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高速公路桥梁常规标准化设计 

来源 2022-08-29 12:24:37

桥梁宽度:

整体式桥梁上部结构宽度在外侧护栏处收窄25cm,分离式桥梁内外侧护栏处均收窄25cm,既实现了桥梁和路基防护栏处接顺统一,又节省了工程造价。同时在此基础上实现了不同车道数时梁体预制宽度的统一,方便施工。

汽车荷载和安全度:

将汽车荷载提高系数取为1.0~1.3,其中30米跨径以下采用1.3;50米跨径以上采用1.0;30米~50米之间采用线性内插,提高了结构的安全度。

温度荷载

温度荷载采用包络设计,即计算不同桥面铺装种类和厚度下结构受力,按不利工况控制。

应力指标

对结构计算的应力指标进行具体要求,如连续梁按后张法A类预应力混凝土构件设计,按全截面计算时,要求短期荷载组合下跨中下缘和支点上缘最小压应力不小于0.5MPa,支点下缘拉应力不超过-0.5MPa。

12m宽,4X20m箱梁长期效应组合最小正应力

耐久性设计

按照《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》要求,适当增大了桥梁上、下部结构的混凝土标号和钢筋保护层厚度,提高了结构的耐久性。


结构体系的选择

30m及以下跨径采用结构简支桥面连续,35m及以上跨径采用结构连续体系。

普通钢筋

全面响应国家节能减排的号召,标准图设计中HRB335钢筋调整为HRB400,HPB235钢筋调整为HPB300;部分结构按照等强度替换原则,减少了钢筋用量;在设计图纸中解决普通钢筋和预应力位置冲突问题,避免现场施工时随意调整。

支座

除结构连续外,预制小箱梁、T梁和空心板都采用单支座。板式支座材料要求为氯丁橡胶(CR);预埋钢板要求采用耐候钢。

预制箱梁结构尺寸

跨中横隔板设置:30m及以下跨径不设置跨中横隔板,35m及以上跨径设置一道跨中横隔板。

梁端底板优化:将20、25、30m小箱梁底板厚度改为300mm,35m、40m箱梁底板厚度改为360mm,钢束中心适当上抬,避免锚垫板与底板粗钢筋的干挠,并为千斤顶张拉留出空间。

预制箱梁钢束:负弯矩钢束改用圆锚,且取消了腹板处的张拉槽口,钢束均在顶板上布置。

 

解决预应力和普通钢筋位置干扰问题:通过适当移动顶板纵向钢筋的位置,避免与负弯矩钢束干扰,同时应负弯矩钢束改成圆锚,顶板有所加厚,给钢束和钢筋的连接提供更大空间。

 

底板钢束位置优化:适当内移底板钢束,避免在变厚段及支点附近与腹板箍筋位置冲突。

 

预制箱梁普通钢筋

底板箍筋优化:将底板上、下层横向钢筋改为闭合“箍筋”,确保底板横向钢筋的有效,从而增强底板横向抗裂性。

混凝土振捣问题的解决:配合耐久性设计要求,将净保护层改为30mm,分布钢筋放在箍筋内侧。外侧就有43mm的空间下混凝土,比原来(26mm)增加17mm的空间,有利于粗骨料的通过。

预制箱梁斜桥联端横梁箍筋优化:箍筋改为斜向布置,由于箍筋有混凝土包裹,对主筋的约束两者差别是不大的。

预制箱梁施工方面优化:端横梁采用二次浇筑,内模拆除更为方便,内模也就可以采用大块模板,保证箱梁浇筑质量。为避免室内混凝土浇筑不实影响横梁受力,采用顶板开槽浇筑梁端横梁混凝土。

预制T梁

一般构造

◆跨中横隔板设置:

20m及以下跨径设置一道跨中横隔板,25m及以上跨径设置3道跨中横隔板。

◆顶板厚度:

顶板厚度取为20cm,顶板厚度为16cm相比增加25%,承受局部荷载能力也有较大提高。

◆马蹄宽度:

对于不同的桥梁跨径,预制梁的马蹄宽度均统一采用了60cm,提高了T梁抗侧弯能力,增强了预制和安装时T梁稳定性。

预制T梁钢束

◆负弯矩钢束

锚固采用设齿板锚固于顶板下缘的锚固方式;扁锚改为圆锚,方便施工,提高了施工质量。

◆正弯矩钢束

取消钢束平弯,降低了T梁侧弯的风险;钢束较大规格为15-9,取消了08版通用图15-10、15-11、15-12三种大规格钢束,减少集中锚固,锚固区受力更均匀,也方便了施工。

预制空心板

一般构造

◆优化结构尺寸和配筋,有效解决单板受力问题。

(1)适当增大梁高:将10m、13m、16m预应力混凝土空心板的板高分别采用65cm、75cm、85cm,板高增加5cm。

(2)整体化层加厚到15cm,加强整体化层横向钢筋,并布设两层钢筋网。

(3)将腹板箍筋伸入整体化层,增强结构的整体性。

(4)采用深铰缝设计,适当加大铰缝钢筋直径,铰缝混凝土采用微膨胀混凝土,并掺入钢纤维等加强材料,预防混凝土早期收缩裂缝的产生。铰缝与整体化层同时浇注。

◆内外边板结构尺寸统一

标准图设计统一了内外边板结构尺寸。

◆空心板内腔型式

内模采用带倒角的箱型截面,并可采用钢模板,通过专业设计,便于拆模。

现浇箱梁结构尺寸

设计梁高较低为1.4m;40m以下跨径采用等高度箱梁,50m跨采用变高度箱梁。

主线桥的悬臂长度均采用2m,匝道桥8.5m路基采用1.75m,10.5m路基采用2.5m,12m、15.5m路基采用2m。悬臂根部尺寸统一采用450mm,悬臂端部尺寸均采用180mm;

各路基宽度的单个箱室的宽度均不大于5.5m,顶板跨中厚度统一取为250mm,底板厚度统一为220m;各跨径箱梁腹板厚度(跨中)均采用450mm。

33.5m路基宽20+25+20m连续箱梁

现浇箱梁预应力钢束方面

箱梁预应力钢束均采用通长束,钢束锚固在梁端,每腹板横向采用双排束。

钢束断面

现浇箱梁普通钢筋方面

箱梁预应力钢束均采用通长束,钢束锚固在梁端,每腹板横向采用双排束。

翼缘板钢筋三种连接方式对湿接缝受力性能

(1)正常使用荷载作用下,翼缘受力性能均能满足使用要求。

(2)跨中开裂荷载、疲劳前后刚度变化量、破坏荷载及破坏模式无明显差异。

(3)翼缘预制部分与湿接缝处后浇混凝土粘结强度低,导致模型梁整体刚度比理论弹模计算值低。

预制梁的极限承载能力

30m箱梁、 16m空心板、40m箱梁、30mT梁、40mT梁等五片试验梁在设计使用荷载下梁体具有足够的预应力储备,梁体的极限承载力能满足规范的要求,梁体延性较好,这说明该梁设计合理,配筋及构造满足设计的要求。

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