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板式桥梁空心板桥的设计

来源:用户上传      作者: 王鹏

  摘 要:预应力混凝土空心板桥在桥梁施工中非常常见,对预应力混凝土空心板桥的应用情况进行分析,可以更好的进行预应力混凝土空心板的设计工作,同时对设计中出现的问题也能更好的解决。
  关键词:预应力混凝土;空心板桥;设计
  板式桥梁在桥梁结构型式中是非常常用的,主要是因为它的结构非常的简单,同时受力也是非常好的。板式桥梁的结构在生产的时候,更加方便,同时在质量和成本上也可以很好地控制。在进行板式桥梁结构生产的时候可以根据结构的不同要求进行不同形式的端面生产,这也是板式桥梁结构可以在公路桥梁施工中得到广泛应用的原因。
  1 预应力混凝土空心板桥的应用现状
  1.1 结构形式方面的现状
  在我国的公路桥梁工程中,桥梁的高度要受到一定的限制,在这种情况下,应用空心板桥进行施工就非常方便。在桥梁工程施工中,空心板桥一般都应用在弯、坡和斜桥的施工中。
  1.2 施工工艺方面的现状
  在桥梁工程施工中,采用板桥进行施工有很多的优点,板桥的施工工期短,而且在施工中,施工的工序非常简单,同时板桥在进行加工的时候使用的材料是非常少的,板桥在日后的维修保养方面养护量也非常少。采用板桥的施工工艺进行施工,在国内和国外的施工中都得到了应用。但是,在我国的很多桥梁施工中,经常是采用直线布筋的方式来进行施工,在钢筋的跨径上一般都是20米至35米,但是空心板板桥在使用的时候一般都是要在25米范围内,这样就使得国内的施工工艺远远落后于国外的施工工艺,因此,在国内桥梁施工中,要想更好的进行空心板的施工就一定要提升施工的工艺。
  2 预应力混凝土空心板的特点
  2.1 主要结构形式方面的特点
  预应力混凝土空心板在结构方面存在着两种形式,一种是简支板,另外一种是连续板。简支板在结构上非常简单,同时在施工中也非常容易操作,但是在施工中也会出现一些问题,简支板在行车时在梁衔接处可能会出现折点的情况,这对行车的稳定性是有一定影响的。在简支板施工中还要设置伸缩缝,但是伸缩缝的设置是很难对行车的舒畅进行保证的,同时,桥梁在使用的过程中也是非常容易出现桥面受损的情况的。连续板在施工中是不会出现断点情况的,行车方面也是非常好的,同时在施工中,不会出现节点的情况。但是由于连续板的连续性,结构施工要面临的情况也是非常复杂的,在桥面跨径较大的情况下,结构构件的起吊和安装将非常的复杂,这样就会导致施工中施工费用增加,而且施工的工期也会非常长。在桥梁施工中,采用的施工形式可以将两种施工形式进行整合,先进行简支板的施工然后在进行连续板的施工,这样的施工方案也是非常合理的,同时在施工中可以取长补短。空心板的横断面在进行设计的时候,要从力学角度进行考虑,可以在横断面挖空的位置设计成圆形、端部圆形和矩形的形状,这样在进行空心板生产的时候可以在材料方面得到节省。
  2.2 预应力混凝土空心板的优点
  在桥梁的施工工程中,采用预应力混凝土空心板进行施工是有很多的优点的。首先,这种空心板在结构上是非常简单的,工艺发展的也非常好,在很多的施工企业中都得到了应用。其次,这种空心板是在工厂中进行预制生产的,在施工的现场进行组装,施工中非常的方便,同时在施工中对施工质量和施工成本也能够进行很好的控制。再次,空心板的自身重量较轻,同时在体积上也非常小,这样在桥梁施工中非常适合吊装。空心板的建筑高度是非常小的,这样在桥梁施工中,不会受到材料高度的限制,这样在使用上,空间发挥的效果更加的好。最后,空心板在施工中对地基条件的要求不是非常高,这样就使得在桥梁施工中,空心板在遭受到破坏以后也能够进行自身的修复。在一些公路桥梁施工中采用预应力混凝土空心板来进行施工,可以取得非常好的施工效果。
  3 预应力混凝土空心板设计方面存在的问题
  3.1 企口深浅和铰接板共同工作的矛盾
  空心板梁是典型的铰接板体系,要想保证各块板之间的共同工作就必须靠企口和桥面铺装的作用。从结构型式上分,空心板一般可分为翼缘空心板、深铰空心板和浅铰空心板。翼缘空心板由于翼缘部分较为薄弱,横向铰接效果不好,导致横向整体性较弱等问题,目前国内已很少采用;深铰空心板克服了翼缘空心板的缺点,只要铰缝间混凝土的施工质量得到保证,就可以发挥其横向整体性好、铰缝间连接可靠的优点,因而应用最为广泛,但其缺点是铰缝间的混凝土量较大,增加结构自重,而且该部分混凝土在施工中的振捣质量也难以保证;浅铰空心板与深铰空心板相比,主要优点是同样的板宽,由于铰的高度小,其截面挖空率更高,降低了结构自重,经济性更为优越,且铰缝间混凝土的施工质量易保证,但浅铰空心板横向联结差,整体性不好,因而其应用受到一定限制。在目前的空心板设计中,一方面为增大挖空率、减小铰缝自重、采用小企口和减少铺装层厚度,另一方面如果这样做,则桥梁结构横向整体性较差,有可能导致各板不能共同工作。虽然设计人员为增强结构横向整体性,可在浅铰缝中设置钢纤维混凝土,但这样铰缝混凝土与桥面铺装层必须分开浇注,施工麻烦且造价也有所提高。有人提出采用变高度铰缝,即铰缝的高度随预应力束布置的变化而变化。在跨中处,一般预应力束布置靠近板的下缘,则该段采用深铰缝;在靠近支点处,预应力束由在跨中的靠近下缘逐渐向上弯起靠近上缘,该段铰缝的高度也随之变化,铰缝的高度从跨中到支点逐渐由大变小,在梁端处变为浅铰或无铰。
  3.2 梁高降低与结构上拱度之间的矛盾
  在城市桥梁及高速公路线上,降低梁高有利于提高桥下净空,降低路堤高度,从而带来巨大的经济效应,因此设计人员都希望能够设计低高度梁。但是梁高的降低会使预应力钢筋的用量有所增大,同时还会导致截面刚度的大幅度减小,这样会使结构在预应力施工阶段的上拱度有较大增加,在巨大预应力的长期作用下,结构的收缩徐变使得上拱度增大,从而对于桥梁的使用性能会造成很大的不便。为此,可降低预应力度,采用部分预应力混凝土空心板梁A类构件,一方面可以一定程度的减少预应力筋的用量,降低结构的上拱度,保证桥梁的正常使用;另一方面又可以增加结构的延性,避免出现脆性破坏。采用缓粘结预应力体系,可以做到不预留孔道,不需孔道灌浆,施工时与无粘结体系一样,而在施工完成后,靠包裹于预应力筋的缓凝砂浆或油脂随时间延长而逐渐凝结硬化与预应力钢筋形成粘结而达到与有粘结预应力体系几乎完全相同的效果。另外缓粘结预应力筋,可以采用分散布束,减小预应力布束所占的空间,可以使截面的挖空率得到进一步降低。但是由于采用分散布束,预应力筋需要布置在腹板上才能满足承载力的要求,所以预应力筋的抗弯效率会有所降低,这样必然会增加预应力筋的用量。
  4 结束语
  在公路桥梁的施工中,应用预应力混凝土空心板来进行施工,要对施工中出现的问题进行分析,这样才能更好的保证施工是质量。在桥梁施工中采用板式结构来进行施工,主要是因为这种施工工艺在操作上是非常方便的,同时在施工中对质量和成本也是能够进行很好的控制的。
  参考文献
  [1]刘福海.后张预应力混凝土简支空心板桥的施工技术[J].山西建筑,2007(30).
  [2]阮雄彬.金牛头大桥预应力(后张法)空心板的质量管理与控制[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(4).
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