小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力分析及解决对策

《小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力分析及解决对策》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

第2期（总第172期）No.2(SerialNo.172)2014年4月CHINAMUNICIPALENGINEERINGApr.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.02.006小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力分析及解决对策李蕾，麻广林，司义德（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东青岛266101）摘要：结合实际工程案例，从理论计算到实际运营效果检验，对小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力问题进行分析，提出有针对性的解决对策，对类似工程具有借鉴意义。关键词：钢-混凝土叠合梁桥；支座负反力；解决对策中图分类号：U448.216.1文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)02-0015-031工程概况时受地面道路渠化等因素影响，跨径分别布置为青岛市东西快速路三期工程高架桥南起山西路44.5m+35m、30m+35m+43.4m。另外，全桥位南与隧道接线，北至宝山路与规划新疆路高架相于半径80m的曲线段，若采用预应力混凝土结构，接，向东与东西快速路一期相接，包括东西快速路梁高较大且受力性能较差，宜出现各种病害，经过高架、莘县路立交和莘县路高架三部分（见图1）。专家评审两桥采用钢-混凝土叠合梁结构。本文针2桥梁总面积约为6.38万m，桥梁总长度为3411m。对SA4号桥进行论述。2其中东西快速路高架约为0.9万m，分为4联如图2所示，桥梁全宽9.5m，单向2车道，212跨；莘县路立交约为1.6万m，分为20联52跨；横断面布置为0.5m（防撞体）+0.5m（路缘带）+2莘县路高架约为3.8万m，分为14联45跨；工程2×3.75m（大车道）+0.5m（路缘带）+0.5m（防共计38联109跨。撞体）；桥梁总高度为2.35m，自上而下分别为接隧道接线工程0.07m（沥青混合料铺装）+0.25m（C40现浇混凝北莘县路高架土板）+2.03m（钢箱梁）。900045004500防撞体接规划新疆路高架防撞体C40现浇混凝土板701%沥青混合料铺装70莘县路立交70300R1190300300接东西快速路一期R1190钢箱梁东西快速路高架235019802030R5001980R500图2箱梁横断面图2理论计算图1工程总体平面图结构计算采用MIDASCIVIL2010，结构简化体莘县路立交为3层全定向互通立交，其中系采用空间单梁模型（见图3）。计算荷载采用城SA4号、SB3号匝道桥需跨越莘县路高架主线，同市-A级；离心力按照40km/h的汽车速度所产生的离心力计；温度荷载按照升温34K、降温10K考收稿日期：2013-09-02虑非均匀升（降）温的影响；风荷载采用青岛地区第一作者简介：李蕾（1981—），男，工程师，本科，主要33.9m/s风速计算。从事道路桥梁等设计、研究工作。15 李蕾，麻广林，司义德：小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力分析及解决对策2014年第2期从表2可以看出，中支点设置横向双支座后，中支点边支点2梁体的扭转长度减小，边支点内侧支座负反力的问边支点1题得到改善，其中，边支点2对应桥梁跨度较小，扭转长度及扭矩也相应较小，支座负反力现象已经解决，但支反力安全储备较小；边支点1对应桥梁图3计算模型图跨度较大，扭转长度及扭矩也相应较大，内侧支座空间单梁计算模型划分为86个单元，95个节点，在最不利荷载工况下仍出现负反力，但绝对值已大边支点设置为横向双支承，支点间距为4m，中支幅减小60％；中支点由于自重反力较大，不存在点设置为单点支承，支反力计算结构汇总见表1。支座负反力的情况。表1中支点单支承模型反力汇总表kN3.2设置梁端压重支点位置恒载车荷载整体温度风荷载离心力合计梁端压重是解决支座负反力的另一种有效措温度梯度内侧237-639-9-192-173-101-877施。本工程在靠近边支点1附近设置5m的压边支点1外侧2314-302-5-141-160—1706重区域以平衡负反力，在靠近边支点2附近设置内侧422-567-7-201-174-102-629边支点21m的压重区域以增加该区域的反力储备。压重区外侧1318-488-4-158-157—511采用C40微膨胀混凝土灌注，膨胀率0.06％，容分析以上结果可以看出，钢-混凝土叠合梁桥2重≥25kN/m，混凝土分不同的区格分层对称浇自重较小，当曲线半径较小时，在车荷载、风荷载、筑，以减小施工期间对腹板、横隔板的侧向压力。离心力等共同作用下，曲线内侧支座反力为负值，另外，在腹板、底板及横隔板与混凝土结合面处即在一定荷载组合工况下，支座出现脱空现象，必均焊接剪力键，以增强与混凝土之间的有效连接须引起高度重视，本工程采取各种措施解决该问题。（见图4、图5）。3解决措施钢-混凝土叠合梁桥一般自重较小、跨径较大，支座出现负反力的问题更加明显。解决这一问题的办法有增加抗扭支座设计、设置预偏心、调整跨径布置、设置梁端压重及拉压支座设计等。压重区压重区压重区由于本工程桥下渠化条件限制，不具备调整跨开孔开孔开孔径的条件；而设置预偏心仅能调整恒载的分布情况，对自重较轻的桥梁来说效果不明显，因此这2种措施不适于本工程。压重区压重区压重区3.1增加支座抗扭设计开孔开孔开孔常用的抗扭支座设计分为梁柱固结和设置横向双支座2种，本工程桥梁下部桥墩采用变截面花瓶柱的设计，柱顶的扩头为桥梁设置横向双支座创造条件。优化设计时首选将中支点单点支承调整为横a）压重区立面图向双支承。调整后支反力汇总结果见表2。15003001400600140060014003001500表2中支点双支承模型反力汇总表kN压重区开孔压重区开孔压重区开孔整体温度支点位置恒载车荷载风荷载离心力合计温度梯度内侧342-436-37-52-104-61-348第3层浇筑55cm边支点1第2层浇筑55cm外侧2224-180-14-82-101—1847第1层浇筑55cm内侧3023-413-37-666-263-1541490中支点外侧3871-379-96-207-269—2920内侧578-256-37-12-81-48144b）压重区剖面图边支点2外侧1183-288-14-77-77—727图4压重区布置图16 李蕾，麻广林，司义德：小半径钢-混凝土叠合梁桥支座负反力分析及解决对策2014年第2期4结语通过设置抗扭支座、设置梁端压重等措施，有效解决边支点内侧支座的负反力问题，各种工况下的支座反力如表4所示。另外，通过设置拉压支座，增加了安全储备。a）压重区顶面b）压重区内部表4各工况反力汇总表kN图5压重区实施照片支点位置中支点单支承中支点双支承增设梁端压重内侧-877-348173通过增设压重区措施后支反力汇总结果见表3。边支点1外侧170618472521内侧—14901553表3增设梁端压重反力汇总表kN中支点外侧—29202957整体温度内侧-629144297支点位置恒载车荷载风荷载离心力合计边支点2温度梯度外侧511727856内侧863-436-37-52-104-61173青岛市东西快速路三期工程于2010年建成通边支点1外侧2898-180-14-82-101—2521车，至今已运营3a，通过对SA4号桥工程实例的内侧3086-413-37-666-263-1541553中支点理论分析，结合该桥实际运营效果检验，桥梁结构外侧3908-379-96-207-269—2957内侧731-256-37-12-81-48297整体使用效果良好，未出现支座脱空等病害问题，边支点2外侧1312-288-14-77-77—856实际效果与理论计算基本吻合，总结小半径钢-混从表3可以看出，通过设置梁端压重，有效解凝土叠合梁桥支座负反力解决对策如下。决边支点1内侧支座的负反力问题，同时，边支点1）钢-混凝土叠合梁桥受力性能好、自重轻、2处内侧支座的支反力储备得到有效提升。由于压材料利用率高，用于城市高架、立交等条件受限的重设置范围位于边支点附近，有效提升边支点的局大跨径、小半径桥梁，得到较好的使用效果[1]。但部承压能力。由于自重较轻，易出现半径内侧支座负反力的问3.3拉压支座设计题，应引起设计人员的高度重视。为保证本工程具有一定的安全可靠度，根据桥2）设置抗扭支座是解决支座负反力问题最行梁构造尺寸，在边支点内侧支座处采用特殊的拉压之有效的措施。本桥在中支点设置抗扭支座后，边支座设计（见图6）。支座主要性能参数如下：支点1内侧支座负反力绝对值减小529kN，虽未1）支座竖向抗压承载力≥3000kN，竖向抗完全解决负反力问题，但负反力降幅达到60％；拉承载力≥600kN；边支点2内侧支座负反力问题得到解决。2）支座均采用双向活动支座，纵向最大位移3）设置梁端压重是解决支座负反力问题较为量≥40mm；有效的措施。该桥在2个边支点附近灌注混凝土后，3）支座绕横桥向轴最大转角位移量≥0.015rad；边支点负反力问题得到彻底解决。4）支座横桥向尺寸控制在60cm以内，保证4）设置拉压支座是解决支座负反力问题的常螺栓能避让开箱梁边腹板。用措施。本工程在边支点内侧支座设置拉压支座，作为安全储备考虑。5）对施工组织及顺序提出明确要求，避免施工期间的倾覆危险。桥面混凝土顶板、防撞体等均205采用先施工半径内侧，后施工半径外侧的顺序，施工机械尽量靠近半径内侧布置及行驶。600750参考文献：图6拉压支座构造图[1]徐君兰，孙淑红.钢桥[M].北京：人民交通出版社，2010.17