潮惠高速公路进场路高架桥预应力盖梁墩的静、动力计算与设计.pdf

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1、2016年第3期广东公路交通GuangdongHighwayCommunications总第144期文章编号：1671—7619(2016)03—0034—05潮惠高速公路进场路高架桥预应力盖梁墩的静、动力计算与设计刘栋杰(东莞市交通规划勘察设计院有限公司，广东东莞523125)摘要：以潮惠高速公路进场路高架桥为工程背景，该桥上跨路网形式复杂，且桥位区软弱层厚，地震烈度高，下部结构须采用多种形式的预应力盖梁桥墩，墩柱及盖梁的静、动力设计受多重因素制约。简要介绍该桥预应力盖梁墩的静、动力设计关键技术。关键词：预应力盖梁

2、；静、动力设计；高烈度；关键技术中图分类号：U文献标识码：BO概述潮惠高速公路进场路高架桥与揭阳潮汕机场进场路大致重合，标准宽度33．5m，局部变宽，全长5800m。桥墩落于进场路中央分隔带和两侧绿化带内。上部结构为26m、28m、3lm跨径的装配式预应力箱梁，先简支后桥面连续结构；下部结构为预应力盖梁墩。该桥下部结构共有25种，根据受力特点大致可以归纳为图1所示的四种类型。其中A类墩为双悬臂盖梁墩，B类墩为双柱式墩与大跨盖梁结合，C类墩为门架墩带小悬臂盖梁，D类墩为大悬臂盖梁与大跨盖梁结合，其中B类和D类桥墩都设置

3、了侧墩，侧墩与大跨度盖梁之间采用固定铰支座连接，以释放地震力对结构造成的不利影响。1静力计算和设计1．1桥墩的设计在合理尺寸范围内，预应力盖梁的悬臂长度和门架跨度均可借助预应力钢束灵活调整，桥墩的设计主要受上跨道路的落墩条件控制。本桥的桥墩及承台均落于潮汕机场进场路的中央分隔带或绿化带内，盖梁的厚度和预应力配束数量可通过试算确定。1．2模型简化下部结构计算时，一般简化为平面杆系结构可满足设计精度。对于普通钢筋混凝土结构，可将盖梁与墩柱固结处简化成单点铰支形式⋯(图2)，(I)炎桥墩)图1进场路高架桥卜部结构典型类型作

4、者简介：刘栋杰(1981一)，男，湖南长沙人，丁学硕十，工程师，从事桥梁设计工作。E—mail：20413423@qq．tom·34·2016年第3期刘栋杰：潮惠高速公路进场路高架桥预应力盖梁墩的静、动力计算与设计总第144期盖梁与墩柱固结处的弯矩一般可忽略，桥墩可不用建模。而对于预应力盖梁，预应力产生的二次力较大，可在盖梁与桥墩连接处形成较大的二次弯矩，此处应将盖梁和桥墩全部建模，盖梁和桥墩连接处采用刚性连接形式。另外考虑到本桥桥位区淤泥层达到20m以上，为了更精确地模拟墩柱刚度，将桩基对墩柱的约束作用采用刚度矩阵

5、进行模拟口1(图3)。图2普通钢筋混凝土盖梁结构简化计算模型图3预应力盖梁墩结构简化汁算模型1．3荷载简化盖梁的恒载包括自重、主梁和桥面系，恒载的施加方式是先吊装预制梁，再现浇桥面系构造，将上部结构装配成整体。每片梁及其上的桥面系构造都通过支座传递到盖梁上，每个支座上的恒载可近似按照该支座对应的预制梁及其上的桥面系构造总重的一半计算。盖梁的活载一般有两种计算方法旧J：方法一为精确计算法，首先计算出每片梁的横向影响线，然后计算出当某一片梁的支座活载反力最大时，其它各片梁的支座活载反力值，再利用每片梁的计算结果在盖梁上分

6、别进行加载。方法二为近似计算法，将主梁上横向排布的几个车道荷载直接作用在盖梁上，每个车道荷载的横向车轮间距、车辆之间间距和车道数对应的横向折减都符合《公路桥涵设计通用规范》的规定。每列车的车轮轴重按公式(1)计算确定。每列车的车轮轴重：肚赢1'／(1)尺nXi×V式中，Ri为单片梁的支座活载反力最大值；叼。为梁的横向分布系数；凡为纵向计算时桥梁的设计车道数；y为多车道横向折减系数。工程实践证明，方法二的计算结果虽然会导致盖梁预应力度偏大，但并不会引起盖梁下缘拉应力超限。考虑到预应力盖梁施工技术难度较大，施工质量较普通

7、钢筋混凝土盖梁更难控制，且目前国内车辆超载现象较为普遍，本桥采用方法二设计是较为合理且偏安全的。1．4预应力钢束配置要点预应力盖梁钢束布置方式应按主应力际线方向布置，具体布置要点如下：(1)在大悬臂端部宜局部配置下弯短钢束，以减小悬臂端部附近的主拉应力(图4)。^1悬臀端聱配量'

8、雩茬镉废_。、渥孚季萝尹专≤萼图4大悬臂端部配置下弯预应力短钢束(2)钢束应在门架墩和侧墩顶部上拱，在两侧下弯，以减小门架墩或侧墩顶部的正应力和两侧的主拉应力(图5、图6)。(3)在门架墩和大跨盖梁跨中处，钢束应尽量下沉，以减小盖梁跨中处的

9、正应力，加强跨中处的承载能力(图5、图6)。i雩声三孕LJU图6带侧墩的大跨盖梁预应力束配置方式1．5盖梁静力计算的主要控制因素预应力盖梁的静力计算和设计主要受如下几方面因素控制：(1)钢束张拉批次。张拉次数多将延长工期，同时造成施工措施增加，但张拉次数太少又无法满足施工阶段的受力要求。本桥预应力盖梁种类较多，大部分预应力盖梁可按照分两批张拉的