预应力混凝土门架式桥墩设计方法分析.pdf

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1、预应力混凝土门架式桥墩设计方法分析史名录(上饶宏优公路勘察设计院，江西上饶334000)摘要：随着城市化的高度发展，城市中的立交桥的桥墩设计更多的采用门架式设计。门架式中应该注意的技术参数和工序方法是要点。针对设计工程中出现的应力集中问题，采用用预应力张拉方法以及构造措施解决施工过程中的问题，采用建筑实例介绍双柱门架式墩开展分析探讨。关键词：预应力门架式混凝土桥墩结构1门架式桥墩门式墩按照盖梁建材的不同可分为预应力混凝土以及钢结构这两种盖梁门式墩。门式墩又根据建筑中立柱的根数的不同可分为两柱门和多柱门墩。门架式墩在设计式通过灵活跨越与之

2、相交的线路的方式达到通常城市交通的目的。下图为双柱式门架墩结构工程示意图：门架式桥墩不受建筑在平面空间上的限制，在空间上提供多条路线。但是门架式墩结构非常的特殊，它的这种特殊性往往导致它的跨径不固定，受线路和宽度以及桥身符合的影响比较严重，它的受力情况比较复杂，需要对其进行内力计算。2建模计算门架式墩是一个立体的三维空间结构。如果直接在其三维程序中使用建模计算那么将会导致桩木的相互作用力无法具体体现出来，给结构计算带来不必要的麻烦。因此在计算中我们采用门架式墩的平面构造在门式墩有限元分析。在整体建模过程当中，首先建立整个模型然后再用切分

3、成平面结构。门架式墩的平面结构是一个门字形框架。根据等效刚度法，我们可以模拟桩土相互作用的情况。使用两个相互独立的悬臂式构架作为平面结构以外的两根立柱。由于作用点的不同，使用物理学中的杠杆法来分别对水平方向的力和弯矩实行分配。这些过程完成以后，在把内力在两个方向上的合力合并，使用合力对单元结构进行计算。下面是平面结构的具体内外力计算模式图：采用平面构造方法可以获取预应力钢束线形。给这个线·176·形插入与之相符合的单元属性以及实常数可以建立预应力筋模型构造图。按照通用软件对模型进行分析，SOLID95作为帽梁、承台和墩柱的实体单元，LI

4、NK8作为预应力钢束的实体单元。门架式桥墩的钢束设计图如下：在对其进行研究时需要用假设法分别研究。(1)假设混凝土和预应力钢束两者协调变形，达到理想状态下的粘结，不发生滑移。(2)通过使用给于预应力钢束单元对应在张拉力初始应变对预应力钢束张拉情况进行模拟，并且钢束分批张拉全部到位。3载荷计算和工况桥墩自重和预应力载荷以及上部结构N匝道自重等都是门架式墩应计算的载荷。工况设计包括：①门架式墩自重与预应力载荷；②门架式墩自重与上部结构自重载荷等，通过有关部门针对不同工况的设计载荷计算，并对计算结果进行分析得到各个工况下的桥墩应力和位移值。参

5、考有关位移计算的结果如表1：表1各工况下结构竖向位移截面工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7帽梁跨中5．9267．792—4．8925．39171．289—7．1216．809悬臂端部7．066—0．61712．31—3．257—2．4286．505—6．752注：竖向挠度以向上为“+”，向下为“一”。根据有关规定，计算出的最大帽梁及悬臂端的挠度值如下：规定帽梁跨径为21．4米，悬臂端是4．3米，那么帽梁允许的最大挠度是35．7毫米。悬臂端的则是14．3毫米。根据所得数据并对比图中数据可知，门架式桥墩的结构在荷载力的作用下能够满足

6、竖向位移的标准要求。帽梁各个关键面的主应力如表2：表2帼梁各关键截面主应力l截面工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7上侧一O．005O．0060．014O．Oll0．Ol0．0170．016I—I下侧1．1193．6790．7670．333O．11230．9120．854上侧0．0040．0320．0030．004O．004Ⅱ一Ⅱ下侧一0．112一O．061—0．021—0．016—0．013一O．018—0．015上侧1．1ll2．619O．4430．4420．4130．6990．477Ⅲ一Ⅲ下侧0．0610．0590．309O

7、．3060．3050．4560．336上侧O．0760．064O．109O．097O．0910．1080．107Ⅳ一Ⅳ下侧2．6360．051O．115—0．016—0．027—0．025—0．021上侧一1．377一I．051—1．17l一0．848—0．683—0．776—0．78V—V下侧8．8567．9368．4628．1858．0628．378．388注：l截面主应力符号受拉为“+”，受压力为“一”。根据有关桥梁标准的规定要求来计算关键面斜截面抗裂情况。根据规范的要求可以计算出混凝土抗拉强度的标准值为：2．65MPa，混凝土主

8、拉应力值为1．324MPa．根据上表可以分析出：V—V截面也就是帽梁的右侧根部在工况l一7下均超过规定值最大范围，那么就可能出现裂缝现象。其它的截面在有的工况条件下也存在着类似的隐患。针对这样的问题，可以采