高墩大跨连续刚构墩型选择及关键技术探讨.pptx
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1、高墩大跨连续刚构墩型选择及关键技术探讨中交一公院:宋松林2016年3月28日目目录录第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 连续刚连续刚构常构常见见墩型及墩型及选选用原用原则则第三部分第三部分 高墩、大跨高墩、大跨连续刚连续刚构构桥桥墩型墩型选择选择案例案例第四部分第四部分 连续刚连续刚构构桥桥关关键问题键问题及及对对策策连续刚连续刚构构桥桥特点特点不不设设支座,施工方便,养支座,施工方便,养护费护费用低用低不需要不需要设设置墩梁置墩梁临时临时固固结结措施,施工方便措施,施工方便墩墩顶顶参与弯矩分配,和参与弯矩分配,和连续连续梁比,跨越能力更大梁比,跨越能力更大各主墩可各主墩可协协同抗震,
2、但是没有有效的减隔震措施同抗震,但是没有有效的减隔震措施对对收收缩缩徐徐变变、温度、温度变变化比化比较较敏感,往往需要主墩有一定的柔度敏感,往往需要主墩有一定的柔度连续刚连续刚构构计计算需重点考算需重点考虑虑的荷的荷载载收收缩缩、徐、徐变变相对湿度的影响应引起重视。整体降温整体降温降温和收缩、徐变效应是同向叠加,使主梁趋于向跨中方向收缩。内力内力调调整措施整措施次边跨合拢前的顶推力和边跨合拢前的悬臂端压重,都会对边主墩的内力起到较大幅度的调整,使桥墩受力趋于合理。目目录录第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 连续刚连续刚构常构常见见墩型及墩型及选选用原用原则则第三部分第三部分 高墩、大跨
3、高墩、大跨连续刚连续刚构构桥桥墩型墩型选择选择案例案例第四部分第四部分 连续刚连续刚构构桥桥关关键问题键问题及及对对策策刚刚构构桥桥墩受力要求墩受力要求具有足够的纵向抗弯刚度,能够抵抗最大双悬臂阶段的纵风、不平衡浇筑、挂篮跌落等不平衡荷载;具有足够的横向抗弯刚度,抵抗横桥向风荷载,减小偏载引起的横向位移;具有适当的纵向抗推刚度,抵适应纵向收缩徐变、温度变化等引起的变形;对于长联刚构位于变形零点的主墩,桥墩选择以保证刚度为主;对于其他桥墩,特别是边主墩,则需要在较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度之间寻求平衡。刚刚构构桥桥墩受力特点墩受力特点项项目概况目概况常常见见墩型墩型从截面上讲,有空心、实心之分
4、;从桥墩形式上讲,有单肢、双肢之分;根据墩高和纵向受力的需要,还可衍生出变截面矩形空心墩、带系梁的双肢墩,以及单肢墩与双肢墩的组合形式等等。项项目概况目概况单肢矩形空心墩双肢肢矩形空心墩双肢矩形空心墩+系梁单、双肢组合式墩变截面单肢矩形空心墩纵纵向向横向横向等截面横向放坡通过系梁连接横向组合式单单肢墩与双肢墩关肢墩与双肢墩关键键参数参数对对比抗推比抗推刚刚度度为横桥向尺寸,b为顺桥向尺寸,对相同截面的实心主墩进行比较。单肢墩双肢墩采用一分为二后,其纵向抗推刚度降低四倍,仅为单柱式桥墩的 1/4。抗推刚度的变化,理论上和双肢的距离无关。双肢净距HEIEI双肢/EI单肢0b/230.0833ab1
5、1倍墩宽b30.2708ab3.252倍墩宽3b/230.5833ab7.003倍墩宽2b31.0208ab12.254倍墩宽5b/231.5833ab19.01单单肢墩与双肢墩关肢墩与双肢墩关键键参数参数对对比抗弯比抗弯刚刚度度单肢墩双肢墩双肢墩的双肢墩的优优点点抗推刚度较小,抗弯刚度较大,且刚度容易调整。可以通过调整单肢1截面、系梁间距、系梁截面等手段调整桥墩刚度,使之既能适应温度、收缩徐变引起的纵向变形,又能为悬臂阶段提供抵抗不平衡弯矩的能力。而单肢墩一般采用矩形空心墩,抗推刚度较大。在墩高较高的情况,虽然矩形空心墩也可获得较好的柔度,但是其增加抗弯刚度的办法只有通过放坡加大截面,调整措
6、施有限。桥墩横向迎风面积小,风载体型系数小,对抵抗山区峡谷风有利。2而单肢墩由于抗弯刚度的需要,顺桥向墩宽往往大于双肢墩的总宽,横桥向的迎风面积和风载体型系数都较大,抗风更为不利。3减少了主梁净跨径,能有效削减墩顶弯矩峰值,上部结构受力趋于合理。167882双跨150m,最大墩高120m,对单肢墩和双肢墩进行受力比较。55848采用双肢墩,对主梁支点处峰值弯矩的消减非常明显,成桥的墩顶弯矩峰值比单肢墩可降低约67%。墩型成桥成桥10年汽车荷载单肢墩5.77.93.9双肢墩4.45.73.7双肢挠度/单肢挠度77%72%95%由于纵向抗弯刚度相对较大,桥墩对主梁转角的约束能力更强,主梁长期下挠相
7、对较小。4主跨挠度对比较(单位:cm)采用双肢墩对活载挠度影响不大,但对减少主梁长期下挠,效果较为明显。双肢墩的缺点双肢墩的缺点稳定性相对较差。1以某200m跨径刚构为例,在最大双悬臂阶段,取不同墩高进行比较,单肢墩和双肢墩的差异非常明显。工程规模较大、经济性较差。2对于墩高超过120m的高墩大跨连续刚构,下构工程量占整个桥梁的比例很大,约为40%60%。在单、双肢墩都适用的前提下,双肢墩的混凝土方量大约是单肢墩的1.11.4倍,经济性较差。施工相对复杂,系梁开裂风险大3双肢墩施工需要开展两个施工面,在墩高较高的情况下,往往还需要设置系梁来提高其稳定性,系梁施工需要搭设支架,施工工效较低。而系
8、梁由于其线刚度较大,与主墩交界处的应力往往很高,开裂的风险较大。基础开挖较大5双肢墩需拉开一定距离,桥墩的纵向总宽往往比单肢墩大很多,对于地质条件较好的山区,可能需要增大承台尺寸、加大基础的开挖量。防撞能力较弱4位于水中、有通航需求的桥梁,桥墩往往有船撞风险。在船撞工况下,对于单肢墩,撞击力由整个桥墩来承受,而对于双肢墩,撞击力仅由其中一肢来承受,结构自身防船撞的能力就大大削弱,设计中应充分重视。提高双肢墩提高双肢墩稳稳定性的措施定性的措施设置永久系梁1以某主跨150m刚构为例,设置一道系梁时,桥墩稳定性有明显改善。超过一道系梁时,稳定系数甚至会略有降低。但是对于桥墩在最大双悬臂阶段的承载能力
9、而言,系梁肯定是越多越好,设计中应根据计算,优化设计。设置临时系梁2最大双悬臂阶段往往是连续刚构桥墩稳定性的控制工况。如果在最大双悬臂阶段稳定性略差,而运营阶段不设系梁亦可满足受力要求,这种情况可在施工阶段设置临时系梁。主梁合拢之后,意味着桥墩风险最大的阶段已经渡过,可将系梁拆除。3x200m,最大墩高146m采用组合式桥墩3 稳定性提高显著。桥墩下部为单箱多室结构,施工复杂。桥墩在分肢处刚度突变明显,抗震不利。单肢墩底往往是控制截面。混凝土方量大,造价较高。体量庞大,景观效果打折扣。提高提高单单肢墩抗弯肢墩抗弯刚刚度的措施度的措施高墩大跨连续刚构采用单肢墩,往往是在最大双悬臂阶段纵向不平衡荷
10、载和横向风载工况下,主墩强度控制设计。由于截面形式的限制,没有更好的办法,可采取的措施只有通过放坡加大截面、增加壁厚。连续刚连续刚构墩型构墩型选选用原用原则则刚柔相济、施工便利、经济适用墩型选择应结合墩高、跨径,以及主墩在全桥所处的位置等因素综合考虑,一般在初选墩型时,可参考以下原则:墩高H40m,桥墩较矮,可优先采用双肢墩来增加主墩柔性;40mH100m,桥墩较高,不论采用何种墩型都可获得足够的柔度,建议结合项目实际情况,从受力、施工、经济性、景观效果等多角度进行比选。目目录录第四部分第四部分 连续刚连续刚构构桥桥关关键问题键问题及及对对策策第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 连续刚
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