高烈度地震区深水大跨连续刚构桥梁的结构体系研究

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  摘要:如今,连续刚构桥得到了广泛的应用,其跨径越来越大,这对桥梁设计提出了更高的要求,必须根据工程实际情况,做好桥梁设计与分析,以保证桥梁的设计和施工质量。
  关键词:高烈度地震区;连续刚构;结构体系
  引言
  进入21世纪,我国在注重经济发展的同时更加注重提高我国科学技术水平,进而在一定程度上使得我国各项事业都处于发展变革的重要性阶段。其中,在现代桥梁建设过程中,连续刚构桥的出现为现代桥梁建设提供了有力技术支持。
  1大跨度连续刚构桥的主要特点
  (1)在结构上,主梁连续和墩梁固结,这样能在采用连续梁时省略伸缩缝的设计与施工,保证行车平顺性,并在采用T形刚构时省略支座的设计与施工,为施工提供便利,提高顺桥向与横桥向的刚度,满足跨径方面的要求。基于此,其是现阶段预应力桥梁最先考虑的桥型。(2)采用柔性桥墩,能良好适应因为预应力的施加和混凝土发生收缩徐变造成的纵向位移,另外,为进一步减少水平方向的位移,可通过设置水平方向抗推刚度相对较小的墩身构造设置实现。如果需要从山沟和河谷地形上跨越,则可单薄壁柔性高墩连续刚构;如果桥梁的跨径很大,但墩高较小,则为了提高墩身柔性,可设置双薄壁墩,另外,对双薄壁墩而言,还能减小墩顶处负弯矩。(3)在连续刚构桥中,结构内力分布较为合理,通过对墩身刚度的适当选择,能减小主梁结构中的弯矩,这对跨径的增大十分有利。相较于连续梁结构,当受到可变荷载的持续作用时,连续刚构不会产生很大正弯矩,但两者的负弯矩没有太大差别;受永久荷载作用后,两者弯矩将保持接近。对墩梁予以固结,能节省很多支座方面的费用,并减少墩身和基础施工的工程量,实现对结构受力性能的有效改善,每个柔性墩均按照实际刚度比进行水平力的分配。
  2大跨连续刚构桥梁的结构体系设计
  第一,上部结构设计,使用专门的软件进行上部结构分析,对于主梁单元长度,以施工节段具体划分形式来确定,通常为3~4m,施工中使用90t的挂篮。主梁混凝土的强度等级为C55,待桥梁下部结构施工完成后,于墩身托架对0号块进行浇筑,而其他块件都采用挂篮进行悬臂浇筑,保证浇筑的对称性,同时对各个阶段的预应力束进行张拉,达到最大悬臂;最后进行合龙,合龙的顺序为先对边跨进行合龙,再对中跨进行合龙。第二,下部结构。对下部结构进行分析计算时,可分成以下2个部分:(1)在最大悬臂状态若挂篮出现坠落,将在墩顶产生一定拉应力,特别是高墩施工中应采取有效安全措施保证挂篮整体安全性;(2)若桥梁从峡谷上跨越,或处在江面上,还要对风荷载计算给予高度重视,充分考虑风荷载具有的多变性及其对应的加载方式。
  3大跨连续刚构桥梁的结构体系设计策略
  3.1做好温度监测
  温度监测分为温度梯度监测、合龙温度监测和应力监测处温度监测三个方面。为确保应变传感器和应力传感器温度修正的精确性,采取的温度梯度和应力处温度监测具体针对施工过程中的极端温度季节,在高温和低温期间连续2周按2小时间隔观测混凝土表面与体内温度分布状况,对数据进行回归,掌握体内外温度变化规律,并在应力监测处混凝土应力测试仪器也同时采集数据,以便对应变传感器和应力传感器及时有效地进行温度修正。为确保顺利合龙进行合龙温度监测,是在拟合龙前2-3周,每隔2小时对环境温度进行跟踪监测,总结规律,合理确定最佳合龙时段。
  3.2加强工作人员质量监督监督力度
  在现如今连续刚构桥实际建设过程中,单一仅仅靠制定质量监督制度是远远不够的,在实际建设过程中更应该加强工作人员的质量监督力度,进而在一定程度上使得连续刚构桥质量得到有效保证,为现代钱粮建设提供有效保障,主要包括以下几个方面:①加强对连续刚构桥建设过程中细小环节的监督力度,在连续刚构桥实际建设过程中,相关监督人员在实际工作过程中只是加强对关键环节的监督力度,而对于细小环节的监督力度不足,但是细小环节在实际连续刚构桥实际建设过程中也发挥着重要的作用,任何一个环节出现疏漏都有可能造成连续刚构桥出现各种质量和安全问题。②组建一支强有力的监督队伍,在传统连续刚构桥实际建设过程中,监督工作人员对整体工作进度和质量的提高有着重要的作用,因此在现如今企业实际发展过程中应该选拔一支掌握一定专业知识技能、实践经验较为丰富、责任心意识较强的监督人员,在一定程度上使的监督工作人员在实际工作中能够认真监督施工工作人员的工作进度和工作步骤,防止各种包庇疏漏现象出现。③应该加强对连续刚构桥建设过程中混凝土浇筑质量的监控,在实际施工过程中,监督工作人员应该加强对混凝土施工材料的选用和材料配合比的监督,进而在一定程度上使得连续刚构桥实际建设过程中质量能够得到有效提高。同时,应该加强对混凝土浇筑处理次数的监督,在实际浇筑过程中应该采用两次浇筑,进而在一定程度上才能有效提高刚构桥施工质量和安全。
  3.3做好施工质量控制
  大跨连续刚构桥,施工方式多采用悬臂浇筑的方式进行,在桥墩施工过程中结构稳定性较差,对施工荷载的反应较为敏感。下拖特大桥处在山区沟谷地形,施工过程中也容易受到风力的作用,其风速、风向以及空间分布变得较为复杂。因此,对下拖特大桥的施工阶段以及成桥阶段进行稳定性分析就显得尤为重要,同时由于库区蓄水后,桥梁所处环境发生变化,也应考虑库区蓄水后对桥梁重新进行稳定性计算,分别计算该桥的稳定性,以保障准确性。
  3.4做好预应力检测
  连续刚构桥实际建设过程中,应该加强对预应力检测,在传统连续刚构桥实际建设过程中,经常会由于均匀度和同断面均匀度不同,进而在一定程度上会导致各种各样的安全性问题出现,进而使得连续刚构桥无法真正发挥其积极效应。因此,在现如今我国连续刚构桥实际建设过程中,更应该加强相关工作人员对于连续刚构桥预应力检测力度,进而在一定程度上促进各项指标在相对安全的指标内进行,有效提高其均匀力度。
  3.5加强竖向预应力质量控制
  竖向预应力筋张拉力失效最主要的原因是第一次初张拉没有到位。对此,最直接且有效的方法為制订有效检测方式与标准,测试原理为:在没有张拉力的情况下,螺母和竖向预应力筋处在松动的状态;当张拉力增大时,螺母段和竖向预应力筋将变紧,使抗弯刚度增加;当抗弯刚度不同时,自振频率也有所不同;当张拉力相同时,不论外露长度是否变化或如何变化,锚固区中的钢筋和螺母之间的咬合程度均相同。
  结束语
  综上所述,连续刚构凭借受力合理和施工便利等优势在我国得到越来越广泛的应用,成为首选桥形之一。而为了发挥这种桥形在后续施工与运营中具有的特征优势,需要以切实做好桥梁设计与设计分析为前提,并根据分析的结果,对桥梁设计方案进行适当的改进。
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