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刘效尧:桥梁设计审查发现的通病

日期: 2016-09-02
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来源:中国桥梁网     作者 : 刘效尧(安徽省公路学会副理事长)

 

桥梁设计审查发现的通病(之一)


  1、预制拼装小箱梁桥


  (1)跨中不设横隔板——跨中必须设置一道横隔板,随着跨径增大,宜再增加横隔板;


  (2)只在每根小箱梁之间浇注横隔板——必须在预制梁体时浇注内腔横隔板,钢筋伸出箱外,按装箱梁后焊接伸出的钢筋,浇注箱外横隔板;


  2、变截面箱形连续桥


  ——锚固楔块


  (1)顶、底板锚固楔块远离腹板——锚固楔块要靠近腹板,减少剪力滞的折减效应;


  (2)顶、底板锚固楔块几乎在同一截面——需要错开,以避免造成截面开裂;


  (3)顶、底板锚固楔块前端板内配筋不足——配筋要足以抵抗该楔块锚固预应力在板前端产生的拉力;


  ——合龙劲性骨架


  (1)安装和拆除时焊接——不得烧伤混凝土,必须留有降温间距;


  (2)焊接或拴接——安装时用焊接,拆除方式可以用拴接;


  ——桥面板横向预应力


  (1)锚头两边交错布置——两幅桥间距不小于1米,否则锚头只能布置在外侧;


  (2)扁锚——至多4束,不得采用5束锚具;


  ——底板防崩


  (1)底板预应力筋——须设置钩筋;


  (2)跨中——设置一两道横膈板,箍筋框住底板预应力筋;


  ——竖向预应力


  (1)预应力有效性——梁的高度不大,竖向预应力损失太大;


  (2)预应力形式——不能用摩擦锚,螺旋锚必须可靠,预应力棒最好但价格高;


  ——可视可达


  (1)箱梁内腔——设置检查人孔;


  (2)外观——桥梁检查车可以通达;


  (3)需保养和可更换构件——须可达,和足够的操作空间;


  桥梁设计审查发现的通病(之二)


  铁路建设部门要求在建和建成铁路的上跨公路桥需要铁路专业设计院设计,先经铁路管理部门审查,合格后交给公路部门审查,参加了一次公路部门审查会时发现以下问题。


  1.设计参照的技术标准、规范不确定


  (1)公路设计荷载需要乘以扩大系数1.3


  这个规定在铁路、公路技术标准中均未查到,据说是铁路部门在某次会议上指定的。应该制订技术标准,经合法部门批准,在制订该条文时应该具有调查、研究、分析、归纳的科学技术报告。


  (2)设计文件中提充分考虑到车辆撞击问题


  该设计是公路桥在上,当然不能引用公路《通规》中的车辆撞击桥墩的计算规定,应该引用火车撞击上跨桥墩的规定。但是,设计中对撞击力和撞击部位没有说明,审查怀疑桥墩是否能抵抗时速300公里的火车撞击。如果设防无效或无助,是不是要设防。而且,汽车是随机轨迹,驶出车道是很可能发生的。火车是有约束轨迹,出轨是罕见的,但也时有发生的。公、铁技术部门应协同调研,制定标准。


  (3)设计桥梁寿命100年,与使用的技术规范条款不协调。


  2.习惯性疏漏——缺少材料设计指标


  图纸说明中指出某构建需要 “采用高性能C50混凝土浇筑”,这肯定不是指强度,但没有高性能指标。设计人员也不知道,就是这么一说。因为铁路工程一直是内部消化,是怎样的“高性能”没有人追究;公路工程是市场招标,每一项“高性能”都是要计入标价之中。高性能旨在特定场合使用,例如:耐磨、流动性、干硬性、耐高温、低收缩、低徐变、或指定的某种化学侵蚀……。


  3.行业交叉


  (1)弯道桥120公里时速设4%横坡,技术上是成立的。但是,中国公路75%是货车,达不到设计时速,易侧滑;在暴雨、薄冰气候下行车条件更加不利,需要适当调整横坡。


  (2)在跨越铁路上空不设排水孔,易造成公路桥面积水。可以按流量正常设计排水孔,用横管引流到铁路区域之外。


  4.预拱度的设置


  悬臂浇筑箱梁桥,设置了负(向下)预拱度。设计人员又不能确定是采用“零弯矩理论”设计。桥下是高铁,建议设计院慎重。


  5.常见问题


  (1)曲线箱梁腹板预应力索的防崩;


  (2)合龙劲性连接钢杆无法冷拆除;


  (3)铺装混凝土与小箱梁之间未设连接钢筋(桥规也是容许的),可能会脱空;


  (4)箱梁桥厚大横膈板,人孔周围最好设置封闭箍筋;


  (5)节段浇注施工箱梁厚底板受硬化端节段约束不能自由收缩,而且板厚已经超过薄壁构件的范畴,但是构造配筋仍然沿用薄壁构件的方式,只在上下表面附近各布置一层钢筋网,致使底板混凝土温度收缩纵向裂缝频发。


     建议对于混凝土厚底板应进行温差配筋计算,温差应考虑混凝土水化高温和硬化后常温的差距。建议底板厚度大于40cm就应该增加构造钢筋网的层数,而且沿厚度分布,不能只布置在混凝土厚板的上下表面附近。


     本次设计仅在首节段1.5m厚底板中面增加了一层钢筋网,建议应再适当加层,并向跨中多延伸几个节段,到底板稍薄处。


  6.建议公路上跨桥业主聘请的公路专业咨询设计院对该设计和计算进一步复查和复核。


  桥梁设计审查发现的通病(之三)


  箱梁顶(底)板锚楔前端拉力配筋验算


     设计审查时对锚楔块距工作缝的位置各有说法,这里针对某桥施工图审查分析于下。


  1.楔块上锚固预应力钢筋:19束ΦS=15.2mm,fpk=1860MPa,破断拉力Np=258kN,控制拉力应力0.75 fpk,预应力钢筋控制拉力


  N=0.75 X 19 X 258=368kN


  2.锚楔前端顶(底)板混凝土拉力:忽略厚度方向的扩散,可以证明最大为N/2;在博主的博文[1]中有证明;


  3.板中配筋:在最小拉力影响宽度60cm范围内,钢筋配置为:


  (1)板中构造钢筋:10根HRR400直径=16mm,fsk=400MPa;


  (2)锚楔下板中加强钢筋:12根HRR400直径=20mm,fsk=400MPa;


  抗拉强度NL =(10X2.01+12 X 3.14)X 400/100=235kN=1.28 X N/2


  4.结论:


  (1)节段施工张拉预应力N时,锚前拉力影响区拉力≤N/2,配筋足够承受全部拉力;这里尚未计入拉力在板厚方向的扩散,若计算宽度60cm扩大到中面计算宽度(60+e)cm,可能包含更多的钢筋;而且,


   (2)跨中底板合龙预应力N,锚前拉力影响区拉力为N/2,配筋足够承受全部拉力;但是构造钢筋和加强钢筋需要跨缝连续,锚固长度符合规范要求;


   (3)只要二期恒载和活载作用下,控制总体计算混凝土不产生拉应力,设计是安全的;


  所以,不必计较锚楔前端与施工缝之间的距离。


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