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公路配置论文:地方公路配置式桥梁设计诌议

发布于:2015-09-08 12:42:08 来自:道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]
公路配置论文:地方公路配置式桥梁设计诌议

论文栏目:桥梁设计法论文 更新时间:2013-1-18 10:58:53

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作者:张定马 单位:武汉中咨路桥设计研究院有限公司
由于山区高速公路对桥梁结构的美观要求相对较低,除跨越超高沟谷等特殊路段之外,根据经济性比较,常规预制结构的桥梁上部构造均采用技术成熟,施工便捷,吊装重量轻,造价节省的预应力混凝土T梁,先简支后结构连续或刚构体系。桥梁下部构造经济比较高度小于40m的桥墩当桥墩高度小于40m时,桥墩多采用柱式墩。柱式墩根据外形,分为圆柱和方柱。圆柱施工中外观质量容易控制,且与桩基连接方便,施工较方便。截面积相等的方柱和圆柱,方柱与圆柱的抗弯刚度之比为1.05∶1,从受力上看,方柱受力优于圆柱。方柱的缺点是墩柱与桩基之间是通过帽梁连接,增加了工程数量,并且山区地面横坡较陡,帽梁构造增加了边坡不稳定性。因而现在较多的选用圆柱墩,下面就桥墩高度小于40m时,通过不同跨径、不同墩高配不同桩柱尺寸桥梁的造价分析,得到桥梁经济性比较表(以半幅一联桥长计算,桩长考虑沿线地质情况差异后取加权平均值,20m,25m跨径桩长20m,30m,40m跨径桩长22m,均按端承桩计算)。使得其经济性最优。分析结果表明最佳跨径组合为:平均墩高在20m以下时采用20mT梁;平均墩高在20m~25m时采用25mT梁;平均墩高在25m~35m时采用30mT梁;而平均墩高在35m~40m时采用40mT梁。高度大于40m的桥墩一般矮墩设计由强度控制,但是当桥墩高度大于40m时,桥墩须考虑稳定问题。桥墩的稳定从失稳形态上分为面内失稳和面外失稳,从失稳时的平衡状态可分为支点失稳和极值点失稳,从是否考虑材料非线性及几何非线性又分线性失稳和非线性失稳。工程中习惯把线性稳定问题称为一类稳定,把考虑材料非线性和几何非线性稳定问题称为二类稳定。工程中一类稳定系数一般不小于4~5,但是一类稳定是假定构件为理想中心受压杆,实际结构由于施工、制造、安装等误差,很难达到这一理想状态,实际的桥墩轴线可能出现偏差,高墩在水平荷载作用下将产生很大的变形等。故考虑结构的初始缺陷、几何非线性、材料非线性的二类稳定分析更接近真实。因为二类稳定分析的最终状态达到塑性变形而破坏,因此,桥梁结构的二类稳定安全系数与强度安全系数是一致的,按照JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,取荷载系数为1.2,设计强度对应的混凝土安全系数为1.25,结构工作条件系数为0.95,则要求钢筋混凝土结构的整体安全系数不小于1.2×1.25/0.95=1.58,即二类安全系数也要求不小于1.58。按照上述原则,对高度在40m~80m之间的桥墩作稳定性分析(高度大于80m时,一般选用连续刚构桥型)。
一般当路基中心填方高度大于20m时,须做桥梁和路基方案的比较。当地形为“U”形且横向坡度较陡,路基边坡要放较远时,填土运距远,考虑到土方数量及边坡稳定性,此时可采用架桥方案。当地形为收敛较快的“V”形峡谷,且与隧道相近,为消化隧道废方,路基方案比桥梁方案更具有经济性、环保性、安全性。因为废方可以就地消化,有利环保;填方运距很近,经济上占优;“V”形峡谷纵向坡度较陡,场地局限,若架桥,施工难度大。因此,对于填土高度大于20m的路段,应根据地形、地质条件综合比较后决定是否设置桥梁。陡边坡上的桥梁设计山区高速公路地形横坡陡峭,有时候半幅路填方较高,另外半幅路处在浅填或者挖方上。此时就需要半幅路设置桥梁,半幅路设置路基。做路基的部分需要设置挡土墙。桥台由于山区地形、地质的特点,一般横、纵向坡度较陡,岩层较浅,持力层较好。为了能够台前放坡,减少开挖,桥台尽可能采用重力式U形桥台,扩大基础。在地势较平坦、坡度较缓、地质较差的地方,可采用柱式台、肋板台,桩基础。当地势很陡、地质较差,不能采用上述3种桥台的情况,可采用U台配桩基础。U形桥台台后填土高度一般控制在8m以内,柱式台、肋板台台后填土高度分别控制在5m,12m以内。U台应根据地形在横、纵桥向分别设置合理台阶,以减少开挖,节约圬工量。支座设置山区高速公路桥梁桥墩一般较高,考虑山区高速公路纵坡较大,常年温度作用下,上部构造有向下坡移动趋势,增加主梁纵向限位措施,如墩梁固结的方法来防止主梁运营期间纵向滑移。
在分联墩或者较矮的桥墩上设置支座,支座应考虑曲线桥由于扭矩造成的支反力外,还需考虑曲线桥变形引起的变位方向的差异,可以设置盆式支座来满足上述要求,同时盆式支座较板式支座的寿命长,也可避免高墩支座检修的麻烦。伸缩缝的设置曲线桥由温度变化、混凝土收缩、徐变引起的伸缩,会因内外侧梁长不同而不同,造成曲线桥梁比直线桥梁的伸缩量要大。此外,还需考虑长大纵坡下梁体向下坡位移的影响。故曲线、长大纵坡桥梁所选用伸缩缝的伸缩量要比常规桥梁大。以高墩、曲线、大纵坡为特点的山区高速公路装配式桥梁的设计,应充分考虑高墩的稳定性以及曲线、大纵坡给桥梁结构带来的附加力。注意曲线扭矩、大纵坡水平力、弯坡组合下的动态增量对结构的影响。







  • 参考文献:http://www.zhazhi.com/lunwen/sjlw/qlsjflw/38382.html
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这个家伙什么也没有留下。。。

桥梁工程

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桥型方案分析根据前述设计条件,跨越黄河的主桥孔跨布置可采用单跨、双跨、三跨或者四跨布置。结合通航条件及水中墩的布设,主跨跨径在70m~150m,这样满足功能、景观要求且结构合理的桥型方案主要有拱桥、悬索桥、斜拉桥、桁架桥和连续梁桥等。和两岸大尺度的空间环境和以及林立的高层建筑群相比,桥位处300m左右的黄河河道并不显得宽阔和突出,方案设计的重点应表现桥梁对两岸的连接以及这一连接过程的丰富表现。下面结合具体桥型展开设计构思。对于悬索桥、斜拉桥而言,由于桥位处黄河河道宽度有限,即便是不考虑经济因素,采用较大跨度一跨过河的方案,也很难有高大的桥塔和舒展的索面布置,很难表现出良好的景观效果。另外,对于距离相对较远的其他视点场,悬索桥和斜拉桥的缆索系统将不再醒目,剩下的只有塔柱和梁的侧面被关注,梁与塔由于没有缆索的连接而显的突兀。综合以上分析可以认为,斜拉桥和悬索桥在此不是一个合适的选择。拱桥也存在和上述斜拉桥、悬索桥方案类似的问题,一方面会对北岸的背景环境造成一定的干涉,另一方面,由于桥位下游不远的雁滩桥已经以其鲜艳的拱式造型给人以深刻印象,因此同在视域范围内的中心滩桥为避免桥型雷同、不宜再选择拱桥方案。桁架桥和梁桥强调水平方向的连续,强调两岸的连接,不会对背景环境造成影响,和上下游已建的中立桥和雁滩桥桥型也不冲突,是比较适合的桥型。但传统的梁桥和桁架桥由于景观效果一般,中心滩桥若采用此类桥型,需结合功能需求,注重景观效果的大幅提升。从交通需求的角度看,本次桥梁方案需同时考虑两岸滨河交通的沟通需求以及较大区域范围内中远距离快速交通过河的需求,需要同时关注通航净空、泄洪要求以及城市桥梁慢行交通系统对纵坡等诸多功能的需求。为了满足以上交通需求,往往需要设置众多的匝道和具有相当高度的梯坡道,这样的设计,不仅总的投资和占地规模大而且慢行交通系统过桥也不方便。基于以上考虑,本次方案设计经过多次优化,提出了双层桥的构思,用上层桥面配合引桥满足中远距离快速交通的过河要求,用下层桥面配合两岸滨河路完成近端机动车、非机动车和人行交通的过江要求,很好的解决了上述相关问题和矛盾。从双层桥的角度,桁架桥是比较理想的桥型。本次方案设计针对桁架桥的特点,集中精力,进行了深入的景观研究和造型优化,推出双层钢桁架连续梁方案作为唯一推荐方案,桥梁总体布置根据规划的黄河大桥桥位,结合本次方案研究的结果,工程范围北起B407#路,南至S612#路,全长1054.48m。高架层起迄里程为k0+073.21~k0+937.21,全长864m,其中在k0+405~k0+745段布设主桥,两端为引桥和引道工程。上层桥在起终点处分别与B407#路、S612#路平面交叉,中间相继跨越北滨河路、B403#路、黄河、南滨河路。下层桥及道路分别与B407#路、北滨河路、B403#路、南滨河路、S612#路平面交叉,在B403#路、南滨河路之间位于主桥下层跨越黄河。除主线工程与北滨河路、B403#路、南滨河路采取分离式立交外,其余均为平面交叉。平面设计平面设计原则(1)线形设计必须满足相应道路设计车速的规范要求。(2)线形设计流畅、避免不良线形组合,确保行车安全舒适。(3)主线线形服从路网总体规划要求,保证主线交通的连续性。(4)交通流量大的主要交通流向尽可能采取较高的线形标准,次要交通流向可采取较低的线形标准。(5)在对工程量影响不大的情况下,尽可能采取较高的线形设计标准,以提高整体交通运行质量。

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