【doc】重慶大佛寺長江大橋斜拉索系統(tǒng)設(shè)計

1、重慶大佛寺長江大橋斜拉索系統(tǒng)設(shè)計第196期(總第109期)97年12月20日華東公路eastchtnahighway1/no.6(iota1no,109)december1997【提要】本文通過重慶大佛寺長江大橋斜拉索系統(tǒng)的設(shè)計簡介,提出在斜拉橋中進行斜拉索系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的問題.局限在橋墩位置及正在施工的一個跨徑范圍施工場地清潔,減少城市建筑荇染,對現(xiàn)有交通影響小,預(yù)制塊件運輸方便.特別適用于本已非常擁擠的鬧市區(qū),這對于城市高架道路和輕軌快速交通有著重大的意義.在其他橋梁中,采用體外預(yù)應(yīng)力所帶來的新型結(jié)構(gòu),展示了我國橋梁建設(shè)上的成就,同時也增強了我國的橋梁建設(shè)在國際上的競爭力.4結(jié)論綜上所述

2、,我國正面臨著道路建設(shè)和城市建設(shè)的高峰,體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有極大的針對性,其在我國橋梁建設(shè)中有著巨大的應(yīng)用前景.在我國,體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運用相對滯后,更缺乏對其力學(xué)性能的系統(tǒng)研究.從現(xiàn)有資料看,在我國無論是模型試驗還是計算軟件,均針對在民用建筑中的無粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),或是整體施工的體外預(yù)應(yīng)力配柬橋梁.尚沒有在符合我國常用材料和規(guī)范荷載條件下,對現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)中大量采用的節(jié)段施工體外配束橋梁的試驗,也沒有為此專門編制的計*收稿日期:19970714?6?算程序所以,在體外配束橋梁在國外已成為時尚的今天,進行這方面的工作是當(dāng)務(wù)之急,同時,還應(yīng)對這種結(jié)構(gòu)所涉及的設(shè)計和施工上的問題進行研究,并分析

3、改善結(jié)構(gòu)性能的方法和措施,以提出在設(shè)計和施工上的建議,從而為體外預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)在我國的廣泛應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ).參考文獻1項海帆大跨度橋粱工程的最新進展中國土木工程學(xué)臺橋粱及結(jié)構(gòu)工程第九屆年會論文集.1990.4;17232美國混凝土協(xié)臺編.橋集中的件外預(yù)應(yīng)力.sp120.19903張海龍.韋臍譯.英國頂應(yīng)力昆麓土橋的歷史回顧.國外橋集.1990,l:33454謝紅兵譯.節(jié)段式棍凝土橋桀設(shè)計和施工指導(dǎo)性規(guī)艷<-).國撲輯架.i993,4:2973155嚴國敏譯.采用斜索加強的混凝土橋的結(jié)構(gòu)特性斟拉橋與部分斜拉輯.橋第信息資料n9603鐵遭部大楫設(shè)計豌技術(shù)室.1996,26hiadi.at.

4、ilenhancingstrengthandductilityofposltenfionedsegmentalboxgirderbri婦es.acistructurajournal,voi.92,no.1,jan.一feb.1995:3344ra哪,g.-andaparleio,a.c.uhimatebehaviordexternaljyprestressedcocretbbridges.structuralengiaeering/nterna6onal,3,951721771前言斜拉索是斜拉橋的一個重要組成部分,斜拉索的布置形式直接顯示了斜拉橋的構(gòu)造特點.同時斜拉橋橋跨結(jié)構(gòu)的重量和橋上的活載

5、,絕大部分或全部通過斜拉索特遞到塔柱上,并由塔柱傳給地基.因此斜拉索系統(tǒng)的設(shè)計在斜拉橋設(shè)計中是十分重要的.重慶大佛寺長江大橋主橋采用雙塔雙索面飄浮體系預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,引橋采用簡支梁橋面連續(xù)結(jié)構(gòu).橋面總寬30.6m,橋梁全長1176.0m.全橋共計220根斜拉索.2斜拉索系統(tǒng)設(shè)計斜拉索系統(tǒng)的設(shè)計包括:(1)斜拉索設(shè)計;(2)斜拉索與主粱錨固構(gòu)造設(shè)計;(3)斜拉索與主塔錨固構(gòu)造設(shè)計f(4)斜拉索護罩及減振裝置設(shè)計.2.1斜拉索設(shè)計a)斜拉索型號的選用斜拉索是斜拉橋的主要傳力結(jié)構(gòu),因此對其本身結(jié)構(gòu)和強度有一定的要求.重慶大佛寺長江大橋采用交通部重慶公路科學(xué)研究所斜拉索廠生產(chǎn)的成品索.鋼絲為7鍍鋅

6、高強鋼絲(:1670mpa),pe防護.其技術(shù)要求遵照文獻3執(zhí)行.同時由于該橋位于重慶市東大門,成品索除采用pe防護外,還采用彩色涂裝工藝,這樣更能增加大橋的外觀效果,使之成為市區(qū)的一大景觀.斜拉索型號根據(jù)設(shè)計索力的大小確定.設(shè)計索力是計算索力乘以一定的安全系數(shù).拉索的強度安全系數(shù)一般應(yīng)2.5.b)斜拉索下料長度計算拉索的下料長度,是指錨具制作時鋼絲的無應(yīng)力長度.先計算每根拉索的長度基數(shù),再對厶進行若干修正,即可算出下料長度.對于冷鉻鐓頭錨,拉索在設(shè)計溫度時的無應(yīng)力下料長度計算公式如下:=lo一+,3z4+厶札+厶d+2厶)+3d式中l(wèi)拉索下料長度;厶每一根拉索的長度基數(shù),為該拉索上,下兩個索

7、孔出口處在拉索張拉完成后錨固面的空間距離;初拉力作用下拉索的彈性伸長修正;初拉力作用下拉索的垂度修正;lm張拉端錨具位置修正.最終位置可設(shè)定螺母位于錨杯前1/3處;lm.固定端錨具位置修正.可設(shè)定螺母位于錨杯的1/2處;lo錨固板厚度;3d拉索兩端所需的鋼絲鐓頭長度.彈性伸長量和垂度修正值可分別按下式計算:厶=警=式中拉索設(shè)計應(yīng)力;e拉索彈性模量;丁拉索設(shè)計拉力;l.拉索長度基數(shù);厶厶的水平投影;拉索每單位長度重量.2.2斜拉索與主渠錨固構(gòu)造設(shè)計重慶大怫寺長江大橋的主梁是粱板式結(jié)構(gòu),斜拉索錨固于兩邊較大的主梁上.在擬定主梁的截面尺寸時,除應(yīng)滿足受力要求外,還應(yīng)滿足構(gòu)造要求.a)設(shè)計原則1)錨固

8、的拉索可以更換;2)每一錨固點設(shè)有類似攢梁的構(gòu)造以平衡垂直分力;3)盡量減少拉索預(yù)留構(gòu)造對主梁的削弱及主筋的切斷;4)使主梁受力盡量明確5)錨固點附近的橋面板,底板,腹板,應(yīng)適當(dāng)加固.b)錨固形式該大橋斜拉索與主梁的錨固采用在粱底錨固的形式.在主梁中按斜拉索的傾角設(shè)置管道,拉索通過管道錨固在粱底,為美觀計,將錨頭放在粱內(nèi),為彌補在錨固區(qū)的斷面削弱,在一?7般區(qū)段,采用鋼錨箱和增加鋼筋的辦法.在近塔柱兩側(cè),由于壓力增大,還局部加厚了梁肋.拉索在梁內(nèi)的錨固構(gòu)造是整個斜拉橋設(shè)計的重要部位.因拉索是斜拉橋的主要支承體系,故拉索錨固結(jié)構(gòu)的可靠與否,關(guān)系到整個大橋的安全度和可靠度.c)斜拉索錨箱及局部鋼筋

9、網(wǎng)設(shè)計該大橋主粱斜拉索錨箱設(shè)計如圖l.錨箱除錨墊板和粱底蓋板外,均用厚20mm的鋼板焊接而成,并與錨墊板焊接,下設(shè)裙邊板和蓋板.錨箱的大小由錨具的長短,大小而定.由于本橋設(shè)定在塔上張拉,因此在設(shè)計錨箱大小時可擬定錨圈位于錨杯中心處進行計算.錨箱的周圍還應(yīng)布置鋼筋網(wǎng),以更好地分散由錨具產(chǎn)生的局部應(yīng)力.錨墊板的厚度及大小由拉索的設(shè)計索力及傾角而定.斜拉索預(yù)埋鋼管的長度以伸出橋面的豎直距離1.0m計算,這樣既滿足設(shè)計減振裝置的需要,又較美觀.圖1斜拉索錨箱設(shè)計2.3斜拉索與主塔錨固構(gòu)造設(shè)計主塔的拉索錨固部位,是一個將拉索的局部集中力,安全,均勻地傳遞到塔柱的重要構(gòu)造.重慶大佛寺長江大橋塔柱為”花瓶”

10、形鋼筋混凝土塔柱.拉索錨固區(qū)為空心斷面,采用?r塔壁平面預(yù)應(yīng)力鋼束布置的錨固型式.這樣就可利用預(yù)應(yīng)力鋼束的外力來平衡拉索的索力產(chǎn)生于塔壁的內(nèi)力.a)設(shè)計原則1)錨固可靠,避免混凝土塔身出現(xiàn)水平應(yīng)力;2)張拉時有足夠的操作空間,千斤頂移動方便;3)盡量減少拉索預(yù)埋管道對塔柱的削弱和主筋的切斷.b)斷面尺寸及錨固齒塊設(shè)計在擬定塔柱的斷面尺寸時,不僅要滿足受力的需要,而且要滿足施工的要求.對空心的錨固區(qū)斷面,其尺寸大小應(yīng)由施工時千斤頂?shù)拇笮『鸵鞐U的長度決定.拉索錨固于塔壁上,必須設(shè)置錨固面垂直于斜拉索軸線的鋸齒塊,鋸齒塊的大小由錨墊板的大小決定,同時鋸齒塊內(nèi)應(yīng)設(shè)置一定的局部鋼筋,以抵抗和分散拉索傳

11、來的外力.c)鋸齒塊預(yù)埋件及鋼筋布置斜拉索錨固區(qū)鋸齒塊除設(shè)置有能承受一定壓力的鋼墊板外,還設(shè)有10irfl厚的包角鋼板及內(nèi)包鋼板.包角鋼板的設(shè)置有利于施工和保證施工質(zhì)量.在靠近索塔頂部的鋸齒塊段,由于索力增大,傾角增大,使得塔柱相應(yīng)斷面的水平分力增大,環(huán)形應(yīng)力增大,因此在該區(qū)段用厚10rflrll的鋼板焊接成封閉的鋼箱,以抵抗環(huán)形應(yīng)力,同時有利于施工.由于斜拉索的傾角對整個斜拉橋的計算影響很大,因而在錨固區(qū)段,除設(shè)置有承受局部壓力的分布鋼筋外,還設(shè)有定位鋼筋,以固定斜拉索預(yù)埋鋼管的位置,使施工結(jié)束后的斜拉索所處的狀態(tài)與設(shè)計盡可能相符.d)斜拉索錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力束布置斜拉索錨固于塔壁上,作用的集中力

12、較大,為了防止塔柱在拉索錨固力作用下開裂,必須采用局部預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu).重慶大佛寺長江大橋在錨固區(qū)段內(nèi)沿塔柱布置有直束和彎束兩種預(yù)應(yīng)力,如圖2.設(shè)計時應(yīng)注意:-i一/7l第6期(總第109期)l997年12月20日華奈公路eastch1nahlghwayno6(totalno.109)/december19p【提要】本文就某一后張法預(yù)應(yīng)力混凝土組合t粱在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時發(fā)生側(cè)向變形現(xiàn)象作一理論分析,并用能量原理推導(dǎo)了考慮鋼束恢復(fù)力作用的側(cè)向失穩(wěn)的臨界軸構(gòu)的總體安全度及足夠的抗裂安全度;2)選用可靠的預(yù)應(yīng)力錨具,建立正確永久的預(yù)應(yīng)力,重視短束效應(yīng);i420j_.一r自)圖2錨固區(qū)段直彎預(yù)應(yīng)力柬*收稿日期:19970824.磐,.=一3)集中力的磊及相應(yīng)構(gòu)造的特點4)預(yù)應(yīng)力鋼束平面沿塔柱高度上的分部;5)預(yù)應(yīng)力管道與斜拉索管道等的位置關(guān)系.2.4斜拉索護罩及減振裝置設(shè)計斜拉索預(yù)埋鋼管伸出橋面,為了避免雨水流人管內(nèi)而腐蝕錨具,以致影響錨固構(gòu)造,須對該處進