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【摘 要】 基于我国历史发展中桥梁的建设技术基础,加之现代科学技术和桥梁修建的有机融合,我国现阶段的桥梁修建技术已逐渐达到国际先进水平。本文以斜腿刚构桥的施工为工程背景,通过对桥梁进行综合力学分析,并建设施工桥梁模型,对斜腿刚构桥的受力特征进行分析,对刚构桥在结构建设中的影响因素做简要总结,为斜腿刚构桥的施工建设提供参考。
【关键词】 斜腿刚构桥;桥体受力;特征分析
1.桥梁概况
1.1桥梁技术参数
在斜腿刚构桥的搭建中,为有效保障保证桥体整体结构的强度和稳固性,应在桥体架构建设中着重强调桥梁搭建的技术参数,通过桥梁建设中的实际参数和计量参数进行对比,以保证桥梁结构符合搭建要求。通常桥梁建设中的技术参数主要包括桥体跨径,桥宽和荷载等级三部分。跨径的具体数据要视桥梁支座间的距离而定,桥宽的搭建采用7.5+2*1.54m的防护栏杆,为有效实现桥体下部结构的通运,会限制桥下净空大于5.2米。荷载等级说明了桥体承载重物的能力,为保证桥体的正常承重,我国的桥体荷载均采用公路二级结构标准。
1.2桥梁施工主要材料
与房屋的建设方式相似,桥梁的施工也主要采用钢筋浇筑混凝土的搭建方式,而桥梁搭建与房屋建设也存在一定差异。桥梁建设中的不同结构采用不同牌号的混凝土,如桥台台帽主要采用C30的混凝土,桥墩和桥台利用C25牌号的混凝土浇筑等。桥梁建设中的钢筋在应用时也会因材质特性的不同分为普通钢筋和预应力钢筋。普通钢筋是指符合我国国家标准的一级和二级钢筋,预应力钢筋则是指由松弛度低而强度高的预应力钢绞线组成的钢筋结构,通常钢筋强度的为1900MPa,直径为15—15.5mm不等。
1.3桥梁设计要点
在桥梁的上部结构搭建中,要求上部整体结构能够承受正温差26摄氏度,负温差30摄氏度,在此基础上构建21m的支座和35m的桥梁结构。在进行桥梁搭建时,应将箱梁的宽度设定为4.5m,主梁根部梁高和跨中梁高分别为2.3m和1.5m。为有效保证桥梁结构的强度,应将悬臂搭建为长2.2m,厚度为0.45m的结构,桥面的双向横坡坡度为1.45%。在桥台的基础建设中,桩柱的桩基直径设为1.45m,桩基长度和钢筋配置根据桥基建设的实际需求进行调整。
2.斜腿刚构桥分析
2.1斜腿刚构桥模型分析
斜腿刚构桥模型的搭建主要包括桥墩的建设,主梁的搭建以及预应力模拟。斜腿刚构桥的模型搭建,主要采用计算机模型处理软件进行桥梁的搭建模拟。在模型处理过程中,首先利用软件中的结构单元和节点进行桥梁主体结构的搭建。桥体中主梁和桥墩的模拟搭建主要采用三维二节点的模拟单元,通过在单元的节点设定对应的自由度,以此保证桥体结构在负载时能够满足桥梁的舒张需求。自由度的设定包括不同方向上的线性位移和旋转位移,不同位移限制的设定也应满足桥梁的承重需求。
2.2斜腿刚构桥受力计算方法
在斜腿刚构桥的受力计算中,为有效避免不同桥体结构数据间的相互影响,应在结构的受力计算中设立合适的数据参考点,以某一部分的桥体结构受力计算为参考开展对其他结构受力的计算。如在对斜腿刚构桥进行受力计算时,以刚臂单元的受力计算为参考,进而完成对斜腿和主梁的受力计算。为完成斜腿刚构桥中主梁单元的受力计算,通常采用计算空心薄壁箱与主梁受力的方法,通过对主梁进行受力分析,进而更为精确的得出主梁单元的受力大小。在软件模型的受力计算中,主要利用刚性连接和节点的受力计算对斜腿刚构桥进行实际模拟。
2.3斜腿钢构桥受力计算结果
经计算机模拟软件对斜腿刚构桥模型进行受力计算,能够得出桥体中不同结构部位的具体受力数据,对受力数据进行集中计算,可以得出斜腿刚构桥的成桥预应力的数据。成桥预应力数据的具体内容包括桥体混凝土收缩变量,桥梁荷载和支座沉降等,数据内容的不同和计算数据的差异反映了成桥预应力束张拉的程度,不同的预应力束张拉程度需要对应的桥体结构做出一定调整,以保证桥梁受力的合理与安全。
3.斜腿钢构桥的力学性能探究
3.1温度变化对结构受力影响分析
在斜腿钢构桥模型的测试中,28摄氏度的正温度能够使其钢结构的弯矩产生变化,弯矩的增加进一步加大了桥梁截面所受的内力,加之桥梁在正温度的影响下也会对自身产生一定的负荷效应,因此温度变化对斜腿刚构桥结构的影响是比较明显的。从刚构桥的斜腿构造角度分析,斜腿下部的固定端结构使得桥体的超静定结构为9次,伴随着桥体桥孔数的增加,超静定结构的次数也会随之增加,因此在构建斜腿刚构桥过程中,斜腿机构的建设增加了桥孔的数目,这也使得刚构桥更易受到温度的影响而发生结构变化。
3.2基础变化对结构受力影响分析
在对斜腿钢构桥进行基础建设模拟时,通过改变模型构建基础中的数据来对桥体结构变化进模拟测定。在对桥体支座基础的沉降作用进行模拟时,设定沉降指数为0.3mm,环境温度为25摄氏度,经处理后得出桥体的弯矩包络图像。通过对图像中数据进行分析,能够对桥体支座沉降带来的影响进行深入了解。桥体支座的沉降使得斜腿刚构桥的主梁弯矩发生变化,弯矩的变化造成桥体钢筋结构出现裂缝,影响刚构桥的稳定性。外界环境的温度变化使得桥梁的内力进一步增加,这也对桥体结构造成了一定程度的影响。
3.3均布荷载作用下的受力分析
在對斜腿刚构桥进行荷载受力分析时,通常采用二期恒载的计量方法。桥体二期恒载数据的测定主要是对桥体结构中的弯矩和轴力进行计算分析,在桥梁受到荷载压力时,桥梁的承重会通过钢筋混凝土结构转化为支座的承重,在力的转化过程经中,桥体主梁会因受力较大而造成弯矩变化,而斜腿结构的弯矩则因支座的支撑作用而发生较小变化。由于桥体在受到荷载作用力下会对下层的桥体结构产生影响,因此在桥体均布荷载的作用力下会对斜腿构造产生一定的压力,斜腿压力的增加使得其弯矩发生变化,进一步增大斜腿的偏心受压。在支座的作用下,斜腿的偏心受压转化成轴心受压,进而传递到支座结构中,避免对其他桥体结构形成压力。
4.结束语
伴随着斜腿刚构桥斜腿钢结构搭建水平的日渐提升,斜腿钢结构将能够有效抵御温度变化及地基情况等外界因素的影响,在保证钢构桥体的稳定性基础上,进一步实现斜腿刚构桥节约,高效的建设。
参考文献:
[1]杨俊萌.斜腿钢构式桥温度适应力分析[J].福建建筑研究院.2010
[2]郭俊峰.无桥台斜腿钢架桥的研究与应用[D].武汉华中科技大学.2010
[3]郭玉萍.斜腿钢构在跨线桥中的应用[J].河北公路建筑周刊.2009
【关键词】 斜腿刚构桥;桥体受力;特征分析
1.桥梁概况
1.1桥梁技术参数
在斜腿刚构桥的搭建中,为有效保障保证桥体整体结构的强度和稳固性,应在桥体架构建设中着重强调桥梁搭建的技术参数,通过桥梁建设中的实际参数和计量参数进行对比,以保证桥梁结构符合搭建要求。通常桥梁建设中的技术参数主要包括桥体跨径,桥宽和荷载等级三部分。跨径的具体数据要视桥梁支座间的距离而定,桥宽的搭建采用7.5+2*1.54m的防护栏杆,为有效实现桥体下部结构的通运,会限制桥下净空大于5.2米。荷载等级说明了桥体承载重物的能力,为保证桥体的正常承重,我国的桥体荷载均采用公路二级结构标准。
1.2桥梁施工主要材料
与房屋的建设方式相似,桥梁的施工也主要采用钢筋浇筑混凝土的搭建方式,而桥梁搭建与房屋建设也存在一定差异。桥梁建设中的不同结构采用不同牌号的混凝土,如桥台台帽主要采用C30的混凝土,桥墩和桥台利用C25牌号的混凝土浇筑等。桥梁建设中的钢筋在应用时也会因材质特性的不同分为普通钢筋和预应力钢筋。普通钢筋是指符合我国国家标准的一级和二级钢筋,预应力钢筋则是指由松弛度低而强度高的预应力钢绞线组成的钢筋结构,通常钢筋强度的为1900MPa,直径为15—15.5mm不等。
1.3桥梁设计要点
在桥梁的上部结构搭建中,要求上部整体结构能够承受正温差26摄氏度,负温差30摄氏度,在此基础上构建21m的支座和35m的桥梁结构。在进行桥梁搭建时,应将箱梁的宽度设定为4.5m,主梁根部梁高和跨中梁高分别为2.3m和1.5m。为有效保证桥梁结构的强度,应将悬臂搭建为长2.2m,厚度为0.45m的结构,桥面的双向横坡坡度为1.45%。在桥台的基础建设中,桩柱的桩基直径设为1.45m,桩基长度和钢筋配置根据桥基建设的实际需求进行调整。
2.斜腿刚构桥分析
2.1斜腿刚构桥模型分析
斜腿刚构桥模型的搭建主要包括桥墩的建设,主梁的搭建以及预应力模拟。斜腿刚构桥的模型搭建,主要采用计算机模型处理软件进行桥梁的搭建模拟。在模型处理过程中,首先利用软件中的结构单元和节点进行桥梁主体结构的搭建。桥体中主梁和桥墩的模拟搭建主要采用三维二节点的模拟单元,通过在单元的节点设定对应的自由度,以此保证桥体结构在负载时能够满足桥梁的舒张需求。自由度的设定包括不同方向上的线性位移和旋转位移,不同位移限制的设定也应满足桥梁的承重需求。
2.2斜腿刚构桥受力计算方法
在斜腿刚构桥的受力计算中,为有效避免不同桥体结构数据间的相互影响,应在结构的受力计算中设立合适的数据参考点,以某一部分的桥体结构受力计算为参考开展对其他结构受力的计算。如在对斜腿刚构桥进行受力计算时,以刚臂单元的受力计算为参考,进而完成对斜腿和主梁的受力计算。为完成斜腿刚构桥中主梁单元的受力计算,通常采用计算空心薄壁箱与主梁受力的方法,通过对主梁进行受力分析,进而更为精确的得出主梁单元的受力大小。在软件模型的受力计算中,主要利用刚性连接和节点的受力计算对斜腿刚构桥进行实际模拟。
2.3斜腿钢构桥受力计算结果
经计算机模拟软件对斜腿刚构桥模型进行受力计算,能够得出桥体中不同结构部位的具体受力数据,对受力数据进行集中计算,可以得出斜腿刚构桥的成桥预应力的数据。成桥预应力数据的具体内容包括桥体混凝土收缩变量,桥梁荷载和支座沉降等,数据内容的不同和计算数据的差异反映了成桥预应力束张拉的程度,不同的预应力束张拉程度需要对应的桥体结构做出一定调整,以保证桥梁受力的合理与安全。
3.斜腿钢构桥的力学性能探究
3.1温度变化对结构受力影响分析
在斜腿钢构桥模型的测试中,28摄氏度的正温度能够使其钢结构的弯矩产生变化,弯矩的增加进一步加大了桥梁截面所受的内力,加之桥梁在正温度的影响下也会对自身产生一定的负荷效应,因此温度变化对斜腿刚构桥结构的影响是比较明显的。从刚构桥的斜腿构造角度分析,斜腿下部的固定端结构使得桥体的超静定结构为9次,伴随着桥体桥孔数的增加,超静定结构的次数也会随之增加,因此在构建斜腿刚构桥过程中,斜腿机构的建设增加了桥孔的数目,这也使得刚构桥更易受到温度的影响而发生结构变化。
3.2基础变化对结构受力影响分析
在对斜腿钢构桥进行基础建设模拟时,通过改变模型构建基础中的数据来对桥体结构变化进模拟测定。在对桥体支座基础的沉降作用进行模拟时,设定沉降指数为0.3mm,环境温度为25摄氏度,经处理后得出桥体的弯矩包络图像。通过对图像中数据进行分析,能够对桥体支座沉降带来的影响进行深入了解。桥体支座的沉降使得斜腿刚构桥的主梁弯矩发生变化,弯矩的变化造成桥体钢筋结构出现裂缝,影响刚构桥的稳定性。外界环境的温度变化使得桥梁的内力进一步增加,这也对桥体结构造成了一定程度的影响。
3.3均布荷载作用下的受力分析
在對斜腿刚构桥进行荷载受力分析时,通常采用二期恒载的计量方法。桥体二期恒载数据的测定主要是对桥体结构中的弯矩和轴力进行计算分析,在桥梁受到荷载压力时,桥梁的承重会通过钢筋混凝土结构转化为支座的承重,在力的转化过程经中,桥体主梁会因受力较大而造成弯矩变化,而斜腿结构的弯矩则因支座的支撑作用而发生较小变化。由于桥体在受到荷载作用力下会对下层的桥体结构产生影响,因此在桥体均布荷载的作用力下会对斜腿构造产生一定的压力,斜腿压力的增加使得其弯矩发生变化,进一步增大斜腿的偏心受压。在支座的作用下,斜腿的偏心受压转化成轴心受压,进而传递到支座结构中,避免对其他桥体结构形成压力。
4.结束语
伴随着斜腿刚构桥斜腿钢结构搭建水平的日渐提升,斜腿钢结构将能够有效抵御温度变化及地基情况等外界因素的影响,在保证钢构桥体的稳定性基础上,进一步实现斜腿刚构桥节约,高效的建设。
参考文献:
[1]杨俊萌.斜腿钢构式桥温度适应力分析[J].福建建筑研究院.2010
[2]郭俊峰.无桥台斜腿钢架桥的研究与应用[D].武汉华中科技大学.2010
[3]郭玉萍.斜腿钢构在跨线桥中的应用[J].河北公路建筑周刊.2009