大跨度门架墩设计,桥梁设计师必懂

1、大跨度门架墩设计，桥梁设计师必懂！对大跨度门架墩盖梁与立柱不同的 连接方式对立柱内力的影响 进行了计算分析，提出了不 同的适用条件下盖梁与立柱合理的 连接方式，可供 类似工程参考。当两条线路交角小，其中一条 线路须跨越另一条 线路时，如轨道交通、磁 悬浮跨越城市道 路（或公路、铁路），城市道路跨越城市道路、铁路等，在不中断交通的情况下，要 满足限界及施工安全距离，上跨 桥梁跨度一般很大，且 桥梁上部结构须选择跨越能力大的 钢结 构，从而引起工程造价高、后期 维护工作量大。另外一种解决方法就是 选择门架墩跨越， 上部结构选择预制小箱梁或空心板梁混凝土 结构，一般采用吊机或架 桥机架梁，架梁时间

2、短，对既有运营线路影响小。门架墩按照盖梁与立柱的 连接方式，可分 为全固接，一端固接、一端 较接。盖梁可采用 预 应力混凝土结构或钢结构，预应力混凝土盖梁搭 设支架现浇，对交通的影响较大，钢箱盖 梁可先在工厂 预制，现场吊装，对交通的影响 较小。案例解析 某工程在既有全互通立交基 础上共增设8条匝道。受地下管 线和现有立交主线、匝道影响, FWE匝道和FWN匝道分流口布 设在既有的WS匝道上， 见图1 ; FWE匝道分流口小 里程侧上部结构为一联2 2 m+2 4 m+22m 变宽度钢筋混凝土连续箱梁，FWE匝道 分流口大里程 侧和F WN匝道上部 结构分别为跨径2 7m、2 0. 6 2 m

3、预应力混凝土简支小箱梁，因此，分流口 处PFWE10号 桥墩设计为门架 墩。设计荷载：城A级，施工阶段温度1 5 C,体系温度变化：25。t IMB 1 FEW.FWN匝道布大跨度门架墩设计1大跨度门架墩设计方案门架墩柱间距（1 0 m左右） 较小时，盖梁与立柱一般采用全固接的混凝土 结构 门架墩柱间距（2 0 m左右）很大 时，称为大跨度门架墩，根据盖梁材料和盖梁与立柱的 连接方式，有以下几种 设计方案。（1）方案1:先 较接后固接的钢-混凝土混合 门架墩为了减少对下穿道路正常交通的干 扰，大跨度门架墩常采用 钢-混凝土混合 结构，即盖梁为钢结构，立柱为钢筋混凝土结构该方案混凝土立柱施工完成

4、后，将工厂 预制的钢箱盖梁吊装置于柱 顶，此时盖梁与墩柱 较 接，待上部结构梁跨架设完成、 二期恒载施工完成后，使 钢箱盖梁与墩柱固接，则在恒载作用下，较接的盖梁无疑大大减 小了柱顶、柱底节点处横向弯矩，正常运 营阶段结构需承受温度 变化、活载作用下所产生 的横向弯矩。(2)方案2 : 一端固接、一端先 较接后固接的预应力混凝土门架墩在不中断下穿道路交 通的情况下，混凝土立柱施工完成后，搭 设支架浇筑盖梁混凝土，并使一个立柱与盖梁固 接，另一个立柱柱 顶纵向扩大头上安放两块四氟板式橡胶支座，且 该柱顶上方盖梁内混凝 土后浇，然后张拉盖梁第一批 预应力钢束，架设预制上部结构小箱梁，接着 张拉盖梁

5、第二 批预应力钢束，铺筑桥面铺装和浇注防撞墙，最后浇注柱顶上方未浇注的盖梁混凝土，使 立柱与盖梁固接。 4 PFWE10 n 瞿摩横断看（ 位：EE ）市E*收 S PFWE1Q门吕立柱篇拄璃平面及B立柱m面布置眼|单位mm)(3)方案3 : 一端固接、一端 较接的预应力混凝土门架墩，本方案适用条件同方案2 , 混凝土立柱施工完成后，搭 设支架浇筑盖梁混凝土，并使一个立柱与盖梁固接，另一个立 柱柱顶布置一个单向(横桥向)活动球钢支座，且盖梁 纵向设置限位，然后 张拉盖梁预应 力钢束、铺筑桥面铺装和浇注防撞墙。(4)方案4:全固接 预应力混凝土门架墩本方案适用条件同方案2。为了便于同方案2、方案

6、3进行比较，考虑盖梁混凝土浇注时将立柱和盖梁全固接的方案。2大跨度门架墩设计方案比选 本工程设计和施工周期短，工期 紧，在不中断交通且下穿道路WS匝道允 许搭设支架的前 提下，PFWE 1 0门架墩立柱采用 钢筋混凝土结构，盖梁不 选择钢箱结构，而选择预应 力混凝土结构。立柱设计尺寸：1800mm XI 500mm （横 桥向X顺桥向）。针对方案2, B柱柱 顶 顺桥向尺寸各增大5 0 0 mm,便于放置两 块350mm X5 00mm X59mm四氟板式 橡胶支座。盖梁尺寸：2000mm X2 000mm （宽度度），同样，针对方案2 , B柱柱顶处盖梁宽度扩大到3 0 0 0 mm,以利于

7、提供相 应布置支座的空 间和减少钢束从 柱顶通过，便于施工。根据方案2方案4盖梁与立柱的连接方式，分别建模运用 桥梁博士 ”软件进行计算，立柱柱顶、柱底轴力、弯矩（顺时针为负、逆时针为正）和盖梁内 力（盖梁弯矩上 缘受拉为负、下缘受拉为正）计算结果见表1表6。表I恒募作用下立柱柱顶、柱底内力汇总表A立柱B立柱项目在顶柱底在顶拄底方案工一端酶、/ k N 67 1 372 8 240 2 946 5 5一话先较暖后直接）弯矩/ki - 33WOOO0充拿 W一摘回票、 柏匕 / k N 66 7 372 4 240 6 846 9 4一端或璞- 2852S600_ 柏力/ kN68 167318

8、 6392 445 5 1 方案4至固造；- 零矩，k阳-5 417 1 33 9 7 7- S 9 7从表1表6立柱柱 顶、柱底内力、盖梁内力 计算结果发现：（1 ）恒载作用下，方案2方案4立柱柱 顶、柱底轴力相差不大，基本相同；但方案2、 方案3相对方案4的横向弯矩减小 较多，这说明改变门架墩立柱与盖梁的 连接方式可大大 改善立柱的受力状况。表2汽车有载隹吊下立芒住顶、柱底内万汇总表项目A立柱B立柱柱顶栏底片顶柱底方案？一片叵接，轲刀/kN 824 10 21-79一诧先校接后回接）弯歪/ k昶 7 1 9- 9 3 53 7 1-7 9-445方案3-括固/、珀力/ kN 8 11 8

9、11 - 66 - 6 6一货段至;弯延 / kiM - 4 8 9- 4 8 900方案4全同接）轴R/kN 8 2 4 8 2 4 - 7 9 - 79登运 / knH -71 9L0 53371 - 445表3 港度荷载作月下立柱住友、在底X力汇总表项巨A立注E立柱柱顶 在底 柱顶 住底方案4一是回接.一汪先或接后固按）巨田/ kN轴力 / kN20/ZDO/2 2：/-S/2011 1 7yz 8 49 3 7 7 7 2 6/ -111268 41 03 7- 27 2 622 / - 210 8 3 /-E 8 3轴力 / k N - 2 / 2 2 / 22 / 方案3一流回接.

10、一关较接）穹运/ k拐-3 4 / -3 314 / 3 0轴力 / k N- 2 0/ 2DC /2/ -2/ - 2 0方与 4全国接）11 1 7/25 8 4-/D 3 77 2 6 /萼电 -H 1 726 84 10 37-26（注 法中斜浅上、下喧分别升温、降温斫产生=）表, 行准有载组合作月下立柱柱顶柱底忍方汇，怠表项目A立柱 B立柱柱顶在底拄顶柱底方至 Z高固超、 轴方 / k N 75 5 782 3 839 2 945 5 5 一瑞生校接后因塞）弯走/- 4168507 015 60-30方案N一发国送，一三蚊专）方案4至固接）培力 / k N 74 7 880 4 64

11、8 4 546 9 9- 310213 010 8 3轴力 / k N 76 6 182 3 13S 2 544 5 1W走 / krM - $ 4 975 0 154 6 3- S 6 9（注 标;隹荷载组合中荷载系数均为1 . 0表5恒或、标准有或阻合作用下差卖内力汇总表后毂稔准荷载组合项目A立卬一B立A立 =口 B立柱顶 X 柱顶柱反三 柱顶弯年/ ktM卬47如5。玉96 1况0丑鲫47万9m方案2一端 固蛋、一端先 度超后固受；方案J-荒国搂、一潴钱接）-323442826552 1-282方案4（全固接）弯走/ k酢i1E9CP44田4马1工5工3921542（注汴氏;隹荷载蛆台中

12、荷载系数均为1 ； 0表公 汽车荷戴、温度作月下三工三二:口总表汽车 逗厘苒目A立电B立A立替 B立拄顶 柱顶柱顶芾 柱顶方宝Z一游 直遛一一端生 皎接.后固接:弯年/ krfW-21 3 26 9 ?-n5/E57K40J115 3/ 1540方拿3(端国层一号没接)驾柜/十收-S 1 K8 3 2 3 4 / -1334；万零4 弯年-H5JB57H40-2122693243（全固挎）/k而 -/15 3/ 15 7 440(注表中斜选上、下值分别升温、涔湿所产生二J(2)在汽车荷载和温度作用下，方案2、方案4立柱柱 顶、柱底的轴力、弯矩相同，且 温度对门架墩结构产生较大的横向弯矩，而方案

13、3由于柱 顶、柱底的轴力、弯矩相同，且 温度对门架墩结构产生较大的横向弯矩，而方案3由于柱 顶设置了一单向(横桥向)活动 支座，A柱柱 顶、柱底节点由温度产生的轴力、横向弯矩很小，B柱柱底 仅仅存在由支座 摩阻力所产生的横向弯矩。(3)表4中方案24 A柱、B柱的柱底 轴力基本相同，但方案4横向弯矩最大，方案3最小，方案2位于两者之 间。横向弯矩大，将大大增加立柱的配筋量，同 时，需增大基 础的工程量，如桩的根数。(4)表5说明：方案4的盖梁正、 负弯矩的绝对值相差不大，基本相同。方案2比方案 4的盖梁跨中弯矩有所增大、B柱 顶处盖梁弯矩减少 较多。方案3因一端 较接，B柱顶处 的盖梁弯矩很小，相 对方案4跨中弯矩增大很多。(5)表6说明：在汽车荷载和温度作用下，方案2、4盖梁弯矩的 绝对值相差不大，基本相同。方案3盖梁在汽 车荷载作