公路框構橋設計研究探討

1、<p>　　公路框構橋設計研究探討</p><p>　　摘 要：本文作者結合工程實例，對框構橋其進行了結構計算和設計，供同行人員參考。 </p><p>　　關鍵詞：公路，框構橋設計，載荷 </p><p>　　中圖分類號：F540.3 文獻標識碼：A </p><p>　　某規(guī)劃路下穿通過高速公路，設置框構橋，交角105°

2、;，按其要求預留機動車道及非機動車道，其正斷面圖如圖 1 所示: </p><p>　　圖 1 框構橋結構圖 </p><p>　　當斜交角在 0° ～ 15°時，可按正交框架進行計算，此時可以把框架簡化為一平面結構，用梁單元分析，以斜跨長作為框架跨度，立墻的尺寸也以斜面尺寸作為計算厚度。 </p><p><b>　　一、荷載 <

3、;/b></p><p>　　1、結構重力( 包括結構附加重力)按結構構件設計尺寸與材料的重力密度計算確定，框構本身及鋼筋混凝土鋪裝混凝土重力密度取26kN/ m3，瀝青混凝土鋪裝重力密度取 24kN/m3。 </p><p>　　2、土的重力及土側壓力 </p><p>　　框構外側填土對邊墻的側壓力可按靜土壓力按公式 Ej=( 1－sinφ)γH2計算，其

4、中 φ 為土的內摩擦角，γ 為土的重力密度，H 為填土頂面至基底的高度?？驑媰忍钔翆Φ装宓闹亓Γ鶕?jù)邊孔與中孔的填土高度計算。 </p><p>　　3、規(guī)劃路汽車對底板的作用 </p><p>　　等代為均布土層厚度 h( m) 計算: 底板面積，γ 為土的重力密度，∑G 為在底板范圍面積內所布置的車道荷載及人群荷載。 </p><p><b>　　4、

5、汽車荷載 </b></p><p>　　采用公路—Ⅰ級并考慮橫向分布系數(shù)的影響。 </p><p><b>　　5、汽車沖擊力 </b></p><p>　　通過沖擊系數(shù)考慮。 </p><p>　　6、臺后車輛引起的土側壓力 </p><p>　　臺后搭板及搭板上布置車輛荷載對土的壓

6、力引起的對邊墻的壓力也通過等代土層計算。 </p><p><b>　　7、汽車制動力 </b></p><p>　　一個設計車道由汽車荷載產生的制動力標準值按車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10% 計算，但公路—Ⅰ級汽車荷載的制動力標準值不得小于 165kN。 </p><p>　　8、溫度( 均勻溫度和梯度溫度) 作用 </p

7、><p>　　按施工溫度 15℃ 考慮，均勻升溫 19℃，降溫38℃ 計算。梯度溫度引起的效應，可采用豎向溫度梯度曲線計算。正溫差: T1 = 14℃，T2 = 5． 5℃; 反溫差:T1 = － 7℃ ，T2 = － 2． 75℃ 。 </p><p>　　9、邊界條件的選用 </p><p>　　對底板進行約束，假定基礎底面任何一點的基底壓力 P( s) 與該點的沉

8、降 s 成正比，即 P( s) = Ks，式中比例系數(shù) K 稱為基床系數(shù)。基床系數(shù)的選取根據(jù)設計工程的地質報告，參照規(guī)范進行選取。 </p><p>　　二、結果分析及設計 </p><p><b>　　1、受力主筋 </b></p><p>　　根據(jù)計算結果，應重點核查結構的關鍵斷面的抗彎承載力、受壓區(qū)高度、配筋率及裂縫寬度。 </p&

9、gt;<p>　　考慮到荷載有向支撐間最短距離傳遞的趨勢，故在板頂負彎矩區(qū)布置垂直與豎向支撐墻體的加強鋼筋。板頂、底及立柱的主筋配置方式應按照骨架型式配筋，板內主筋深入立墻內，同樣立墻內主筋伸入板內，一方面起到抵抗角隅處彎矩的作用，另一方面封閉式的骨架有利于斜交框構橋的抗扭。 </p><p><b>　　2、橫向配筋率 </b></p><p>　　考

10、慮到計算中為考慮橫橋向受力情況及框構橋容易產生豎向及順橋向裂縫，故應加強框構橋橫向配筋。 </p><p>　　3、角隅及鈍角處鋼筋加強 </p><p>　　角隅處受力復雜，彎矩較大，應采取必要措施防止開裂。 </p><p>　　圖2 角隅加強鋼筋網(wǎng)布置圖 </p><p>　　鈍角范圍內會產生較大的彎矩和扭矩，應在此范圍內的橋面鋪裝內布

11、置垂直于鈍角平分線的加強鋼筋。 </p><p><b>　　4、防裂鋼筋網(wǎng) </b></p><p>　　考慮到框構角隅外及框構內可視范圍鋼筋保護層較大，超靜定結構受力復雜，容易開裂的情況，故在這些部位設置 Φ6 鋼筋網(wǎng)，同時滿足了美觀及耐久性的要求。 </p><p>　　圖3 鋼筋網(wǎng)布置圖 </p><p><

12、;b>　　三、注意事項 </b></p><p>　　1、框構澆注的水化熱 </p><p>　　框構橋混凝土澆注體積大，施工時易產生大量水化熱，必須采取有效措施降低混凝土的最高溫度和最大溫差。采用低水化熱的水泥，合理的配合比，降低混凝土的水化熱，必要時可以摻入外加劑。混凝土澆注時采用有效的降溫措施，如管道水冷方式。 </p><p>　　混凝土應

13、按一定厚度、順序和方向進行合理的分層分塊澆注，同時分層后每層必須設置冷卻水管。混凝土澆注和養(yǎng)生時必須采用外保溫內降溫的施工養(yǎng)護措施。施工過程必須進行溫度監(jiān)控，以保證混凝土的澆注質量并隨時觀測混凝土的溫度及應力。 </p><p>　　施工時可在幾個分塊區(qū)設置溫度傳感器，并同時檢測大氣溫度、混凝土澆注溫度、各冷卻水管進、出口溫度。同時可在幾個分塊區(qū)的分層中預埋應變計，檢測在溫度變化較大時觀測混凝土的溫度應力變化。

14、</p><p><b>　　2、收縮徐變 </b></p><p>　　為減小水化熱及混凝土收縮徐變，混凝土配置時應嚴格控制水泥用量不超過 350kg/m3，水灰比控制在 0． 45 以下。由于受施工條件制約，框架的澆注可能需要很長時間，所以施工時應盡可能延長混凝土的初凝時間，可在混凝土中添入緩凝劑。 </p><p><b>　　

15、3、施工順序 </b></p><p>　　框構混凝土的澆注應按底板、墻身、頂板的順序進行，為避免混凝土收縮和徐變導致接縫處的縱向開裂，施工中應避免同一部位分兩次澆注混凝土施工形式。混凝土應振搗均勻，防止漏振或過振?；炷翝沧⑼瓿珊髴⒁怵B(yǎng)生，特別要注意混凝土的濕潤養(yǎng)護。 </p><p><b>　　4、地基的問題 </b></p><

16、;p>　　框構橋為超靜定結構，不得設置在軟土地基上，設計時應根據(jù)實際地質條件認真選用基床系數(shù)?？紤]到地基的剛度對框構橋內力分布有較大的影響，計算時應選取不利條件進行計算。同時在設計時應在框構橋底部鋪設 20 ～30cm 素混凝土及 30 ～40cm碎石墊層以保證地基的整體受力。針對不同的地質條件，對基底承載力進行檢算，采取合理的地基加固處理措施( 如換填、水泥攪拌樁、粉噴樁、旋噴樁等) ，地基處理后的復核地基承載力應滿足框構橋基底

17、承載力要求。 </p><p><b>　　5、排水的問題 </b></p><p>　　對框構橋進行水文計算，確定設計流量，結合市政排水系統(tǒng)，采取合理的機械排水方法，將積水及時排除，避免因下雨引起橋下積水。 </p><p><b>　　6、施工工藝 </b></p><p>　　應按一定厚度、順

18、序和方向進行合理的分層分塊澆注混凝土，各分塊的平均面積不宜小于 50m2，高度不宜超高 2m，同時分層后每層必須設置冷卻水管。上下鄰層混凝土的豎向接縫應錯開位置做成企口。自高處向模板內傾卸混凝土時，為防止混凝土離析，高度不應超過 2m，當高度超過 2m 時，應設置串筒、溜管等設施。 </p><p>　　框構混凝土的澆注應按底板、墻身、頂板的順序進行，為避免混凝土收縮和徐變導致接縫處的縱向開裂，施工中應避免同一部

19、位分兩次澆注混凝土施工形式?；炷翍駬v均勻，防止漏振或過振。混凝土澆注完成后應注意養(yǎng)生，特別要注意混凝土的濕潤養(yǎng)護。 </p><p>　　臺后填筑應采用級配良好的透水性礫料，要求礫料的壓實系數(shù)必須達到 0． 98 以上，填筑范圍為從邊墻與天然地面線后 2m，按 1 ∶ 1 坡率延至路基頂面； 臺后基坑回填亦要求采用透水性礫料，壓實系數(shù)不小于 0． 93。 </p><p>　　7、其他

20、應注意的問題 </p><p>　　為防止跳車現(xiàn)象，應做搭板，搭板在橋臺牛腿上的錨栓鋼筋伸入搭板部分應采用塑料套筒等方式進行失效處理，同時搭板與框架之間應預留 2cm 的縫，縫間填塞油毛氈等彈性材料，以利于框架變形。地質勘查應探明地下水位，采用合理降水措施，設計過程中應結合抽水試驗的參數(shù)進行水力影響半徑計算，根據(jù)計算結果采取可行、有效的解決方案。另外，應盡量避開雨季施工。 </p><p>

21、;　　勘察過程中要探明各種地下管線，結合收集的資料進行核對，確保鉆探及施工過程中不挖斷、破壞管線；施工過程中要對各種管線進行合理的排遷過渡。 </p><p><b>　　四、結語 </b></p><p>　　框構橋外觀輕巧，造型美觀，建筑高度較低，整體性好，角度不大時對地基承載力要求較低，對土基沉降適應性較強。隨著高速公路的發(fā)展，框構橋型式逐漸被采用。 </