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[摘 要] 本文笔者结合自己的工作实践详细阐述了公路桥梁在建设和运营过程中出现的一些问题,对在设计中应注意的事项进行了探讨,提出一些建议。
[关键词] 桥梁建设桥梁设计基本构思
前言
近几年来,我国的高速公路通车里程越来越长。伴随着国家实行了严格的耕地保护政策,高速公路中桥涵占的比重也越来越大,桥涵质量的好坏更加引起了管理部门的高度重视。桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化。从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。下面结合公路桥梁在建设和运营过程中出现的一些问题,在设计过程中应注意的事项,提出一些建议。
一、重视结构的耐久性设计上应注意以下几点
·桥梁采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的侵蚀作用,便于施工并有利于保证施工质量,便于今后使用过程中的检查和维修。
·提高混凝土材料本身耐久性,采用低水胶比混凝土,尽可能减少用水量并正确使用矿物掺和料,明确混凝土耐久性的施工要求。
·适当增加钢筋保护层厚度。
·注重防排水和连接缝等构造措施,尽可能避免水和氯盐等有害物质接触或渗漏到混凝土表面,防止混凝土在使用过程中遭受干湿交替。
·对于环境作用非常严重或极端严重的重要桥梁, 以及易遭绣断、失效后果严重的预应力钢绞线或高强拉索等构件,在耐久性设计方面应采取多重防护对策。可以多种措施平行起作用 如在提高混凝土质量和保护层基础上,同时采取阻锈剂或环氧涂层钢筋。
·在确定钢筋混凝土保护层厚度和耐久性混凝土要求时,不考虑普通饰面和防水层等构造对混凝土结构的有限保护作用。
二、重视结构型式选择设计
·装配式空心板结构适用于16m跨径以下的梁桥及弯、斜梁桥等扭矩较大,正负弯矩交替出现、建筑高度受限等构造上有特殊需要的桥型。当梁桥单孔跨径超过20m时。应考虑施工、经济、安全等因素对箱型、T型、整体截面等各种截面形式进行比选,慎用空心板。
·高速公路多跨桥梁上部宜采用结构连续的形式。
·小桥涵及通道的桥下净空较低,施工期间无通行及行洪要求,具备搭设支架现浇施工条件时宜采用现浇结构,以保证其受力的整体性。
·在地形平坦.具备较好的大型构件运输条件时 同一工程的中小跨径梁桥设计宜采用相同的结构型式 以便于集中预制。
·为减少混凝土裂缝对桥梁结构使用寿命的影响.单孔跨径16m及以上的梁桥宜采用预应力结构,高速公路、一级公路及潮湿、沿海地区跨径13m及以上的桥梁宜采用预应力连续结构。
·软土路基段通道及涵洞宜采用整体基础的结构。重视预应力梁的构造设计。
·部分预应力结构宜按A类构件设计。
·对于预应力锚具以下部位及负弯矩束齿板部位的配筋设计及尺寸应注意保证满足局部承压受力要求和预应力钢束张拉构造要求。钢筋间距应满足混凝土浇注要求,对于钢筋密集,混凝土难于浇捣密实的部位.在图纸说明中应提出采用小石子混凝土浇注等施工措施及要求。
·底板、腹板的厚度应满足整体受力,整体稳定和局部受力。局部稳定的要求,梁端可考虑加厚,充分考虑布置预应力管道、普通钢筋、设置保护层的构造要求.并为施工误差预留一定的余量,避免出现裂纹。
·适当加强非预应力构造钢筋的配置, 以保证结构安全。充分重视桥梁细部构造设计。
·对于装配式梁桥应加强横向连结构造设计。对于空心板梁.应加大绞缝的尺寸,以便于混凝土的浇捣,设计说明中应对绞缝混凝土浇注施工提出明确要求与具体措施,加强绞缝的连接。在预制板侧绞缝的上部、下部均应布置预埋连接钢筋,在吊装后相互搭接及钢板焊接连接。T梁、箱梁的横隔梁及桥面板的连结均应采用湿接缝连接。
·空心板的顶板厚度设计应满足作为行车道板的局部受力要求,并考虑芯模上浮等施工误差的影响.配置防止芯模上浮的定位钢筋。
·空心板、箱梁的底板应设置一定数量的排气通气孔,以排除梁体内部积水并维持梁体内外温度均衡。T梁、小箱梁等纵横梁组合结构应加强横隔梁的设计,保证桥梁的整体工作性能 主要措施是横隔板加密(控制横隔板间距)或加强(增加横隔板厚度或采用预应力横向联系)。
·加强桥面铺装设计。桥面铺装层钢筋网应使用焊接网或预制冷轧带肋钢筋网,不宜使用绑扎钢筋网,钢筋采用1O～12钢筋,可通过加密钢筋网的方式加强配筋。
水泥混凝土铺装层应采用防水混凝土,强度不低于主梁,厚度的确定应考虑主梁的预拱度、负弯矩预应力齿板厚度等因素,不易太薄,宜满足设双层钢筋网的要求。在施工图设计文件中应对水泥混凝土铺装层施工厚度提出要求,一般在10～15cm 极限最薄厚度不得小于9cm。尤其是装配式T型梁桥和箱型梁桥要保证最小水泥混凝土铺装厚度。一般情况下,混凝土等级不低于C40。为加强铺装层与主梁共同受力,应在梁顶板预埋竖向的剪力钢筋,与铺装层钢筋绑扎,以加强行车道板与铺装层的连接。
·沥青铺装层的厚度及结构宜干路面结构(尤其是表面层和中面层)一致,以便于连续摊铺施工。一般二级及二级以上公路桥梁沥青铺装层的厚度宜不小于7cm。大桥和特大桥的桥面铺装层可进行专门设计。
·加强桥面防排水设计。对于存在负弯矩区段的桥梁和重要结构、特殊构造的桥梁在沥青铺装层下应设置桥面防水层。防水层设置应选择成熟的材料和施工工艺,以满足防水、层间粘结、荷载作用、温度效应、便于有效施工等要求,防止因防水层设置不当出现病害考虑排除层间渗水的要求。要合理设置泄水管,桥梁泄水管口下缘标高应低于防水层顶面 并可在桥面两侧设计纵向(碎石)盲沟。排水管应有一定的伸出长度,远离梁体侧面及墩台身,防止水沿梁侧或墩台蜒流。
·合理选择伸缩装置。为保证平整度,桥梁伸缩缝应在铺装层完工后施工。设计说明中应提供伸缩装置不同安装施工温度的预留伸缩量。桥梁联长一般宜取100～200m。大跨径、高速、一级公路的伸缩缝的联长可适当加长。
·对桥梁伸缩缝及支座产品质量进行严格把关,杜绝桥梁结构中出现不合格产品。
·中小跨径梁桥的支座宜用橡胶板式支座。板涵可不设独立的支座. 采用1～2cm厚的橡胶板简易支垫层。斜桥、弯桥宜采用圆形板式橡胶支座。
·二级以下公路,台后填土沉降量较小的小桥可不设搭班。
·桥梁的建设应考虑便于日后养护检修,在重要构件上预留养护检查所需的空间及辅助构件。盖梁顶应留有安置千斤顶的空间,便于更换支座。
三、重视下部构造设计
·对于高度较大、台后土压力较大的轻型桥台应进行桥台台身的受力验算。
·采用扩大基础的桥涵设计文件中应对地基承载力提出明确的要求,存在软弱地基的要提出具体的处理方案。
·同一桥梁下部构造和基础应采用统一的结构形式,避免发生不均匀沉降。
·支座垫石水泥混凝土的强度等级应与盖梁相同,建议与盖梁混凝土整体浇筑。
四、重视附属工程设计
·大桥、特大桥桥头和中长隧道出口附近宜增设紧急停车带,便于养护施工作业。
·结合桥头锥坡防护工程,增设人行踏步。
·桥涵构造物桥下机动车可以通行的,桥头的隔离栅可以设置“活动门” 便于养护物资的搬运。
·通道附近设置的蒸发池或渗井必须设置刺铁丝网.并应设安全警示牌。
五、结语
以上所列应注意的事项均是笔者在过去建设和运营过程中发现或存在的问题,在设计中如果加以改进就可以避免的,在此进行了整理便于交流。
[关键词] 桥梁建设桥梁设计基本构思
前言
近几年来,我国的高速公路通车里程越来越长。伴随着国家实行了严格的耕地保护政策,高速公路中桥涵占的比重也越来越大,桥涵质量的好坏更加引起了管理部门的高度重视。桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化。从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。下面结合公路桥梁在建设和运营过程中出现的一些问题,在设计过程中应注意的事项,提出一些建议。
一、重视结构的耐久性设计上应注意以下几点
·桥梁采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的侵蚀作用,便于施工并有利于保证施工质量,便于今后使用过程中的检查和维修。
·提高混凝土材料本身耐久性,采用低水胶比混凝土,尽可能减少用水量并正确使用矿物掺和料,明确混凝土耐久性的施工要求。
·适当增加钢筋保护层厚度。
·注重防排水和连接缝等构造措施,尽可能避免水和氯盐等有害物质接触或渗漏到混凝土表面,防止混凝土在使用过程中遭受干湿交替。
·对于环境作用非常严重或极端严重的重要桥梁, 以及易遭绣断、失效后果严重的预应力钢绞线或高强拉索等构件,在耐久性设计方面应采取多重防护对策。可以多种措施平行起作用 如在提高混凝土质量和保护层基础上,同时采取阻锈剂或环氧涂层钢筋。
·在确定钢筋混凝土保护层厚度和耐久性混凝土要求时,不考虑普通饰面和防水层等构造对混凝土结构的有限保护作用。
二、重视结构型式选择设计
·装配式空心板结构适用于16m跨径以下的梁桥及弯、斜梁桥等扭矩较大,正负弯矩交替出现、建筑高度受限等构造上有特殊需要的桥型。当梁桥单孔跨径超过20m时。应考虑施工、经济、安全等因素对箱型、T型、整体截面等各种截面形式进行比选,慎用空心板。
·高速公路多跨桥梁上部宜采用结构连续的形式。
·小桥涵及通道的桥下净空较低,施工期间无通行及行洪要求,具备搭设支架现浇施工条件时宜采用现浇结构,以保证其受力的整体性。
·在地形平坦.具备较好的大型构件运输条件时 同一工程的中小跨径梁桥设计宜采用相同的结构型式 以便于集中预制。
·为减少混凝土裂缝对桥梁结构使用寿命的影响.单孔跨径16m及以上的梁桥宜采用预应力结构,高速公路、一级公路及潮湿、沿海地区跨径13m及以上的桥梁宜采用预应力连续结构。
·软土路基段通道及涵洞宜采用整体基础的结构。重视预应力梁的构造设计。
·部分预应力结构宜按A类构件设计。
·对于预应力锚具以下部位及负弯矩束齿板部位的配筋设计及尺寸应注意保证满足局部承压受力要求和预应力钢束张拉构造要求。钢筋间距应满足混凝土浇注要求,对于钢筋密集,混凝土难于浇捣密实的部位.在图纸说明中应提出采用小石子混凝土浇注等施工措施及要求。
·底板、腹板的厚度应满足整体受力,整体稳定和局部受力。局部稳定的要求,梁端可考虑加厚,充分考虑布置预应力管道、普通钢筋、设置保护层的构造要求.并为施工误差预留一定的余量,避免出现裂纹。
·适当加强非预应力构造钢筋的配置, 以保证结构安全。充分重视桥梁细部构造设计。
·对于装配式梁桥应加强横向连结构造设计。对于空心板梁.应加大绞缝的尺寸,以便于混凝土的浇捣,设计说明中应对绞缝混凝土浇注施工提出明确要求与具体措施,加强绞缝的连接。在预制板侧绞缝的上部、下部均应布置预埋连接钢筋,在吊装后相互搭接及钢板焊接连接。T梁、箱梁的横隔梁及桥面板的连结均应采用湿接缝连接。
·空心板的顶板厚度设计应满足作为行车道板的局部受力要求,并考虑芯模上浮等施工误差的影响.配置防止芯模上浮的定位钢筋。
·空心板、箱梁的底板应设置一定数量的排气通气孔,以排除梁体内部积水并维持梁体内外温度均衡。T梁、小箱梁等纵横梁组合结构应加强横隔梁的设计,保证桥梁的整体工作性能 主要措施是横隔板加密(控制横隔板间距)或加强(增加横隔板厚度或采用预应力横向联系)。
·加强桥面铺装设计。桥面铺装层钢筋网应使用焊接网或预制冷轧带肋钢筋网,不宜使用绑扎钢筋网,钢筋采用1O～12钢筋,可通过加密钢筋网的方式加强配筋。
水泥混凝土铺装层应采用防水混凝土,强度不低于主梁,厚度的确定应考虑主梁的预拱度、负弯矩预应力齿板厚度等因素,不易太薄,宜满足设双层钢筋网的要求。在施工图设计文件中应对水泥混凝土铺装层施工厚度提出要求,一般在10～15cm 极限最薄厚度不得小于9cm。尤其是装配式T型梁桥和箱型梁桥要保证最小水泥混凝土铺装厚度。一般情况下,混凝土等级不低于C40。为加强铺装层与主梁共同受力,应在梁顶板预埋竖向的剪力钢筋,与铺装层钢筋绑扎,以加强行车道板与铺装层的连接。
·沥青铺装层的厚度及结构宜干路面结构(尤其是表面层和中面层)一致,以便于连续摊铺施工。一般二级及二级以上公路桥梁沥青铺装层的厚度宜不小于7cm。大桥和特大桥的桥面铺装层可进行专门设计。
·加强桥面防排水设计。对于存在负弯矩区段的桥梁和重要结构、特殊构造的桥梁在沥青铺装层下应设置桥面防水层。防水层设置应选择成熟的材料和施工工艺,以满足防水、层间粘结、荷载作用、温度效应、便于有效施工等要求,防止因防水层设置不当出现病害考虑排除层间渗水的要求。要合理设置泄水管,桥梁泄水管口下缘标高应低于防水层顶面 并可在桥面两侧设计纵向(碎石)盲沟。排水管应有一定的伸出长度,远离梁体侧面及墩台身,防止水沿梁侧或墩台蜒流。
·合理选择伸缩装置。为保证平整度,桥梁伸缩缝应在铺装层完工后施工。设计说明中应提供伸缩装置不同安装施工温度的预留伸缩量。桥梁联长一般宜取100～200m。大跨径、高速、一级公路的伸缩缝的联长可适当加长。
·对桥梁伸缩缝及支座产品质量进行严格把关,杜绝桥梁结构中出现不合格产品。
·中小跨径梁桥的支座宜用橡胶板式支座。板涵可不设独立的支座. 采用1～2cm厚的橡胶板简易支垫层。斜桥、弯桥宜采用圆形板式橡胶支座。
·二级以下公路,台后填土沉降量较小的小桥可不设搭班。
·桥梁的建设应考虑便于日后养护检修,在重要构件上预留养护检查所需的空间及辅助构件。盖梁顶应留有安置千斤顶的空间,便于更换支座。
三、重视下部构造设计
·对于高度较大、台后土压力较大的轻型桥台应进行桥台台身的受力验算。
·采用扩大基础的桥涵设计文件中应对地基承载力提出明确的要求,存在软弱地基的要提出具体的处理方案。
·同一桥梁下部构造和基础应采用统一的结构形式,避免发生不均匀沉降。
·支座垫石水泥混凝土的强度等级应与盖梁相同,建议与盖梁混凝土整体浇筑。
四、重视附属工程设计
·大桥、特大桥桥头和中长隧道出口附近宜增设紧急停车带,便于养护施工作业。
·结合桥头锥坡防护工程,增设人行踏步。
·桥涵构造物桥下机动车可以通行的,桥头的隔离栅可以设置“活动门” 便于养护物资的搬运。
·通道附近设置的蒸发池或渗井必须设置刺铁丝网.并应设安全警示牌。
五、结语
以上所列应注意的事项均是笔者在过去建设和运营过程中发现或存在的问题,在设计中如果加以改进就可以避免的,在此进行了整理便于交流。