预应力混凝土T型梁桥的设计与实践探讨

2011 NO.15Science and Technology Innovation Herald科技创新导报预应力混凝土T型梁桥的设计与实践探讨

王宏凯

(青海省公路科研勘测设计院 青海西宁 810008)

摘 要:本文结合某预应力混凝土T型梁桥,阐述了该桥的设计,先进行桥型方案比选,再对该主桥进行总体结构设计;同时结合实际工程经验,笔者总结了一些桥梁设计中的注意问题,可为同类桥梁设计提供参考。关键词:预应力混凝土 桥梁设计 T型梁桥 设计实践中图分类号:TU972文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0031-02

1 方案比选

1.1比选方案的标准

桥梁方案比选有四项主要标准:安全,功能,经济与美观,其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够,现在航运事业飞速发展,桥下净空往往成为运

输瓶颈至于桥梁美观,要视经济与环境条件而定。

1.2比选方案编制

编制方案的目的在于提供各个中选图式的技术经济指标,以便经过相互比较,科学地从中选定最佳方案。这些指标包括:主要材料用量、劳动力(包括专业技术工种)数量、全桥总造价(分上、下部结构列出)、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否特种机具、是否美观等。为了获得上述的前三项指标,通常可充分利用已有资料或通过一些简便的近似验算,对每一方案拟定结构主要尺寸。

对本桥梁制定了以下几个方案进行必选,其中方案图如图1～图3、表1所示。

纵观桥梁的发展,拱桥已经基本不采用,由于是跨线桥,跨度不大,悬索桥一般用于大跨度的跨海、跨河大桥,容易受地震等影响,经过上述方案的比较,决定采用预应力混凝土T形桥梁。

图1 预应力混凝土T形梁桥

图2 双链式悬索桥

.com.cn. All Rights Reserved.2 预应力混凝土T形梁桥设计

2.1设计概况及构造布置

本桥梁标准跨径为20m,计算跨径为19.5m,该桥主梁全长为19.96m,桥面宽度(桥面净空)为9+2×0.5m=10m,其中0.5m为防撞栏。

技术标准。设计荷载:公路——Ⅰ级。环境标准:Ⅰ类环境。设计安全等级:二级。2.2主要材料

2.2.1混凝土

主梁采用C40混凝土;绞缝为C30的集料混凝土;桥面铺装采用C30的沥青混凝土;栏杆及人行道为C25混凝土;盖梁,墩柱用C30混凝土;系梁及钻孔灌注桩采用C25混凝土;桥台基础用C20混凝土;桥台台帽用C25混凝土。

2.2.2钢材

预应力钢筋采用ASTMA41697a标准的低松弛的钢绞线(×7)标准型,抗拉强度标准值fpk=1860mPa,抗拉强度设计值

表2 桥上竖曲线(凸、凹)最小半径

图3 中承式拱桥表1 方案比选汇总表

=1260mPa,公称直径12.7mm,公称面

积98.7mm,弹性模量Ep=1.95105mPa;锚

s12.7具采用夹片式群锚。每束七根,一股7钢绞线。

fpd

施工工艺:按后张法施工工艺制作主

(下转75页)

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald31

工 业 技 术

统,便于随时自动监测膨胀压缩机进气天然气温度和组分变化,完善差压—流量可变极限量防喘振控制模式,使喘振极限流量随着转速变化而变化,并留有适当的安全裕度(比喘振流量大5%～10%),实现膨胀压缩机全自动采集数据、快速判定、自动调节,有效防止膨胀压缩机机组的“喘振”发生,也可以避免人为频繁“过速”调节带来的不稳定运行。当然,对于控制器的控制执行时间对压缩机的喘振也有牵连:如控制功能是否完善、执行机构的动作时间以及执行质量等,

(上接31页)

2011 NO.15Science and Technology Innovation Herald科技创新导报一般可采用0.25级、过载能力150%、响应时间短的传感器,消除设备“硬伤”。

我们理论推导出防喘振控制算法,可有效克服温度和组分变化对防喘振控制的影响,这仅仅是进行防喘振控制的关键一步。我们应当结合生产实践,掌握喘振的主要影响因素,采取有效的防喘振控制措施,提高膨胀压缩机抗喘振性能和运行可靠性,尽可能消除喘振带来的巨大危害,实现装置安全、平稳、连续生产,创造良好经济效益。

参考文献

[1]钱锡俊,陈弘.泵和压缩机.石油大学出

版社.

[2]陆德民,张振基,黄步余.石油化工自动

控制手册(第三版).

[3]戴洪球.离心压缩机的喘振及其对策

[J].石油化工设备,1990(2):42～441.

单方混凝土中胶结材料的最低和最高用量。在满足胶结材料最低用量前提下,尽可能降低硅酸盐水泥用量,但应满足硅酸盐水泥最低用量要求。

3.2预应力体系的耐久性设计

3

大大节省工程量。平原地区二级及以下公路特大桥、大桥、中桥平面线形原则上应服从路线走向,桥路综合考虑,尽量将桥轴线保持为直线。4.2纵断面线形

小桥和涵洞处的纵坡应按路线规定进行设计。大中桥桥上纵坡宜不大于4％,桥头引道纵坡宜不大于5％,;位于市镇混合交通繁忙处,桥上纵坡和桥头引道纵坡均应不大于3％,桥头两端引道纵断面线形应与桥上线形相配合。如果桥梁平面线形为曲线,则宜采用大半径曲线(表4.2.4),处理好桥上平纵组合,以利于降低桥头引道填土高度,其基本要求是:平曲线与竖曲线相重合,且平曲线稍长于竖曲线。(如表2）4.3桥面宽度

桥面净空:桥梁人行道、行车道上符合公路建筑限界,保证行车安全的最小空间。桥面净宽:是指桥梁建筑限界的横向宽度,它包括行车道宽度和侧向宽度(二级及以下公路为土路肩宽度减去0.25m)之和。上承式桥梁桥面净空的净高没有限制,故桥面净空即指桥面净宽。桥面宽度:是指桥面宽度与护栏(栏杆、缘石、安全带等)宽度及护栏外侧宽度之和,对于平微区二级路上的特大桥及大桥等造价较高的桥梁,其侧向宽度可适当减小。

城镇附件桥梁桥面宽度可适当加宽,必须设置人行道或非机动车道时,应计入建筑限界范围内。人行道宽度一般为0.75m或1.0m,大于1.0m时按0.5m的倍数递增。非机动车道宽度为1～2.5m。

梁,采用金属波纹管,波纹管内径70mm,外径77mm。2.3相关设计参数

相对湿度为75％。

预应力混凝土结构重度按26kN/m,普通钢筋混凝土重度按25kN/m3计,沥青混凝土重度按23kN/m3计。单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m。2.4结构设计

本设计图中,主梁各部分构造尺寸所对应构件温度为20℃。

桥面板横坡度假定为和桥面横坡度相同,本算例架设为平坡。

本工程采用的预应力材料为高强度钢绞线和精轧螺纹粗钢筋两类,高强度钢绞线采用低松驰型,所有预应力材料应选择锈蚀敏感性较低的材料;预应力管道均采用高密度聚乙烯(HDPE)管成孔,HDPE套管要求具有1MPa的工作承压能力,外径制造误差为套管直径的0.9%并且不大于1mm,最小厚度为2mm;预应力孔道管采用水泥基浆体填充,除主梁精轧螺纹钢筋可采用普通压力灌浆外,其余预应力管道均应采用真空吸(压)浆工艺施工;水泥浆体采用普通硅酸盐水泥、水和外加剂组成,也可加入一定数量的矿物掺合料(但不得含有铝粉)。浆体性能必须达到:水泥浆体的水灰比应控制在0.3～0.4;水泥浆体的泌水率宜控制在2%,泌水应在24h内被吸收;浆体流动度宜控制在14～18s;浆体膨胀率＜5%;初凝时间＞3h,终凝时间＜24h;压浆时浆体温度不超过32℃;预应力锚具的封锚:采用不低于结构混凝土强度80%的细石混凝土封锚,封锚混凝土应为无收缩高性能的,其水胶比≤0.4;封锚混凝土厚度(锚具外缘至封锚面)不小于5cm。

.com.cn. All Rights Reserved.主梁断面;主梁高度1.3m,梁间距2m.

其中预制梁宽度1.60m,翼缘板中间湿接缝宽度0.4m。主梁跨中肋厚0.2m,马蹄宽为0.4m,端部腹板厚度加厚到与马蹄同宽,以满足端部锚具布置和局部应力需要。

横隔梁设置:横隔梁共设置四道,间距6.5m,端横隔梁宽度0.25m,跨中横隔梁宽度0.20m。

桥面铺装:设计总厚度17cm,其中水泥混凝土厚度8cm,沥青混凝土厚度9cm,两者之间加设防水层。

3 桥梁耐久性设计

3.1配制混凝土

选用质量稳定、低水化热和含碱量偏底的水泥,尽可能避免使用早强水泥和C3A含量偏高的水泥;选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净集料。尽可能掺加优质粉煤灰、矿渣等矿物掺合料。尽可能降低拌合水用量,采用高效减水剂;高度重视集料级配与粗骨料粒形要求;限制每立方米混凝土中胶凝材料的最低和最高用量,尽可能减少胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。

本工程采用的混凝土,其配合比应根据不同的结构构件、不同配筋部位、不同设计要求、不同施工方法、不同的环境侵蚀作用、不同的原材料进行设计。同时,应限制

4 桥梁设计实践经验

4.1平面线形

二级及以下公路小桥涵平面布置应服从路线整体线形设计要求,桥梁平面线形必须与桥头引道平面线形相配合。通航河流上桥梁平面线形宜采用大半径曲线(一般宜采用极限最小平曲线半径的4～8倍),以便于桥上平纵组合,降低桥头引道的高度。且要求桥墩(台)沿水流方向的轴线与通航水位水流方向一致,必须斜交时,交角不宜大于5°。山区公路桥涵平面布置服从路线整体线形设计要求,可以减少展线长度、

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald75