3.2.2 主梁片数与主梁间距
主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼缘板对提高主梁截面效率指标ρ很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼缘板。本桥主梁翼缘板宽度为240cm,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头。因此主梁的工作界面有两种:预施应力、运输、吊装阶段的小截面(内梁、外梁翼缘宽均为200cm),二期恒载施工以及运营阶段的大截面。全桥横向选用5片T梁。主梁横断面布置如图3.1所示。
图3.1 跨中主梁横断面布置图(尺寸单位:cm)
3.2.3 主梁结构尺寸拟定
主梁采用T形截面,梁高2m,高跨比H/L=1/15。 T形截面尺寸具体布置要点如下:
主梁高度:
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25,标准设计中高跨比约在1/18~1/19。当建筑高度有受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为增大梁高可以节省预应力钢束用量,同时梁高加大一般只是腹板加宽,而混凝土用量增加不多。综上所述,本设计中取用200cm的主梁高度是比较合适的。
主梁截面细部尺寸:
T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用16cm,翼板根部加厚到25cm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定,同时从腹板本身的稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15。腹板厚度
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取18cm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的,设计实践表明,马蹄面积占截面总面积的10%~20%为合适。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范》(JTG D62—2004)9.4.9条对钢束间距及预留管道的构造要求,初拟马蹄宽度按照标准图取40cm,高度取20cm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度为11cm,以减小局部应力。
T形截面尺寸布置图如图3.2所示
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图3.2 T梁横断面图(尺寸单位:cm)
此外,该桥为6跨30m预应力混凝土连续梁桥,施工方法为先简支后结构连续,考虑伸缩缝的设置,实际桥跨长度为179.84m,即在桥的两头各设8cm的伸缩缝,主梁里面与平面构造如图3.3所示。预制安装时,边跨和中跨的预制梁长均为29.60m,计算跨径均为28.88m;简支变连续后边跨计算跨径为29.44m,中跨计算跨径为30m。
图3.3 结构尺寸图 (尺寸单位:cm)
3.2.4 横截面沿跨长的变化
如图3.3所示,本设计主梁采用等高形式,横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁
端部区段由于锚头集中力的作用引起较大的局部应力,也为布置锚具的需要,在距梁端一倍梁高范围内(200cm)将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近(第二道横隔梁处)开始向支点逐渐抬高,在马蹄抬高的同时腹板宽度也开始变化。 3.2.5横隔梁的设置
模型试验结果表明,在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有横隔梁时比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩,在跨中设置一道中横隔梁;当跨度较大时,应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和四分点、支点处共设置五道横隔梁,其间距为7.5m和6.94m。详见图3.1和3.3。横隔梁的高度均为138cm。
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3.2.6毛截面几何特性计算
①.毛截面几何特性是结构内力、配束及变形计算的前提,梯形分块法是目前各种商用桥梁电算软件的最常用的方法,故可以将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元用梯形分块法计算。但是,随着各种计算机软件的飞速发展,Auto CAD能够给我们提供更加方便适用的直接查询截面几何特征的方法。故本例采用直接由Auto CAD查询毛截面几何特性。详细结果见表3.2所示。
表3.2 截面几何特性计算结果
截面位置 预制中梁(跨中) 预制中梁(支点) 预制边梁(跨中) 预制边梁(支点) 成桥中梁(跨中) 成桥中梁(支点) 成桥边梁(跨中) 成桥边梁(支点) 注意:表中所列为毛截面值。
截面积A(㎡) 0.7442 1.0830 0.7442 1.0830 0.8082 1.1470 0.7762 1.1150 截面惯矩(m4) 0.3509 0.4404 0.3509 0.4404 0.3712 0.4687 0.3615 0.4550 中心轴至梁底的距离yx(m) 1.3345 1.2377 1.3345 1.2377 1.3809 1.2757 1.3587 1.2572 ②.检验截面效率指标ρ:
对于中梁跨中截面(希望ρ在0.5以上)
上核心距:
ksI???A?y?x0.3509?0.3533
0.7442?1.3345下核心距:
kx??I?A?y?s0.3509?0.7085
0.7442?(2?1.3345)截面效率指标:
??
kx?ks0.3533?0.7085??0.5309?0.5 h2对于边梁跨中截面(希望?在0.5以上)
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上核心距:
ks??I?A?y?I?A?y?x0.3615?0.3428
0.7762?1.3587下核心距:
kx??s0.3615?0.7262
0.7762?(2?1.3587)截面效率指标:
??kx?ks0.3428?0.7262??0.5345?0.5 h2 经以上计算表明:以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
3.3 主梁作用效应计算
3.3.1施工阶段叙述
在结构自重作用效应计算之前,简要介绍本实例施工过程。全桥施工过程分为以下4个阶段。
第一施工阶段,为主梁预制阶段,待混凝土达到设计强度90%后张拉正弯矩区预应力钢束,并压注水泥浆,再将各跨预制主梁安装就位,形成由临时支座支承的简支梁状态。
第二施工阶段,先浇筑两跨之间的连续段接头混凝土,达到设计强度后,张拉负弯矩预应力钢束并压注水泥浆。
第三施工阶段,拆除全部临时支座,主梁支承在永久支座上,完成体系转换,再完成主梁横向接缝浇筑,最终形成三跨连续梁的空间结构。
第四施工阶段,进行人行道、栏杆及桥面铺装施工。
针对本设计横断面的具体构造特点,配筋之前采用“桥梁博士V3.0”进行电算,将空间桥跨结构简化为平面结构进行电算,即只对由单片T梁(此设计选边梁进行模拟)构成的六跨简支连续梁进行结构分析,在汽车荷载作用效应计算时考虑荷载横向分布系数,结构自重作用空间效应按每片梁均分计算。注意在模拟二期恒载的时候,把横
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