談?wù)撝袊?guó)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

時(shí)間:2022-04-17 09:19:00

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談?wù)撝袊?guó)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、引言

從目前我國(guó)的的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況看,在設(shè)計(jì)上普遍存在這樣的現(xiàn)象:設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少;重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài);重視結(jié)構(gòu)的建造而不重視結(jié)構(gòu)的維護(hù)。兇此,在橋梁設(shè)計(jì)中,要充分的考慮到結(jié)構(gòu)是否得當(dāng),還要明確提出橋梁設(shè)計(jì)使用年限的要求。

二、我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系仍不夠完善,尤其在橋梁施工和使用期安全性兩個(gè)方面的問(wèn)題上,仍有很多需要改進(jìn)的地方。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)構(gòu)方案.并采取規(guī)范中所規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。此外,有很多設(shè)計(jì)人員往往只是滿足于規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要,卻總是忽視橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系等,這樣在整個(gè)施工的過(guò)程中就出現(xiàn)了許多人為的錯(cuò)誤,影響了結(jié)構(gòu)的安全性。

三、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式的選擇

(一)鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)常見(jiàn)的薄壁輕型橋臺(tái)主要有:扶壁式、懸臂式、撐墻式等,主要是由帶扶壁的前墻和側(cè)墻以及水平底板構(gòu)成。(二)輕型橋臺(tái)輕型橋臺(tái)臺(tái)身體積較小,多為直立的薄壁墻,兩側(cè)設(shè)有用于擋土的翼墻。在兩橋臺(tái)下部設(shè)置鋼筋混凝土支撐梁.上部結(jié)構(gòu)與橋臺(tái)通過(guò)錨栓連接,構(gòu)成四鉸框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng),保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

(三)埋置式橋臺(tái)埋置式橋臺(tái)又可分為肋板式橋臺(tái)、樁柱式橋臺(tái)和框架式橋臺(tái)。臺(tái)身埋置于錐形護(hù)坡中,大大減小了橋臺(tái)所受的土壓力,橋臺(tái)的體積也相應(yīng)減小。但是片石(或混凝土)作表面防護(hù)的一種永久性設(shè)施,有很多弊端存在,如被洪水沖毀而使臺(tái)身裸露,因此,橋梁設(shè)計(jì)前,必須要進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。

四、橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(一)橋梁下部結(jié)構(gòu)型的選用

l、鋼筋混凝土薄壁墩臺(tái)當(dāng)填土不高,河床窄時(shí).為了.節(jié)省造價(jià),不壓縮河床,可以用靠河較近墩臺(tái)身直立的樁基薄壁墩臺(tái).橋梁構(gòu)成整體的結(jié)構(gòu)框架。

2、埋置式樁柱式橋臺(tái),這種型式橋臺(tái)設(shè)于岸上臺(tái)身埋入錐形護(hù)坡中,采用該型式橋臺(tái),不能過(guò)多地壓縮橋長(zhǎng).以保證路基的穩(wěn)定性。

3、墩臺(tái)的選用首先,減少超靜定個(gè)數(shù),以減少軟基位移對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,還要適當(dāng)加大樁距,減少樁根數(shù):其次,樁底接近基巖表面時(shí),承載力接近設(shè)計(jì)要求;若承載力不夠時(shí),可把樁徑加大再算,盡可能用摩擦樁代替嵌巖柱樁,從而降低施工的難度。

(二)橋梁下部結(jié)構(gòu)

1、蓋梁內(nèi)力的計(jì)算蓋梁內(nèi)力的計(jì)算可以按《墩臺(tái)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中所采用的計(jì)算方式:當(dāng)荷載對(duì)稱布置時(shí),可以按杠桿法計(jì)算;當(dāng)荷載偏心布置時(shí),則可以按偏心壓力法來(lái)計(jì)算,這兩種布載狀況的內(nèi)力均取大值進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。但是這種算法沒(méi)有真正體會(huì)規(guī)范用意,不是各截面最不利狀態(tài)的內(nèi)力計(jì)算,僅僅是兩種布載狀況下的內(nèi)力計(jì)算,因此所算內(nèi)力存在著不安全因素。正確做法是應(yīng)該先畫出各截面內(nèi)力影響線,再對(duì)應(yīng)影響線用杠桿法及偏心法進(jìn)行最不利橫向布載,求出各截面內(nèi)力最大、最小值,然后根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋。

2、橋臺(tái)內(nèi)力的有關(guān)計(jì)算除了橋墩內(nèi)力計(jì)算項(xiàng)目外,橋臺(tái)豎向荷載還要增加土壓力、負(fù)摩阻力、搭板自重等項(xiàng);同時(shí),水平荷載要增加土壓力,其影響復(fù)雜。

(1闞筋混凝土薄壁臺(tái)土壓力計(jì)算軟土地基上帶基樁的薄壁臺(tái)土壓力計(jì)算要按深層考慮:

(2)埋置式橋臺(tái)土壓力計(jì)算土壓力一般是以填土前原地面或沖刷線起算的,要演算土質(zhì),再來(lái)確定是否考慮地面以下臺(tái)后深層土對(duì)樁水平壓力的影響;

(3板對(duì)土壓力影響設(shè)搭板橋臺(tái)還應(yīng)考慮搭板作用后活載土壓力改變對(duì)橋臺(tái)有利的影響;

(4)地震土壓力計(jì)算地震土壓力隨著橋梁等級(jí)的提高而加大;計(jì)算時(shí)不考慮活載作用。

(三)下部結(jié)構(gòu)配筋

1、極限法及容許應(yīng)力法應(yīng)用分析由于現(xiàn)行橋規(guī)將鋼筋混凝土橋原容許應(yīng)力法的彈性狀態(tài)設(shè)計(jì)改按承載極限狀態(tài)設(shè)計(jì),大家對(duì)容許應(yīng)力法有淡漠趨勢(shì)。而實(shí)際上,極限法是在等截面簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)基礎(chǔ)上獲得的,設(shè)計(jì)者需注意根據(jù)實(shí)際情況合理選用,有些方面還必須用容許應(yīng)力法,還有的范圍要受到限制。

2、樁筋及樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

(1)樁筋設(shè)計(jì)目前采用極限法進(jìn)行樁體抗彎筋設(shè)計(jì),但是對(duì)樁體抗裂還沒(méi)有明確要求,說(shuō)法不一,因此,還有待于進(jìn)一步研討。對(duì)于基樁各截面的配筋,從理論上講,應(yīng)根據(jù)樁內(nèi)彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行計(jì)算布置。通常是根據(jù)最大彎矩處進(jìn)行配筋,從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長(zhǎng)位置,減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長(zhǎng)位置。采用這種方式.對(duì)于摩擦灌注樁。樁體受力及節(jié)省工程費(fèi)用等方面來(lái)看都是合理的。首先,節(jié)省大量鋼筋;其次,減少了底部斷樁處理的難度,減少扁擔(dān)樁發(fā)生機(jī)率;再次,鋼筋籠少,受樁長(zhǎng)的變更而變更。

(2)樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)計(jì)算采用的是容許應(yīng)力法,最大豎向力應(yīng)按容許應(yīng)力法要求計(jì)算,不需考慮極限荷載組合系數(shù)。

3、橋臺(tái)配筋注意事項(xiàng)’在老橋橋臺(tái)破壞最多的城市,破壞主要表現(xiàn)在樁基、臺(tái)身、臺(tái)帽、耳墻等開(kāi)裂,尤其是根部裂縫最多。導(dǎo)致出現(xiàn)這種情況是和一些因素有著密切關(guān)系的:

(1)臺(tái)后順橋向水平土壓力對(duì)蓋梁的水平彎矩造成了蓋梁跨中附近側(cè)面豎向裂縫;

(2)蓋梁完工后與混凝土底模分開(kāi),以免增加白重;

(3)橋臺(tái)在土壓力、恒載、活載、梁反推力作用下,使蓋梁發(fā)生扭剪破壞;

(4)橋臺(tái)前移使有縫橋變成無(wú)縫橋,大梁就會(huì)對(duì)橋臺(tái)背墻產(chǎn)生巨大推力去平衡臺(tái)后的土壓力,這兩個(gè)力作用的結(jié)果導(dǎo)致了這樣的情況。

五、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)該注意的一些事項(xiàng)

(一)加強(qiáng)對(duì)疲勞損傷的科學(xué)研究

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載都是動(dòng)荷載,會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力,不僅會(huì)引起結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷.同時(shí)也會(huì)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。橋梁所采用的材料實(shí)際也都存在著許多微小的缺陷,因此,在循環(huán)荷載作用下,這些微缺陷會(huì)逐漸發(fā)展、合并形成損傷。出現(xiàn)的裂紋得不到有效控制,還有可能帶來(lái)更多的隱患。

(二)重視結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題

對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的研究主要從材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度來(lái)進(jìn)行的,長(zhǎng)期以來(lái),人們一直偏重于結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的研究,卻忽視了對(duì)總體構(gòu)造和細(xì)節(jié)處理方面的關(guān)注,在改善橋梁耐久性方面很少有人研究。因此,要努力將結(jié)構(gòu)耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。

(三)積極借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和成果

國(guó)內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)還存在著很多問(wèn)題,包括耐久性、使用性能等,要在短期內(nèi)解決也是比較困難的,因此要借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),以便更好的做好橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

六、結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一系列分析,可以總結(jié)出橋梁設(shè)計(jì)者要善于結(jié)合工程實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,盡量避免主觀經(jīng)驗(yàn)因素對(duì)設(shè)計(jì)的影響,做好橋梁設(shè)計(jì)的細(xì)致工作。