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國外預應力混凝土連續梁橋的發展
2011-10-18 00:00

  連續梁是一種古老的結構體系,它具有變形小,結構剛度好、行車平順舒適,伸縮縫少,養護簡易,抗震能力強等優點。而在50年代前,預應力混凝土連續梁雖是常被采用的一種體系,但跨徑均在百米以下。當時主要采用滿堂支架施工,費工費時,限材了它的發展。50年代后,預應力混凝土橋梁應用懸臂施工方法后,加速了它的發展步伐。預應力錨具結構的懸臂體系和懸臂施工方法相結合產生了T型剛構,在60年代,跨徑100-200m范圍內,幾乎是大跨預應力混凝土梁橋中的優勝方案。早期有典型意義的橋梁便是聯邦德國1953年建造的胡爾姆斯橋和1954年建成的科布倫茨(Koblenz)橋。然而,這種結構,由于中間帶鉸,并對混疑土徐變,收縮變形估計不足,又因溫度影響等因素使結構在鉸處形成明顯折線變形狀態,對行車不利。因此,對行車條件有利的連續梁獲得了新的發展。對中跨預應力混凝土連續梁,在60年代初期,逐跨架設法與頂推法(F.Leonhardt所創建)的應用,對大跨預應力混凝土連續梁,各種更完善的懸針施工方法的應用,使連續梁廢棄了昂貴的滿堂的施工方法而代之以經濟有效的高度機械化施工方法,從而使連續梁方案獲得新的競爭力,逐步在40-200m范圍內占主要地位。如1962年在委內瑞拉的卡尼羅河上,用頂推法修建的6跨連續箱梁橋是頂推法的代表作,主跨為96m。

  無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋,還是跨越寬闊河流的大橋,預應力混凝土連續梁都發揮了它的優勢,往往取代其它體系而成為中選的優勝方案。

  表1-6列出了主跨大于100m的國外預應力混凝土連續梁的建造情況。其中突出橋例,如聯邦德國科赫塔爾(Kochertal)橋,橋墩高183m的高架多跨連續梁橋,跨徑布置為81+7 x 138+81m,橋面寬31m,僅用8.6m寬單箱截面,箱外挑出長懸臂,每隔7.66m有一斜律支承恐臂橋面板。另一個橋例為英國的奧韋爾(Orwell)橋,總長1286m,主跨為190m的18跨連續梁(46+5x59+72+106+190+106+72+6x59+46m)。它說明了連續梁的連續長跨已超過1000m,它對行車非常有利。在70年代至80年代間,對二百余座主跨大于100m的預應力混凝土梁式橋作過統計,連續梁占總數的50%。

  連續梁橋向大跨度發展,巨型支座(支座反力3.924~9.810MN)的設計制造與支座的養護變成了關鍵問題。而T型剛構卻在這方面具有無支座的優點。60年代后,因人們對鉸的作用和如何控制結構變形作了研究,對它的缺陷作了預防措施,所以在60年代后期至70年代,T型剛構還仍是預應力混凝土橋梁的一個主要橋型,如日木在1972年修建了主跨230m的浦戶大橋,繼而又建成了主跨236m的彥島大橋和主跨240m的濱名大橋。丹麥、挪威和一些非洲國家在這時期也修建了不少T型剛構,如挪威1973年至1983年,建造了十余座橋,主跨從150-200m左右。但應指出,T型剛構體系在設計中不斷改進,逐步與連續梁體系的優點相結合。實際上,60年代修建的聯邦德國本道夫橋已初步體現T型剛構與連續梁體系相結合的布置,而且T型剛構的粗大橋墩已被薄型柔性墩所代替,墩寬2.8m,僅為支點梁高的0.28倍(支點梁高為10m)。后續的一些著名橋例也都采用了類似的布置。這樣,逐步形成了采用柔性薄墩(墩壁厚度一般為0.2-0.3支點梁高)、墩梁連固形式的連續一剛構體系。連續一剛構與連續剛構體系(或稱多跨剛構體系)的/z別在于:后者受力特件屬于剛構范疇,而前者梁體部分主要起連續梁的作用,它可歸屬到連續梁體系的范疇。連續一剛構體系可以分跨中帶餃或無餃的兩種類型。

  作為等跨布置的連續一剛構體系的典型橋例之一是丹麥在1980年建成的Vejle-Fjord橋,該橋總長1710m,橋跨布置為67.9+14x110+68.75+33.5m,全橋分為四個連續一剛構單元,單元間在第4,8,12跨中用鉸連接。中間橋墩高約為44m,墩厚與支點梁高之比約為0.3。邊墩高度較小,為減小它的剛度在墩的底部做成鉸支承。橋寬27.6m,采用單箱截面。

  預應力混凝土連續梁在中等跨徑范圍,它更是千姿百態。無論在橋跨布置、梁、墩赴面形式,或是在體系上(吸取其它結構的優點)不斷改進橋型布置,例如V形墩的連續梁體系、雙薄壁墩連續梁體系。值得一提的是法國的SetubedLogoon橋,主跨130m的五跨連續染,中間墩采用雙薄壁結構,雙壁相距10m,壁厚僅0.5m。

  預應力混凝土連續梁在40-60m的范圍,已可以說占絕對優勢。頂推法、移動模架法、逐孔架設法等施工方法經濟快速,廣泛應用也是關鍵因素。如瑞士的Beckenried高架橋,總長3048m,標準跨徑55m。

  連續梁的橫截面形式在小跨徑的城市高架橋中,為求最小建筑高度,常選用板式或肋板式截面,而在中、大跨徑主要采用箱式截面。但總的發展趨勢是盡可能加長懸臂橋面板而選用單箱截面,以達到快速施工的目的。在這種單箱截面的錨具結構中,往往采用三向預應力工藝。

  預應力混凝土連續梁用干城市橋梁,為充分利用空間,并改善交通的分道行駛,已建成不少雙層橋面的型式。在這方面的一個突出例子是1980年在維也納市多瑙河上新建的帝國(New Rei-chs)橋。該橋為10跨,主跨為169.61m,橫截面為兩個分離并列的單室箱梁,箱頂面為公路橋面,箱內通過地下鐵道,箱外挑出人行道,地下鐵的車站設在橋上,為方便乘客上下,箱壁在每跨上開有五個大洞。這座橋另一特點是采用部分預應力混凝土設計理論的概念進行設計,在橋軸方向施加有限預應力,在頂板及底板的橫向施加部分預應力。

  部分預應力的概念現已逐步為工程師們所接受,已開始在一些大跨預應力混凝土梁式橋上應用,井已有明顯的成效。其主要原因是增設非預應力鋼筋降低預應力值能較大地改善結構的使用性能。

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