略論景觀小橋的設(shè)計(jì)方法
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最大平均載彎曲數(shù)值與簡(jiǎn)支梁相比明顯減少了50%，使橋梁彎曲數(shù)值得到了有效控制。平均載彎曲圖具有的總面大小積與簡(jiǎn)支梁比較也能減小約67%，減少了縱向受力鋼筋使用量。因控制彎曲變小，造成恒載減小，使橋梁本身重量減輕。加大橋梁根部梁高能起到減小跨中彎曲的作用。橋墩出現(xiàn)不規(guī)則下沉現(xiàn)象會(huì)造成內(nèi)力增加，使橋梁地基性能要求變高。由于主梁和橋墩固結(jié)，混凝土徐變、混凝土收縮以及溫度改變都會(huì)造成內(nèi)力增加。橋梁的負(fù)彎曲區(qū)域出現(xiàn)在橋墩結(jié)構(gòu)的主梁上緣位置，當(dāng)出現(xiàn)裂縫情況時(shí)容易受到水侵蝕。因主梁高度變小，導(dǎo)致橋面標(biāo)高變低，使橋梁縱坡較平緩，對(duì)于城市橋梁而言方便非機(jī)動(dòng)車輛以及行人通行。從橋梁形狀看，連續(xù)型剛構(gòu)橋具有的結(jié)構(gòu)輕巧，簡(jiǎn)約、線條流暢以及俊秀，橋型比較美觀。
2臺(tái)山市某橋梁工程的設(shè)計(jì)分析
該景觀橋梁是5．75+15．5+5．75(單位:m)的連續(xù)鋼構(gòu)型變截面箱梁小橋，采用的材料是鋼筋混凝土，全橋長(zhǎng)為40m，寬10m，橋梁設(shè)計(jì)的縱坡是1．9%。參照鋼筋混凝土連續(xù)型梁橋設(shè)計(jì)的邊跨比值通常為0．6～0．8，當(dāng)邊跨比值低于0．5時(shí)，邊跨支座結(jié)構(gòu)有可能會(huì)發(fā)生拉力作用。受到人工河具有的寬度限制，該橋邊跨比值為0．37，小于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。因此在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)受力過(guò)程中應(yīng)重視邊跨支座有無(wú)拉力情況出現(xiàn)。
2.1橋墩與橋臺(tái)結(jié)構(gòu)探析
橋上欄桿設(shè)計(jì)與該小區(qū)四周采用的欄桿設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及顏色均一致，在欄桿結(jié)構(gòu)上綜合了欄桿受力需求以及構(gòu)造需求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主要是從適應(yīng)性橋梁發(fā)生變形以及防撞性能方面考慮。該橋梁設(shè)計(jì)為達(dá)到橋梁變形需求，同時(shí)還要確保欄桿外形美觀，選擇在欄桿柱子中間位置設(shè)計(jì)變形縫的方式，能夠較好的解決這個(gè)問(wèn)題。橋臺(tái)結(jié)構(gòu)是:承臺(tái)材質(zhì)是鋼筋混凝土，基礎(chǔ)是鋼筋混凝土樁，U形橋臺(tái)是重力型素混凝土，其中承臺(tái)為1．5m厚，1．2m樁徑，樁基設(shè)計(jì)依據(jù)的是摩擦樁。橋墩構(gòu)造設(shè)計(jì)為:樁基混凝土鋼筋式承臺(tái)，混凝土鋼筋矩形實(shí)體橋墩，其中橋墩厚為0．7m，寬為6．9m，兩個(gè)橋墩高度約為7m，樁徑為1．2m，承臺(tái)厚度為1．5m，按照摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。連續(xù)剛橋要求固結(jié)橋墩柔性要高，但考慮到橋梁整體結(jié)構(gòu)造型，為了防止發(fā)生“頭重腳輕”現(xiàn)象，影響橋梁整體外型美觀，將橋墩厚度設(shè)計(jì)為0．7m，加大橋墩剛度將會(huì)造成附加應(yīng)力變大。
2.2計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)受力分析
由于受到實(shí)際情況限制，橋梁邊跨長(zhǎng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值比較小，邊跨比值僅為0．37，造成恒載作用情況下懸臂端處對(duì)向下支座產(chǎn)生的壓力值為0，懸臂結(jié)構(gòu)向上翹，這種條件下出現(xiàn)中跨加載情況會(huì)比較嚴(yán)重。邊跨比值過(guò)小還會(huì)導(dǎo)致橋墩處于受彎情況。因橋墩梁高與中跨值比為1/13，稍大于一般數(shù)值，導(dǎo)致跨中彎曲過(guò)度降低，加大了橋墩支點(diǎn)結(jié)構(gòu)負(fù)彎曲，造成支點(diǎn)負(fù)彎曲明顯大于跨中負(fù)彎曲。經(jīng)過(guò)對(duì)比不考慮橋墩下沉差值和考慮1cm橋墩下沉差值兩種情況，可以得出連續(xù)型剛構(gòu)橋梁對(duì)下沉差值相當(dāng)敏感，每發(fā)生1cm下沉差值就會(huì)對(duì)支點(diǎn)產(chǎn)生約2272kN·m的負(fù)彎曲，負(fù)彎曲達(dá)到約34%的增長(zhǎng)幅度，所以在橋墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮橋墩下沉情況，加大樁基的承載力。全橋溫度最大附加效應(yīng)值位于橋墩根部結(jié)構(gòu)，其數(shù)值約為416kN·m，數(shù)值相對(duì)比較小，這種效應(yīng)在極限條件下已經(jīng)得到考慮。結(jié)果表明該橋感應(yīng)溫度變化不太靈敏，原因可能是橋跨度過(guò)小，溫度變化造成的應(yīng)變相對(duì)較小。橋梁收縮和徐變最大附加效應(yīng)數(shù)值也是處于橋墩根部，數(shù)值約143．5kN·m，數(shù)值較小，此種效應(yīng)在進(jìn)行極限條件下也已考慮在內(nèi)。結(jié)果表明該橋?qū)τ谛熳儭⑹湛s改變也不敏感，原因是橋梁墩高和橋梁長(zhǎng)度都比較小，因此徐變收縮改變量很小。對(duì)比承載能力達(dá)到極限狀態(tài)和處于正常使用情況下的彎曲包絡(luò)圖，該橋梁在處于正常使用情況下第點(diǎn)中不科學(xué)情況均得到一定緩解，一方面是將安全系數(shù)考慮在承載能力達(dá)到極限情況之內(nèi)，而另一個(gè)是由于效應(yīng)數(shù)值發(fā)生變化的非線性導(dǎo)致的。上述結(jié)論說(shuō)明該橋尺寸不能使橋受力結(jié)構(gòu)得到最優(yōu)化，在各種情況下比較合理的狀態(tài)應(yīng)是:懸臂端處不發(fā)生上翹，橋墩不承受負(fù)彎曲，而且跨中和支點(diǎn)彎曲的比值與支點(diǎn)和和跨中梁高的比值比較貼近。由于景觀性橋梁的獨(dú)特性，受到使用地點(diǎn)的限制，在大部分情況下對(duì)分析結(jié)構(gòu)受力表現(xiàn)出的“不合理”情況，只可以通過(guò)提高建材性能，加大配筋來(lái)解決。該橋梁針對(duì)分析受力數(shù)據(jù)給橋墩和箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋，配筋是根據(jù)橋梁承載水平極限情況分析和常態(tài)使用極限情況分析。箱梁內(nèi)每片腹板結(jié)構(gòu)均設(shè)置有5片骨架，骨架采用直徑大小為32的HRB335鋼筋類型構(gòu)成，不足的豎向受力鋼筋設(shè)置是位于底板下層和頂板上層。進(jìn)行配鏡之后采用相關(guān)驗(yàn)算軟件幫助驗(yàn)算，得出的數(shù)據(jù)為:計(jì)算跨中下緣結(jié)構(gòu)裂縫寬度值為0．09mm，計(jì)算墩頂裂縫寬度是0．122mm，計(jì)算橋墩裂縫最大寬度值為0．05mm，跨中撓度最大是向下12mm，跨中撓度最小是向下8mm，懸臂端處向上翹數(shù)值小于1mm。表明按照這種設(shè)計(jì)方法，橋梁連續(xù)剛構(gòu)能滿足橋梁承載水平極限情況以及常態(tài)使用極限情況設(shè)計(jì)的要求。
作者：徐賢金 單位：黔西南州交通勘察設(shè)計(jì)