔一定的距离断开,向两侧排水。
桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱。
桥面布置有:聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等。
每隔30~50m设接触网立柱一对,每隔1000m左右布置一组接触网锚固立柱。
桥上不设人行道及照明。
支座采用QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座。
2.3下部结构拱桥主墩基础采用桩基础,将⑨层粉细砂层作为桩基持力层,为满足桥梁上部钢轨对基础沉降的要求,经分析计算比较,采用桩径为D=0.8m 的钻孔灌注桩,桩长67m,每个主墩12根桩,承台4.8×17.0×2.0m,边墩基础采用8根桩径D=0.8m 钻孔灌注桩,桩长67m,承台4.35×16×2.0m,边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构。
3结构分析结构分析采用有限元程序SAP91进行三维空间计算,包括整体分析、稳定分析等,用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算。
在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外,还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算,在截面形成阶段采用应力叠加法设计。
钢管的套箍系数取0.8。
3.1施工阶段计算本桥施工体系转换分五个阶段进行,施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架,待新桥建成后拆除既有桥。
第一阶段:在支架上现浇两边段(立柱、拱、横梁)及全桥边纵梁,待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。
第二阶段:将工厂内制造的主拱肋钢管,每侧7段,运到工地,在边纵梁上搭设支架拼装就位。
空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处,再形成钢管混凝土截面。
待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆,给吊杆以初始张拉力,后锚固于主拱肋内。
现浇中段横梁,待混凝土达到设计强度的90%后,张拉横梁预应力筋,浇全桥小纵梁,待混凝土达到设计强度后,张拉小纵梁内的预应力束。
在每片边纵梁两端施加预应力,张拉两根预应力束。
第三阶段:张拉边纵梁内T2及B2各一束,铺装中孔桥面板后,拆除中拱支架。
第四阶段:拆除边拱支架,浇注全桥桥面板,张拉边纵梁内三根预应力束。
3.2成桥阶段计算进行以下几方面的计算:1.二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上;2.支座沉降计算;3.温度变化计算;4.活载为轻轨列车荷载,每列最多八节,每节8轴,重车轴重170kN,轻车轴重80kN,双线荷载;5.计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。
3.3稳定性分析在本桥的稳定性方面,设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑,拱肋基础连成整体。
全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算,弹性稳定系数10-12。
3.4桩基计算桩基设计从三方面控制:1.地基承载力控制:Nd=(up?fili+fipAp)/K;2.桩身强度控制:s?0.2R;3.沉降控制:满足轨道变形的要求,控制在2cm。
最终沉降量采用分层总和法计算,将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础,且不考虑沿桩身的压力扩散角,压缩层厚度自桩端全断面算起,至附加压力等于土的自重压力的20%处。
沉降计算结果4施工关键问题4.1与既有铁路桥关系及处理苏州河桥桥位选择的目的即是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架,新桥完成后即拆除旧桥。
经调查得知:沪杭铁路内环线上既有的苏州河桥,建于1907年,基础桩采用木桩,上部结构于1994年更换新钢桁梁,钢桁梁为一孔跨度44.34m 的简支梁,其全长45.4m,桁高5.5m,采用高强螺栓连接。
一孔重量为132.98t(包括东侧人行道及上弦检查走道,人行道1.5m)。
该桥为单线桥,设计活载为中活荷载。
苏州河桥其南端接万航渡路平交道口,铁路通讯、信号电缆从桥下穿过,市区电线、高压线由桥侧上空跨过。
因此桥梁设计时应考虑两个问题,其一,如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力,其二,保证旧桥拆除时不影响新桥的安全稳定。
设计时,每个施工阶段的计算均增加了一项,即验算旧桥的承载力,对支架拆除顺序进行了准确规定。
但在施工时,有遇到以下问题:1.根据现场量测结果,新桥纵轴线偏离老桥轴线(南端82mm,北端73mm),使得老桥偏心受力。
2.由于新桥全宽12.5m,而老桥全宽5.9m。
新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面,故施工支架必须伸出老桥之外,采用I字钢横向架设于老桥顶上,以满足立模的需要和刚度要求。
3.由于老桥桁梁的两端为斜焊,上面不能架设I字钢,另外,既有人行道在施工期内又不能封闭,故必须对老桥进行接长处理,以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要,老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm 接出,梁端部和岸上的竖杆均采用Φ300mm 的钢管,在梁的斜杆中间另加一根竖杆,各杆件的连接均采取满焊的方式,并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。
4.由于轨顶标高限制,老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小,架设施工支架I55I字钢后,仅剩32cm左右的间隙,故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm 的方木,在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木,用以调整梁底标高,同时便于以后拆模。
5.I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处,两端各挑出4.03-4.12m和2.48-2.57m,为保证I字钢的稳固,在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接,同时在I字钢下部,用75X75角钢纵向连接成整体,该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。
6.在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死,以增加老桥钢梁的稳固。
由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载,故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求,重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。
4.2预应力梁张拉预应力张拉时,应力应变实行双控,张拉程序为:0初应力(0.1σk)1.0σk持荷5分钟锚固。
设计取值已考虑锚固损失,故不采用超张拉。
从0.1σk至1.0σk 的伸长量数值为控制值,该值与0.9σk 的设计伸长值相比较,判断是否超标。
施工单位也实测弹性模量,核算伸长量。
预应力张拉时按强度、龄期实行双控。
强度要求达到100%,龄期控制在9-19天。
锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度,并控制在允许范围内,现场按规定抽检。
4.3钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注由于在旧桥上搭设施工支架,施工场地有限,钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道,以及滑辘提升措施的施工方案,取保安全施工。
由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接,即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋,而边纵梁、横梁为预应力梁,钢管拱内有加劲肋和钢筋,三者相连形成固接,要求强度和质量非常高,而钢管拱的安装精度控制为6mm,施工难度非常大。