淺析我國高架橋的分類與設計

淺析我國高架橋的分類與設計

1立交的發(fā)展歷史隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程日益加劇。居民們乘飛車離開，車輛顯著增加。此外，自行車的大量數(shù)量增加了汽車和非機動車輛、汽車和行人對道路和道路的干擾日益嚴重。傳統(tǒng)的交叉口交通方式無法適應。為了解決交通擁擠、交通減少和事故數(shù)量增加的問題，許多大城市都在修建高架道路和高速公路。對所有的平交路口采用立體交叉(簡稱立交)即修建匝道和立交橋,使原平交路口上的車流在不同高程上跨越,從空間上分開,各行其道,互不干擾,從而提高車速和路口通行能力。城市道路立交源于高速公路,由于高速路的持續(xù)發(fā)展促進城市快速路的建設,并在環(huán)路上設立交。國外立交發(fā)展較早的是美國,1921年在布朗克斯河風景區(qū)干路上建成第一座設有匝道的不完全互通式立交。而我國最早的立交,系廣州市1964年建成的北大環(huán)城立交,此后我國立交不斷發(fā)展開來。北京市1966年與京密引水濱河路建成3座部分互通式立交,1983年建立廣州區(qū)莊高架橋,1986年建成的天津中山門橋等等。除了立交橋外,其所連接的高架橋作為充分利用城市空間一個非常重要的辦法,在各大城市流行開來。北京、上海、廣州等發(fā)達地區(qū)首先建立了許多立交橋,以緩解交通壓力;而后為了進一步節(jié)約城市空間,建立高架橋進一步提高交通能力。如今,軌道交通的發(fā)展,憑借著其強大的運載量,大大提高了運輸能力,減輕了公路交通的壓力。軌道交通分為地鐵,輕軌等。大量實例表明,輕軌一般修建在高架橋上。2城市橋梁分類城市高架橋根據(jù)城市發(fā)展可分為兩類:公路高架橋和輕軌高架橋。2.1同樣的點兩者同為城市高架橋,大體的結(jié)構(gòu)形式是一致的。2.1.1結(jié)構(gòu)性能特點一般選擇箱形梁作為梁體主要形式。箱梁是目前國內(nèi)外廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式之一,整體受力性能好。從結(jié)構(gòu)特點來說,抗彎和抗扭剛度大,徐變拱度小,較好地滿足了輕軌工程中軌道對結(jié)構(gòu)豎向變位的要求。除了箱梁外,可用于城市軌道交通的梁式還有T梁、空心板梁以及槽形梁,但是絕大多數(shù)都選擇了箱梁。2.1.2t形墩造型特色橋墩可以選擇Y形墩、雙柱墩、T形墩、曲頂獨柱墩等。Y形墩,造型美觀,受力合理,雙柱墩簡潔敦實,給人以安全感,T形墩施工方便,曲頂獨柱墩上下部過渡流暢,造型優(yōu)美。可按所處環(huán)境進行美學評估,使橋墩符合橋梁,符合環(huán)境。2.1.3橋梁樁基的施工方法基礎主要采用鋼筋混凝土樁基礎。當承載力較高的土層埋藏較深,其上為松軟層所覆蓋,均宜采用樁基礎。樁基礎具有承載能力高,沉陷速率慢,沉降量較少而且均勻,并能承載垂直和水平載荷等特點。在橋梁樁基中,一般采用鋼筋混凝土樁。按樁在土壤中的支承力性質(zhì)分,有摩擦樁、支承樁和中間樁。按樁的施工方法分,有擠入法和鉆孔灌注樁法。鉆孔灌注樁不會對土產(chǎn)生擾動,其設計時也較為簡便,推薦使用此法。摩擦樁是依靠土體對樁的摩擦而支撐上部結(jié)構(gòu)自重及荷載的,隨著時間的推移,場地周圍的變化,會引起持力土層的變化,進而有可能引起不均勻沉降。此對于簡支梁橋的危害較小,但是對連續(xù)梁橋尤其是剛構(gòu)橋的危害很大,嚴重時會引起混凝土剝落,露筋,甚至梁斷裂。2.1.4結(jié)構(gòu)體系1非均勻沉降驗算而且當樁基采用摩擦樁時,其隨時間產(chǎn)生的不均勻沉降不會影響到整座橋梁的安全。但是其梁之間的接合處容易產(chǎn)生“跳車”,對行車不利,也對橋梁本身不利。2滿堂支架法施工時造成的差異但是橋面上下的溫度差值產(chǎn)生的溫度應力對橋梁的影響較大,尤其是夏天,橋內(nèi)外可產(chǎn)生幾十度的溫差,使混凝土開裂,暴露鋼筋。施工時為現(xiàn)澆,若使用滿堂支架法,勢必會導致橋下交通堵塞。當跨路高架橋設計時,不宜采用連續(xù)梁橋。3跨段鋼橋施工但是其墩梁接合處會有很大的內(nèi)力,而且分布不均,配筋也較為復雜。最大的缺點是當采用鋼筋混凝土時,不可能采用預制梁,只能采用現(xiàn)場澆筑。由于鋼材價格貴,所以在不影響交通的地段使用混凝土簡支梁橋;在跨線段可采用鋼橋,首先架設臨時墩,再用吊車將鋼梁調(diào)至臨時墩進行錨栓連接,而后進行焊接成梁,最后拆除臨時墩。此種方式過程簡單,施工速度快,對橋下交通影響較小,施工時間可選擇在深夜進行,錯開行車高峰期。這樣可以縮短工期,最大限度地減少對城市交通的影響。2.1.5標準化設計有利于提高施工進度、節(jié)約成本對于高架橋來說,把各個梁段的不同梁式進行標準化設計,可以加快施工進度,節(jié)約成本。在預制廠中生產(chǎn)標準化的梁,然后直接運到施工場地,進行安裝,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約了成本。2.2軌道高架上的輕軌列車荷載高架橋上車輛的荷載不同,汽車荷載是加在道路高架橋上的;輕軌列車荷載是加在軌道高架橋上的。兩種橋梁在不同的荷載下動力反應明顯不同,因此在設計時,從橋面結(jié)構(gòu)到線形設計都會有所區(qū)別。2.2.1城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)公路高架橋,其橋面鋪裝層是分層進行施工的,一般采用瀝青混凝土。完成施工后,直接行駛車輛。輕軌高架橋,城市軌道交通的軌道結(jié)構(gòu)可分有碴和無碴兩種。公路高架橋,其路面與一般公路路面沒有什么特殊的區(qū)別。然而,輕軌高架橋上,鋪設著鋼軌,并通過扣件直接把鋼軌與混凝土橋面連接起來。在溫度的影響下,鋼軌與混凝土的收縮不一致,這就可能會導致扣件的損壞。2.2.2進入立交橋及進入市政道路公路高架橋,一般在平面圖上成直線形,但在高架橋樞紐——立交橋處,要進行車輛分流,使行駛的車輛在立交橋處進入不同的道路。但是輕軌高架橋不存在與立交橋相連。輕軌高架橋,需要跨越市政道路、高架橋、立交橋,甚至要跨越鐵路,因此線路起伏多,出現(xiàn)大量坡橋。線路又要服從城市規(guī)劃和避讓一些城市建筑物,故城市軌道交通高架橋有大量彎橋。高架橋坡度比公路高架橋要小,最大坡度一般不超過30‰;最小半徑比公路高架橋大,一般為250m。2.2.3輕軌高架公路高架橋,主要措施是一般在臨近居民區(qū),學?；蛘咿k公大樓等設施一側(cè)設置高架橋的防噪聲壁,來防止產(chǎn)生的噪聲。輕軌高架橋,主要措施如下:1)在人口密集區(qū)考慮采用槽形梁,可有效降低列車運行時的噪聲影響;基礎采用樁基礎可以減小振動向遠距離的傳播;采用抗振動性能好的板式支座能減小列車運行時產(chǎn)生的振動噪聲。2)在線路中間設置T形隔聲屏,線路兩側(cè)設倒L式隔聲屏,在噪聲敏感地段的線路兩側(cè)或單側(cè)設置大型折板式隔聲屏,可以達到很好的降噪效果。2.2.4動墩內(nèi)墩剛度設計對于輕軌高架橋,其墩臺還可分為制動墩和非制動墩。架設制動墩是為了增加橋梁的縱橋向剛度。由于輕軌高架橋上的列車的制動力,牽引力比汽車給高架橋的大得多,所以公路高架橋可以不考慮制動墩的架設,但是對于輕軌高架橋來說是必須的。3要注重精神文明的基本特征人們在享受快捷便利交通的同時,對交通設施的審美期望也逐漸提高,要求城市軌道交通其結(jié)構(gòu)能夠與城市建筑融為一體,以提升城市的整體景觀形象,體現(xiàn)了人們在基本滿足物質(zhì)文明需求的基礎上,對精神文明的追求?！捌胀ㄐ腥丝瓷先ヒ?汽車行駛在上面要安全舒適,要與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致”是對它的要求。高架橋作為城市的一個景色,起著十分重要的作用?？梢哉f是一個城市的“臉面”。其除具有基本的通行能力外,還應該和外界環(huán)境相符合,以合理的比例,線條等給人美的感覺。另外,在夜間,橋梁的燈光美化效果非常好,利用橋梁上的燈光,把整個橋的線形表達出來,給人以美的享受,重慶的長江大橋的夜景令人心曠神怡。行駛在橋上的駕駛員,乘客,除了行駛安穩(wěn)之外,在空中行駛所帶來的視覺效果,也是令人回味的。4高橋抗壓4.1橋梁破壞與成因城市高架橋是城市的生命線,當?shù)卣鸬葹暮Πl(fā)生時,它的完好或正常使用可以加快救災速度。從公路與城市高架橋破壞特點來看,破壞形式復雜多樣,但主要破壞與成因有以下幾種:1)因地面錯動或沉降不均,致使橋面呈屈曲不平或使橋梁側(cè)傾;2)結(jié)構(gòu)鉸接部位破壞導致橋梁結(jié)構(gòu)斷裂塌落;3)橋墩破壞(剪切或壓彎)致使落梁或側(cè)傾;4)橋墩承臺或支座破壞導致落梁;5)RC橋墩剪切破壞或壓彎破壞,鋼筋屈曲?；炷翂核闃蚨站植抗某銎茐亩谅浠騻?cè)傾;6)橋梁橫向變位過大,橋面橫向錯位或側(cè)傾;7)鋼橋墩或鋼梁屈服變形和焊接部位斷裂。4.2延性抗震的應用目前,人們已經(jīng)廣泛認同橋梁抗震設計必須從單一的承載力設防轉(zhuǎn)入承載力和延性雙重設防。大多數(shù)多地震國家的橋梁抗震設計規(guī)范采納了延性抗震理論。根據(jù)以往地震對高架橋造成的損害,我們要對容易損害的橋墩,支座處進行延性設計,用約束混凝土來提高混凝土的延性?？拐鹪O防設計屬于被動防御,被動地承受地震。現(xiàn)在要加強“概念設計”的抗震原則,進行主動防御。要研究不同的結(jié)構(gòu)形式,分析受力性質(zhì),避免不利于抗震的橋型出現(xiàn)在地震多發(fā)區(qū),創(chuàng)造出更加適應地震地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)形式。4.3橋臺、橋墩、橫橋之間的荷載依據(jù)現(xiàn)行《抗震規(guī)范》,高架橋橋梁抗震設計時,地震荷載的計算,一般情況下橋墩應采用反應譜理論,橋臺采用靜力法。對于結(jié)構(gòu)特別復雜、橋墩高度超過30m的特大橋梁,可采用時程反應分析法。計算高架橋橋梁