公路框构桥设计研究探讨.doc

1、公路框构桥设计研究探讨摘 要：本文作者结合工程实例，对框构桥其进行了结构计算和设计，供同行人员参考。 关键词：公路，框构桥设计，载荷 中图分类号：F540.3 文献标识码：A 某规划路下穿通过高速公路，设置框构桥，交角 105，按其要求预留机动车道及非机动车道，其正断面图如图 1 所示: 图 1 框构桥结构图 当斜交角在 0 15时，可按正交框架进行计算，此时可以把框架简化为一平面结构，用梁单元分析，以斜跨长作为框架跨度，立墙的尺寸也以斜面尺寸作为计算厚度。 一、荷载 1、结构重力( 包括结构附加重力)按结构构件设计尺寸与材料的重力密度计算确定，框构本身及钢筋混凝土铺装混凝土重力密度取 26k

2、N/ m3，沥青混凝土铺装重力密度取 24kN/m3。 2、土的重力及土侧压力 框构外侧填土对边墙的侧压力可按静土压力按公式 Ej=( 1sin)H2 计算，其中 为土的内摩擦角， 为土的重力密度，H 为填土顶面至基底的高度。框构内填土对底板的重力，根据边孔与中孔的填土高度计算。 3、规划路汽车对底板的作用 等代为均布土层厚度 h( m) 计算: 底板面积， 为土的重力密度，G 为在底板范围面积内所布置的车道荷载及人群荷载。 4、汽车荷载 采用公路级并考虑横向分布系数的影响。 5、汽车冲击力 通过冲击系数考虑。 6、台后车辆引起的土侧压力 台后搭板及搭板上布置车辆荷载对土的压力引起的对边墙的压

3、力也通过等代土层计算。 7、汽车制动力 一个设计车道由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的 10% 计算，但公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165kN。 8、温度( 均匀温度和梯度温度) 作用 按施工温度 15 考虑，均匀升温 19，降温 38 计算。梯度温度引起的效应，可采用竖向温度梯度曲线计算。正温差: T1 = 14，T2 = 5 5; 反温差:T1 = 7 ，T2 = 2 75 。 9、边界条件的选用 对底板进行约束，假定基础底面任何一点的基底压力 P( s) 与该点的沉降 s 成正比，即 P( s) = Ks，式中比例系数 K 称为基床系数。基床

4、系数的选取根据设计工程的地质报告，参照规范进行选取。 二、结果分析及设计 1、受力主筋 根据计算结果，应重点核查结构的关键断面的抗弯承载力、受压区高度、配筋率及裂缝宽度。 考虑到荷载有向支撑间最短距离传递的趋势，故在板顶负弯矩区布置垂直与竖向支撑墙体的加强钢筋。板顶、底及立柱的主筋配置方式应按照骨架型式配筋，板内主筋深入立墙内，同样立墙内主筋伸入板内，一方面起到抵抗角隅处弯矩的作用，另一方面封闭式的骨架有利于斜交框构桥的抗扭。 2、横向配筋率 考虑到计算中为考虑横桥向受力情况及框构桥容易产生竖向及顺桥向裂缝，故应加强框构桥横向配筋。 3、角隅及钝角处钢筋加强 角隅处受力复杂，弯矩较大，应采取必

5、要措施防止开裂。 图 2 角隅加强钢筋网布置图 钝角范围内会产生较大的弯矩和扭矩，应在此范围内的桥面铺装内布置垂直于钝角平分线的加强钢筋。 4、防裂钢筋网 考虑到框构角隅外及框构内可视范围钢筋保护层较大，超静定结构受力复杂，容易开裂的情况，故在这些部位设置 6 钢筋网，同时满足了美观及耐久性的要求。 图 3 钢筋网布置图 三、注意事项 1、框构浇注的水化热 框构桥混凝土浇注体积大，施工时易产生大量水化热，必须采取有效措施降低混凝土的最高温度和最大温差。采用低水化热的水泥，合理的配合比，降低混凝土的水化热，必要时可以掺入外加剂。混凝土浇注时采用有效的降温措施，如管道水冷方式。 混凝土应按一定厚度

6、、顺序和方向进行合理的分层分块浇注，同时分层后每层必须设置冷却水管。混凝土浇注和养生时必须采用外保温内降温的施工养护措施。施工过程必须进行温度监控，以保证混凝土的浇注质量并随时观测混凝土的温度及应力。 施工时可在几个分块区设置温度传感器，并同时检测大气温度、混凝土浇注温度、各冷却水管进、出口温度。同时可在几个分块区的分层中预埋应变计，检测在温度变化较大时观测混凝土的温度应力变化。 2、收缩徐变 为减小水化热及混凝土收缩徐变，混凝土配置时应严格控制水泥用量不超过 350kg/m3，水灰比控制在 0 45 以下。由于受施工条件制约，框架的浇注可能需要很长时间，所以施工时应尽可能延长混凝土的初凝时间

7、，可在混凝土中添入缓凝剂。 3、施工顺序 框构混凝土的浇注应按底板、墙身、顶板的顺序进行，为避免混凝土收缩和徐变导致接缝处的纵向开裂，施工中应避免同一部位分两次浇注混凝土施工形式。混凝土应振捣均匀，防止漏振或过振。混凝土浇注完成后应注意养生，特别要注意混凝土的湿润养护。 4、地基的问题 框构桥为超静定结构，不得设置在软土地基上，设计时应根据实际地质条件认真选用基床系数。考虑到地基的刚度对框构桥内力分布有较大的影响，计算时应选取不利条件进行计算。同时在设计时应在框构桥底部铺设 20 30cm 素混凝土及 30 40cm 碎石垫层以保证地基的整体受力。针对不同的地质条件，对基底承载力进行检算，采取

8、合理的地基加固处理措施( 如换填、水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩等) ，地基处理后的复核地基承载力应满足框构桥基底承载力要求。 5、排水的问题 对框构桥进行水文计算，确定设计流量，结合市政排水系统，采取合理的机械排水方法，将积水及时排除，避免因下雨引起桥下积水。 6、施工工艺 应按一定厚度、顺序和方向进行合理的分层分块浇注混凝土，各分块的平均面积不宜小于 50m2，高度不宜超高 2m，同时分层后每层必须设置冷却水管。上下邻层混凝土的竖向接缝应错开位置做成企口。自高处向模板内倾卸混凝土时，为防止混凝土离析，高度不应超过 2m，当高度超过 2m 时，应设置串筒、溜管等设施。 框构混凝土的浇注应按底板、

9、墙身、顶板的顺序进行，为避免混凝土收缩和徐变导致接缝处的纵向开裂，施工中应避免同一部位分两次浇注混凝土施工形式。混凝土应振捣均匀，防止漏振或过振。混凝土浇注完成后应注意养生，特别要注意混凝土的湿润养护。 台后填筑应采用级配良好的透水性砾料，要求砾料的压实系数必须达到 0 98 以上，填筑范围为从边墙与天然地面线后 2m，按 1 1 坡率延至路基顶面； 台后基坑回填亦要求采用透水性砾料，压实系数不小于 0 93。 7、其他应注意的问题 为防止跳车现象，应做搭板，搭板在桥台牛腿上的锚栓钢筋伸入搭板部分应采用塑料套筒等方式进行失效处理，同时搭板与框架之间应预留 2cm 的缝，缝间填塞油毛毡等弹性材料，以利于框架变形。地质勘查应探明地下水位，采用合理降水措施，设计过程中应结合抽水试验的参数进行水力影响半径计算，根据计算结果采取可行、有效的解决方案。另外，应尽量避开雨季施工。 勘察过程中要探明各种地下管线，结合收集的资料进行核对，确保钻探及施工过程中不挖断、破坏管线；施工过程中要对各种管线进行合理的排迁过渡。 四、结语 框构桥外观轻巧，造型美观，建筑高度较低，整体性好，角度不大时对地基承载力要求较低，对土基沉降适应性较强。随着高速公路的发展，框构桥型式逐渐被采用。