理论教育 梁桥类型及适用条件对桥梁工程施工与加固改造技术的影响

梁桥类型及适用条件对桥梁工程施工与加固改造技术的影响

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面从几个主要方面简述钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥上部结构的构造类型及其使用情况。在横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥,简称肋梁桥。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸划一,因而能简化施工管理工作,并降低施工费用。悬臂梁桥的主体是长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁,两端均悬出者称为双悬臂梁。悬臂梁桥适宜的最大跨径为70 m。

梁桥类型及适用条件对桥梁工程施工与加固改造技术的影响

钢筋混凝土应力混凝土梁桥(包括板桥)具有多种不同的构造类型。对其演变加以分析可以看出,除从力学上考虑充分发挥材料特性而不断改进桥梁的截面形式外,构件的施工便利性以及起重安装设备的能力,也是引起构造形式发生变化的重要因素。

下面从几个主要方面简述钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥上部结构的构造类型及其使用情况。

1.按承重结构的截面形式划分

(1)板桥。

板桥的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板。它是公路桥梁中量大、面广的常见桥型,其构造简单、受力明确、施工方便,而且建筑高度较小。但是从力学性能上分析,位于受拉区域的混凝土材料不但不能发挥作用,反而增大了结构的自重,当跨度稍大时就显得笨重而不经济。简支板桥可以做成实心板也可以做成空心板,就地现浇施工可以适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,简支板桥被广泛采用。尤其是建筑高度受到限制的地区和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别喜欢建造简支板桥,因为可以降低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量

实心板一般用于跨径13 m以下的板桥,其具有形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大等优点,但同时需现浇混凝土,受季节性气候影响大,需要大量的模板和支架。实心板桥也可采用预制拼装的施工方法。

空心板用于跨径13 m及13 m以上的板桥,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法使用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。

钢筋混凝土和预应力混凝土板桥的发展趋势:采用高强度等级混凝土,为了保证使用性能,尽可能采用预应力混凝土结构;预应力施加方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。预制装配式板应特别注意加强横向连接,保证板的整体性,如接缝处采用“剪力铰”。为了保证横向剪力传递,至少在跨中处要施加横向预应力。

建议中、小跨径板桥,尽可能套用标准图,这样对推动公路桥梁建设、提高施工质量、加快设计速度都会带来明显的好处。

(2)肋板式梁桥。

横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥,简称肋梁桥。在此种桥上,梁肋(或称腹板)与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起作为承重结构。特别是对于仅承受正弯矩作用的简支梁来说,既充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力,又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用,从而使结构构造与受力性能达到理想的统一。与板桥相比,对于梁肋较高的肋梁桥来说,由于混凝土抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大,肋梁桥也具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。目前,中等跨径(20~40 m)的梁桥通常采用肋板式梁桥。

(3)箱形梁桥。

横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥称为箱形梁桥。这种结构除梁肋和上部翼缘板外,在底部尚有扩展的底板,因此它提供了能承受正、负弯矩的足够的混凝土受压区。箱形梁桥的另一个重要特点是在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯性矩,而且抗扭刚度也特别大,在偏心活荷载作用下各梁肋的受力比较均匀。因此,箱形截面适用于较大跨径的悬臂梁桥、连续梁桥以及斜拉桥,同时也可用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。显然,对于普通钢筋混凝土简支梁桥来说,底板除徒然增加自重外并无其他益处,故不宜采用。

箱形梁桥可以是变高度的,也可以是等高度的。从美观度上看,有较大主孔和边孔的三跨箱形梁桥,用变高度箱形梁是较美观的;多跨桥(三跨以上)的箱形梁桥用等高度箱形梁具有较好的外观效果。

随着交通量的快速增长,车速提高,人们出行希望有快速、舒适的交通条件,预应力混凝土连续箱形梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强、外形美观、便于养护等特点。20世纪70年代我国公路上开始修建连续箱形梁桥,目前我国已建成了多座连续箱形梁桥,如一联长度1340 m的钱塘江第二大桥和跨海峡全长2070 m的厦门大桥等。

一般来说,整体现浇的梁桥具有整体性好、刚度大、易于做成复杂形状(如曲线桥、斜交桥)等优点,但其施工速度慢,工业化程度低,又要耗费大量模板和支架材料,故目前较少采用。

2.按承重结构的静力体系划分

(1)简支梁桥。

简支梁桥是建桥实践中使用最广泛、构造最简单的梁桥。简支梁属静定结构,简支梁桥相邻桥孔各自单独受力,故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸划一,因而能简化施工管理工作,并降低施工费用。(www.daowen.com)

(2)连续梁桥。

连续梁桥的主要特点是承重结构(板、T形梁或箱形梁)不间断地连续跨越几个桥孔而形成一个超静定结构。连续梁桥的孔数一般不宜过多。当桥梁孔数较多时,需要沿桥长分建几组(或称几联)连续梁。连续梁由于在荷载作用下支点截面产生负弯矩,显著减小了跨中的正弯矩,这样不但可减小跨中的建筑高度,而且能节省钢筋混凝土用量,跨径增大时,这种节省就愈加显著。

由于连续梁是超静定结构,任一墩台基础发生不均匀沉降时,桥跨结构内会产生附加内力,所以连续梁桥通常适用于地基良好的场地。连续梁桥适宜的最大跨径为70 m。

(3)悬臂梁桥。

悬臂梁桥的主体是长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁,两端均悬出者称为双悬臂梁。对于较长的桥,还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多孔桥。在力学性能上,悬臂根部产生的负弯矩抵消了部分跨中正弯矩,所以悬臂梁也与连续梁桥相仿,可以节省材料用量。悬臂梁属于静定结构,墩台的不均匀沉降不会在梁内引起附加内力。悬臂梁桥适宜的最大跨径为70 m。

3.按有无预应力划分

(1)钢筋混凝土梁桥。

钢筋混凝土梁桥是由钢筋和混凝土两种材料建成的结构,它充分利用了两种材料各自的优点。

(2)预应力混凝土梁桥。

预应力混凝土梁桥是为解决钢筋混凝土结构在使用阶段容易开裂的问题而发展起来的结构。它采用的是高强度钢筋和高强度混凝土材料,并采用相应的张拉钢筋的施工工艺在构件中建立预加应力,且可分为部分预应力混凝土梁桥和全预应力混凝土梁桥。

4.按施工方法划分

(1)整体浇筑式梁桥。

整体浇筑式梁桥建桥的全部工作都在施工现场进行,由于全桥在纵向和横向都是现场整体浇筑的,所以整体性好,可以按需要做成各种形状。但施工速度慢,工业化程度低,又要耗费较多的支架和模板等材料,目前除弯、斜桥外,一般情况下较少修建。

(2)装配式梁桥。

装配式梁桥的上部结构在预制工厂或工地预制场分块预制,再运到现场吊装就位,然后在接头处把构件连接成整体。装配式梁桥的预制构件采用工厂化施工,受季节影响小,质量易于保证,而且还能与下部工程同时施工,加快了施工进度,并能节约支架和模板等材料。

(3)组合式梁桥。

组合式梁桥也是一种装配式的桥跨结构,不过它是用纵向水平缝将桥梁分割成I字形的梁肋或开口槽形梁和桥面板,桥面板再借纵横向的竖缝划分成在平面内呈矩形的预制构件。这样可以显著减轻预制构件的重力,并便于集中制造和运输吊装。组合梁的特点是整个截面分两个(或几个)阶段组合而成,在Ⅰ形梁或开口槽形梁上搁置轻巧的预制空心板或微弯板构件,通过现浇混凝土接头而与Ⅰ形梁或开口槽形梁结合成整体。或以弧形薄板或平板作为现浇桥面,预制板同时作为现浇混凝土的模板,通过现浇混凝土使各主梁结合成整体。

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