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小半径曲线钢混凝土组合梁的设计计算分析

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・160・ 第39卷第6期 2 0 1 3年2月 SHANXI ARCHITECTURE 山 西 建 筑 V0】.39 No.6 Feb. 2013 文章编号:1009—6825(2013)06—0160—04 小半径曲线钢混凝土组合梁的设计计算分析 张 为 e北京市市政工程设计研究总院,北京100000) 摘要:以某立交的平曲线半径60 rfl的一联钢混凝土组合梁为例,详细介绍了小半径曲线钢混凝土组合梁的设计及计算分析,指 出对该类桥型的设计计算应从构造、计算方面充分考虑弯桥效应,并建议采用空间建模分析其受力情况,以便及时采取措施,将扭 转带来的不利影响控制在规范允许的安全范围。 关键词:钢混凝土组合梁,曲线桥,弯桥效应,构造措施 中图分类号:U442.5 文献标识码:A 0引言 曲线桥在城市立交中大量应用,尤其是小半径的曲线桥由于 2.1 技术标准 1)桥梁机动车道荷载标准:城一A级;验算荷载:公路一 I级。2)桥梁设计基准期:100年。3)公路桥涵设计安全等级:一 其弯桥效应十分明显,在设计和施工中均应引起足够重视,而钢 混凝土组合梁由于其特殊的构造,与常规的混凝土梁弯桥效应存 级。4)道路性质:城市快速路立交桥梁匝道,设计车速为40 km/h。 在较大差异,本文以某立交的平曲线半径60 m的一联钢混凝土 5)设计纵向不均匀沉降5 mm。6)地震基本烈度:该拟建场地抗 组合梁为例,介绍其结构设计和计算分析。 震设防烈度为7度,地震动峰值基本加速度0.1Og。7)桥面宽度: A匝道0.75 m+8 m+0.75 m,全宽9.5 m。8)道路要素:道路横 1 工程概况 平曲线半径60 m,纵坡:一3.714%。 为保证施工期间对桥下现况交通和其他道路通行及桥下污 坡从4%~2%,水处理站影响降低到最低程度,深圳市樟树布立交A匝道(A6号 2.2墩~A9号墩)主梁结构形式采用钢一混凝土组合连续梁(见图 1),一联桥梁面积共计1 197 m 。 结构设计 1)总体设计。A6号~A9号墩主梁采用钢一混凝土组合梁, 主梁梁高2.30 m,其中预制钢箱高度1.85 m,现浇桥面板厚 0.28 m一0.45 In。桥梁中线处分孔为第一联37 m+52 m+37 m= 126 m。横向为单箱双室断面,箱室全宽9.50 m,底板宽5.50 m, 外悬臂2.00 m。钢箱底板水平,腹板高度不同,桥面横坡由腹板 高度变化形成。共分6个制作段工厂预制,现场在各制作段接口 处设临时墩,钢箱制作段现场吊装就位,高强螺栓栓接,组合梁总 体安装见图2。具体剖面图见图3(由于A6号一A9号墩制作段 上跨现况污水处理站,并从主线桥下下穿,受桥下场地,需要 主线桥z7号墩处墩柱待立交A6号一A9号墩D制作段吊装完毕 后施工,为制作段吊装预留场地,具体施工方案需与此处主线桥 施工方案综合考虑,待设计院核算通过后方可实施)。 2)减小弯桥效应构造措施。为减小全桥的弯桥效应,防止边 支座发生脱空现象,从构造设计上采取以下措施:a.中墩采用双 柱支撑,并采用墩梁固接体系。b.边支座采用HLPZ一4 000 kN—DX 抗拉支座,要求承载力4 000 kN,拉力800 kN,纵向活动。C.边支 图1桥梁平面布置图 座曲线外侧钢箱内3 m桥长范围填充混凝土配重。d.边支座钢 2桥梁设计 箱腹板外侧加设25 am宽,增加边支座横向间距,提高全桥抗扭能 The application of comprehensive advance geology prediction in Sandu tunnel karst section SHI You-hai REN Chang-zhen (Guiyang—Guangzhou Hea幽uane ̄,China Railway Tunnel Group Limited Company,Duyun 558000,China) Abstract:Combining with the construction example of DK135+508~DK135+408 karst section of Guiyang—Guangzhou railway Sandu tunnel,in order to detect the karst situation,comprehensive application of TSP203 seismic wave method,geological radar method,infrared water exploration method,advance horizontal boring and deepened hole and other prediction methods.After the site construction revealed,the actual situation of surrounding rock agreed with well with forecast results,in this section,the detection and karst constuctrion scheme both played very important role,guaranteed the construction safety of Sandu tunnel through this karst water—rich region. Key words:geological forecast,tunnel,karst,application 收稿日期:2012—12—12 作者简介:张为(1980一),男,硕士,工程师 爹 ; 荦 张为:小半径曲线钢混凝土组合梁的设计计算分析 ・161・ 力。e.桥面板预应力避免采用通长钢束,以减小预应力横桥向的 湿重,边支座处钢箱平曲线外侧钢屑混凝土配重。b.形成桥面 分力造成的主梁扭转。f.较直线梁桥适当增加梁高(本桥较同等 板,张拉桥面板短束。C.施工桥面铺装及安装栏杆,拆除全部临 跨径直线钢混凝土组合梁增加梁高20 cm),提高主梁截面的抗扭 时支架。d.使用阶段。6)支承形式。中墩为双柱式,A7,A8墩采 惯矩。 用墩梁固结,A6,A9墩采用抗拉支座。7)钢束配置。墩顶桥面板 配84丝钢束(体内束)30根,分为6种类型:第1种7根为单端张 拉,第2种7根为单端张拉,第3种6根为单端张拉,第4种6根 为单端张拉,第5种7根为单端张拉,第6种7根为单端张拉。张 拉控制应力1 302 MPa(0.7Q )。8)计算横断面见图4。 3计算参数及模型 3.1 计算参数 1)材料:桥面板C50混凝土,钢材Q345qC。2)计算荷载:a. 活载:城一A级,双车道。b.恒载:横隔板及加劲肋重量:由钢材 2计算模型 料容重增加25%计入。边墩支座处曲线外侧箱室混凝土配重: 3.1采用空间计算双主梁模型,即桥面板和钢箱分别建立主梁单 1.8×2.75×25=118.8 kN/m。3)温度:采用主梁上下缘温差,升 温l5℃,降温一18 。4)荷载组合:a.LCB1:恒载;b.1 ̄B2:恒载+ 元,桥面板和钢箱节点采用主从节点方式(刚性连接)连接,支座 弹性支承刚度按 汽车;C.LCB3:恒载+汽车+升温+支座沉降;d.LCB4:恒载+汽 采用空间弹簧单元模拟,墩底采用节点弹性支承,le程序根据地勘报告数据计算(见表1)。临时支架采用节点 车+降温+支座沉降。5)施工阶段:a.墩柱完成,吊装分段钢梁, 照pi见表2)。 形成对应永久支撑和临时支撑,浇筑桥面板、钢箱混凝土填充段 弹性支承(相当于施加一竖向弹簧和横桥向转动弹簧,5021 945(制作 A) 5 5 21 990(制作段B / 5 . 5d  ̄50,3 000  13 250I.4 500_l_4 500 l1_4 500 2 4 l70 1l4 170_4 160 I 51 Ox2.4 500 l l9( 0 广。千量 ’ 1’ l’ r I’ l’ 一l LI 一 _上 墩中线/ J 1 I平曲磊 侧箱室填混凝土配重 37 o00 《 l 1. I. 1 l i 鞠 C5( 无收缩混凝土/ I6 墩梁固接 I I2 I3 4 5 5 } 1 3 83024 990(制作段C) 5 :5 25 990(制作段 1 5 _1_3 830 lI l3 830 I 3 830 ll l3 830_l_3 850 lI西 4 375_I_4 375_I_4 375_1_4 375 I1 5po 3 5001I =寓 n l I l l I 8 .1 I 9 4 l 4 52 0o0 l C50无收缩混凝土/ 墩梁固接 临时墩中线 l4 1 3 18 990(制作段E) l 1堕堕塑生堡 1 2 1 5I 5 11 945(制作段F) 4 250。4 250.4 250.4 250 1 0t ̄0x24 000.2 750 3 000 .盯 晷 噬 1 I I l I l  ll l l  慧 l圭旦 C50无收缩混凝土 墩中线 37 ooo垩些堑 堕至 注1)图中尺寸单位均为nlm;2)所有钢板均采用Q345qC钢,满足国家标准<桥梁用结构钢》;3)各制作段接口处均设临时支架,要求支 架沉降值小于10mm:4)垫板与底(顶)板连接面处应磨光,并与底(顶)板密贴,5)全桥纵向加劲肋连成一体,接头要求为I级对接 焊缝:6)边墩支座处桥梁平曲线外侧箱室填素混凝土,填充高度1.8 IT. 图2钢混凝土组合梁总体安装图 表1 边墩抗拉支座弹簧单元模拟各向刚度表 l墩柱号 }A6/A9 竖向刚度 kN・m 横桥向刚度 kN・In 顺桥向刚度 kN・m 绕竖向转动刚度 kN・m/rad 绕横桥向转动刚度 kN・m/rad 绕顺桥向转动刚度 kN・m/tad 3.O3E+o6 1.O0E—Ol 1.00E—O1 9.10E+05 9.1OE+05 4.10E+04 表2墩底弹性支承各向刚度表 l l 竖向刚度 kN・J玎 横桥向刚度 kN・111 顺桥向刚度 kN・m 绕竖向转动刚度 kN・m/rad 绕横桥向转动刚度 kN・m/rad 绕顺桥向转动刚度 kN・m/rad l 1.906E6 3.98E5 3.98E5 1.2|2E7 1.22E7 1.22E7 ・ 考虑由于弯桥效应桥梁中线两侧恒载不等,以均布扭矩加以 算公式: = 弥补,经计算每延米附加扭矩钢箱为0.334 kN・m,桥面板为 0.58 kN・1'1'1。 ,将钢箱截面的抗扭刚度调整为实际抗 扭刚度。 由于双主梁模型最终成桥阶段的抗扭刚度程序计算为桥面 桥面板混凝土的收缩徐变函数按照JTG 62-2004公路钢筋混 强度函数按照CEB—FIP(欧洲混凝土委 板和开口钢箱的代数和,实际情况应该是最终成桥阶段桥面板和 凝土及预应力混凝土桥涵, 钢箱组成一闭口箱形截面,根据封闭薄壁箱形截面的抗扭刚度计 员会与国际预应力混凝土协会规范)。・162・ 第39卷第6期 2 0 1 3年2月 南(桥梁平曲线内钡9) ——一山 西 建 ! ——.巨 2.. .2 142.609 1 588 ! 艘. 09 2 142.6o9 1 588 鸯丰 。 『钢模板 埘m… 号槽钢 lI H ._ 1 630 2505 500/2=2 750.I I呻r 一 5 50012:2 750 250 l 63O ,.! 山 兰750 . 5 500/2=2 750.1 880 半4--4剖面图(1:50} .I--I剖面图(1:50) 半3—3剖面图(1:50) 南(桥梁平曲线内侧) ! .受 —— l42 ! 2 142.60q 1 588 1 .c! 9 260 422l42 . 2 1.609 1 588 莺士 := 一.一是于 — 蛆 f ‘ I‘ ; ■ .— f ]80.T 横隔板剪力钉 蹿 —l 模板 = k — 一 I l’rr l l^ 1 880 1 5 500/2=2 750 5 500/2:2 750 1.1 RRO 4 0q/ 2=21 750 5 050/2=2 750 1: [80 半6__6剖面图f 1:50) 一 半5—5剖面图(1:50) 筑 4计算结果 1)支座反力。 边支座最不利荷载工况最小反力为246 kN见图5。 ,图3具体剖面图 2)墩柱内力。 墩柱最不利荷载组合顺桥向最大弯距2 972 kN.m横桥向 ,最大弯距1 327 kN・m,见图6。 MIDAS,civil 9 260 260 260 260 260 卜———— 9xl80=1 620 竖 Q § Q f..卜———— 9x180=1 620 BEAM DIAGRAM 一{.379033;98。e+o003 — 10 16 6 )0 。 。 I 8TI l +一。 。。 l6 一jo.550一 .550x.2.一 5 ’ 。  l J ,f’ ’ 一 -.0.000 Ooe+0oo 1.591 71e+002 801 91e+O03 1. 090蓍 H一4.696 81e+002 -1 880. 3 550 650.5 50o3×550=1 650 1 ; /& ̄TWJ 图7 LCB4工况桥面板横桥向扭矩(单位:kN.m) POST.PROCESSOF 879 REAc订oNFORCE 冈力 BEAM DIAGRAM 扭矩 最大:一4 268 最小反力 节点=69 FZ:一1.855 IE+002 最大反力 节点=209 Fz 7.594 7E+003 图s LCB4工况支点反力图(单位:kN) MIDAs/civil 旦Q 坠£ Q E §Q鱼 BEAM DIAGRAM 图8 LCB4工况钢箱横桥向扭矩(单位:kN。m) 垂 38n一—-21.650l7J2938641 5709238e0471¨+032 n J 蛳 图6 LCB4工况墩柱横桥向变矩(单位:kN.m) 图9 LCB2工况桥面板组合应力图(单位:MPa) 3)桥梁内力。 第39卷第6期 2 0 l 3年2月 SHANXI ARCHITECTURE 山 西 建 筑 V0l_39 No.6 Feb.2013 ・163・ 文章编号:1009—6825(2013)06—0163—03 暗挖法施工技术在输煤暗道工程的应用 常德亮 (滨海金地矿业工程技术(北京)有限公司,北京100027) 摘要:结合工程实例,对产品仓至装车站栈桥的输煤暗道施工方案进行了详细的阐述,并对围岩及支护系统的稳定状态进行监 测,结果表明采用暗挖法施工技术减少了土方工程量,缩短了工期,保 正了施工安全。 关键词:输煤暗道,暗挖法,施工 中图分类号:TU941 文献标识码:A 1 工程简介 输煤暗道为产品仓至装车站栈桥临近产品仓地下部分,暗道 暗洞部分采用暗挖法施工和复合式衬砌;明洞部分采用放坡开挖 杆 ,3)土钉墙的孔位、孔深、孔径及布置形式要符合设计要求,杆 长度按设计规定确定。4)锚杆注浆时,应自下而上进行,同一孔 注浆,应一次性完成。5)锚杆注浆时材料为水泥砂浆,水灰比为 0.45~0.5。6)在已施工的土钉墙达到一定强度后,方可进行下 一施工,模筑衬砌,按先墙后拱顺序一次整体施作。拱部及边墙设 防水板加土工布。隧道设计的衬砌与支护参数如表1所示。 表1 隧道设计的衬砌与支护参数 初期支护 模筑衬砌 阶段的施工,同时设置一定位移观察点,确保施工安全。 暗道进洞由于地质情况较差,采用+5o超前注浆导管支护, 2. 2暗道洞口段施工 导管采用外径50 mm钢管壁厚4 m,环向间距30 cm/根,导管注 浆 讨料为水泥一水玻璃浆液,水泥浆水灰比为1:1,水泥浆与水玻 璃体积比为1:0.5。 暗道开挖方法采用中隔壁法进行施工,在超前支护注浆导管 拱墙喷 药卷式锚杆 部位 cm 钢筋网 mill -1,-/cm 钢筋 拱墙 仰拱 混凝土 部位 长度 间距 30 钢筋直 网眼尺 间距 厚度 厚度 8 2 O2O 60 52 52 拱墙 3.5 1×0.6 拱墙 2暗道施工方案 作业施工完成后,在注浆导管之间打入 2药卷式锚杆,开挖后 由于产品仓仓壁已在暗道施工前完成,暗道仅能从快速装车 及时进行喷射混凝土和架立钢拱架,暗道的每个分部相互之间的 站端的明洞段先开挖,再进行暗道洞口土钉墙支护施工,然后进 间距设置上台阶为3 m~5 m,上下台阶为10 m一15 m,及时接长 行暗道施工。 边墙钢架和边墙喷混凝土支护,然后按照洞口段衬砌,仰拱施工, 洞门砌筑,洞顶回填及洞门顶部截水沟等程序进行施工。 2.1 土钉墙施工 在分层开挖明洞土方时,利用土方台阶作施工平台,自上而 2.3暗道洞身主体施工 下施工土钉墙。 暗道洞身均处于Ⅱ类围岩内,暗道采用交叉中隔壁法施工, 1)边坡开挖后,尽快进行初喷混凝土。2)成孔后,及时安放锚 施工时应遵循“管超前,严注浆,短开挖,强支护,勤量测,早封闭” 桥面板最不利荷载工况组合顺桥向弯矩2 798 kN・m,横桥 向扭矩1 712 kN・m(见图7)。钢箱最不利荷载工况组合顺桥向 4)桥梁应力。 桥面板最不利荷载工况组合拉应力2.5 MPa(见图9)。钢箱 最不利荷载工况组合压应力100 MPa(见图10)。 计算结果均满足规范要求。 弯矩22 118 kN・m,横桥向扭矩4 268 kN・m(如图8所示)。 大 小 5结语 对于小半径曲线钢混凝土组合梁的设计计算需要从构造、计 算上充分考虑弯桥效应,建议采用空间程序建模分析其受力情 况,根据计算结果,从边支座配重、支撑形式、预应力布置、抗拉支 3.016e+00l 998.319 —1.007e+o02 497.687 座、梁高等方面采取措施将扭转带来的不利影响控制在规范允许 图10 LCB4工况钢箱组合应力图(单位:MPa) 的安全范围。 Analysis on design calculation of small radius curve steel concrete composite beam ZHANG Wei (Be ng Municipal Engineering Design Research Institute,Beo'ing 100000,China) Abstract:Taking a steel concrete composite beam of a plane curve radius of 60 m as an example,and this paper detailed analyzed the design and calculation analysis of small radius ctlve streel concrete composite beam,pointed out should be fully considered curved bridge effect from COn— struction and calculation aspects to the design calculation of this bridge sLruclure,and recommended using space modeling to analysis the force sit— uation,in order to take timely measures,made the adverse effects caused by reverse in a safe allowed range. Key words:steel concrete composite beam,curve bridge,curved bridge effect,structural measure 收稿日期:2012一ll-29 作者简介:常德亮(1982-),男,工程师 

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