平改立下穿框构桥U型槽结构分析.pdf

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1、２０１４年第１７期（总第１４６期）江西建材交通工程平改立下穿框构桥Ｕ型槽结构分析■张雨■锦州铁道勘察设计院有限公司，辽宁锦州１２１０００摘要：Ｕ型槽是用于阻挡地下水的新型支挡结构，受地下水位高度影响较大。弹性支承，加载分析后得出Ｕ型槽所受弯矩。结果显示Ｕ型槽底板下介绍了Ｕ型槽的结构设计方法，采用桥梁工程软件ＭＩＤＡＳ－ＣＩＶＩＬ对Ｕ部受拉，弯矩自两端向跨中略有减少；边墙外侧受拉，弯矩自底部向上型槽进行模拟分析。分析了在不同边墙高度下Ｕ型槽的结构内力，并对逐步减少至０。结构配筋进行探讨。为实际工程应用中此类Ｕ型槽结构的设计计算提此种分析方法未对底板施加

2、水浮力，由于水浮力方向为垂直底板供参考和借鉴。向上，底板将产生负弯矩，因此施加水浮力后底板总弯矩自两端向跨中关键词：Ｕ型槽平改立下穿桥梁方向逐渐减少。由分析结果可以看出，Ｕ型槽边墙外侧底部和底板下部两端弯矩较大，最大值为４７６ｋＮｍ。当结构高度减小或跨度较大中图分类号：ＴＵ３１２＋．１文献标识码：Ａ时，水浮力产生的底板负弯矩将大于土压力产生的底板正弯矩，此时Ｕ在平改立下穿方案中，Ｕ型槽是用于高地下水位工况下的一种新型槽底板上部将出现较大负弯矩。因此，Ｕ型槽结构边墙与底板交叉型支档结构。Ｕ型槽与下穿框构桥相接，既可以阻挡地下水进入引道处是结构设计的重

3、点部位，应加强配筋。破坏路面，又兼有道路两侧挡墙功能，由于结构自身刚度大、变形小、稳３结构配筋定性和挡水性较好，被广泛的应用到铁路平改立工程中。目前铁路桥根据分析结果对Ｕ型槽结构按受弯构件进行配筋设计，由于按承梁设计规范中尚无Ｕ型槽结构的具体设计规范要求，因此，对Ｕ型槽载力控制得出的配筋量小于按裂缝控制得出的配筋量，因此，Ｕ型槽结结构进行合理的分析设计具有重要的研究价值。构按裂缝控制进行配筋即可。根据规范要求，裂缝应小于０．２ｍｍ，按此１计算模型要求进行配筋，得出如图１所示Ｕ型槽结构配筋图。Ｕ型槽结构主要由底板和边墙两部分组成。Ｕ型槽边墙用于支档引道

4、两侧土体，起到挡墙作用；底板与边墙连为一体共同阻挡地下水侵入，起到挡水作用。Ｕ型槽靠结构自重及底板上部引道填土重来抵抗地下水浮力作用。初选截面尺寸时可与下穿框构桥主体截面尺寸保持一致，以便止水带安装，同时应考虑Ｕ型槽结构抗浮要求，若抗浮不满足要求，可加大截面尺寸或在底板两侧设外伸部分以抵抗地下水浮力。Ｕ型槽结构刚度大、变形小，在进行结构计算分析时需先确定其计算模型。基于Ｕ型槽结构特点，在分析时取沿引道道路方向１ｍ长度为研究对象，边墙按一般的刚性挡墙考虑，底板按弹性地基梁考虑。２受力分析图１Ｕ型槽配筋图２．１抗浮验算图１为Ｕ型槽中一个排架的配筋示意图，

5、每１ｍＵ型槽中共设置１０以某平改立下穿框构桥引道Ｕ型槽设计为研究背景，该Ｕ型槽结个钢筋排架，排架间间距为１００ｍｍ。①号和②号钢筋为边墙外缘和底构尺寸为：高６．６ｍ，宽８．２ｍ，边墙及底板厚０．６ｍ，考虑地下水浮动后的板下缘的主要受拉钢筋，施工时绑扎在一起，由于边墙上部弯矩值较设计水位高度为边墙顶以下１．１ｍ处。取沿引道道路方向１ｍ宽Ｕ型小，②号钢筋在两边边墙Ｈ／２处截断，以节省钢筋用量。③号钢筋为底槽为研究对象，对其进行抗浮稳定性验算，抗浮稳定系数不宜小于１．板上缘主筋，主要承受水浮力产生的负弯矩。④号钢筋为边墙+缘主０５，具体计算公式如下：筋，由

6、于边墙为外侧受拉，内侧受压受力模式，因此④号钢筋的设置满Ｋｆ＝γＧ／ＫＦｆ足构造要求即可。⑤号钢筋为角隅处加强钢筋，可避免肋角应力集中，式中，Ｋｆ为抗浮稳定系数；钢筋直径可取与纵筋相同。⑥号钢筋为沿道路方向设置的纵筋，通长Ｇ为Ｕ型槽结构自重与底板上部引道填土重总和；布置，应满足构造要求。⑦号钢筋为箍筋，按构造要求设置。Ｆｆ为地下水对Ｕ型槽结构的浮力；４结束语γ为荷载分项系数，一般取０．９；通过对Ｕ型槽结构设计方法的探讨，采用桥梁工程软件ＭＩＤＡＳ－Ｋ为浮力折减系数，根据当地工程经验确定。ＣＩＶＩＬ对某下穿框构桥引道Ｕ型槽进行受力分析及结构配筋设计，得

7、本工程地基土为黏性土，Ｋ可取０．９，底板上部引道填土高按１．５ｍ到如下结论：（１）Ｕ型槽结构刚度大、变形小，计算模型可简化为边墙按考虑，计算得出抗浮稳定系数为１．１１大于１．０５，满足抗浮要求。若抗一般的刚性挡墙考虑，底板按弹性地基梁考虑。此方法也是目前Ｕ型浮稳定系数小于１．０５时，可采取加大截面尺寸、增加底板两侧外伸部槽结构设计中普遍采用的做法。（２）Ｕ型槽结构受弯的最不利位置为分或设置抗拔桩等抗浮措施进行处理。边墙底部与底板两端，此处结构外缘受较大弯矩。当结构的跨高比较２．２计算荷载大时，由于水浮力作用，底板上缘将产生较大负弯矩，设计时应注意。Ｕ

8、型槽主要受以下力作用：结构自重、底板上部引道填土重、地下（３）Ｕ型槽结构配筋主要为裂缝控制，边墙外缘与底板上