浅析我国高架桥的分类与设计

浅析我国高架桥的分类与设计

1立交的发展历史随着经济的快速发展，城市化进程日益加剧。居民们乘飞车离开，车辆显著增加。此外，自行车的大量数量增加了汽车和非机动车辆、汽车和行人对道路和道路的干扰日益严重。传统的交叉口交通方式无法适应。为了解决交通拥挤、交通减少和事故数量增加的问题，许多大城市都在修建高架道路和高速公路。对所有的平交路口采用立体交叉(简称立交)即修建匝道和立交桥,使原平交路口上的车流在不同高程上跨越,从空间上分开,各行其道,互不干扰,从而提高车速和路口通行能力。城市道路立交源于高速公路,由于高速路的持续发展促进城市快速路的建设,并在环路上设立交。国外立交发展较早的是美国,1921年在布朗克斯河风景区干路上建成第一座设有匝道的不完全互通式立交。而我国最早的立交,系广州市1964年建成的北大环城立交,此后我国立交不断发展开来。北京市1966年与京密引水滨河路建成3座部分互通式立交,1983年建立广州区庄高架桥,1986年建成的天津中山门桥等等。除了立交桥外,其所连接的高架桥作为充分利用城市空间一个非常重要的办法,在各大城市流行开来。北京、上海、广州等发达地区首先建立了许多立交桥,以缓解交通压力;而后为了进一步节约城市空间,建立高架桥进一步提高交通能力。如今,轨道交通的发展,凭借着其强大的运载量,大大提高了运输能力,减轻了公路交通的压力。轨道交通分为地铁,轻轨等。大量实例表明,轻轨一般修建在高架桥上。2城市桥梁分类城市高架桥根据城市发展可分为两类:公路高架桥和轻轨高架桥。2.1同样的点两者同为城市高架桥,大体的结构形式是一致的。2.1.1结构性能特点一般选择箱形梁作为梁体主要形式。箱梁是目前国内外广泛采用的结构形式之一,整体受力性能好。从结构特点来说,抗弯和抗扭刚度大,徐变拱度小,较好地满足了轻轨工程中轨道对结构竖向变位的要求。除了箱梁外,可用于城市轨道交通的梁式还有T梁、空心板梁以及槽形梁,但是绝大多数都选择了箱梁。2.1.2t形墩造型特色桥墩可以选择Y形墩、双柱墩、T形墩、曲顶独柱墩等。Y形墩,造型美观,受力合理,双柱墩简洁敦实,给人以安全感,T形墩施工方便,曲顶独柱墩上下部过渡流畅,造型优美。可按所处环境进行美学评估,使桥墩符合桥梁,符合环境。2.1.3桥梁桩基的施工方法基础主要采用钢筋混凝土桩基础。当承载力较高的土层埋藏较深,其上为松软层所覆盖,均宜采用桩基础。桩基础具有承载能力高,沉陷速率慢,沉降量较少而且均匀,并能承载垂直和水平载荷等特点。在桥梁桩基中,一般采用钢筋混凝土桩。按桩在土壤中的支承力性质分,有摩擦桩、支承桩和中间桩。按桩的施工方法分,有挤入法和钻孔灌注桩法。钻孔灌注桩不会对土产生扰动,其设计时也较为简便,推荐使用此法。摩擦桩是依靠土体对桩的摩擦而支撑上部结构自重及荷载的,随着时间的推移,场地周围的变化,会引起持力土层的变化,进而有可能引起不均匀沉降。此对于简支梁桥的危害较小,但是对连续梁桥尤其是刚构桥的危害很大,严重时会引起混凝土剥落,露筋,甚至梁断裂。2.1.4结构体系1非均匀沉降验算而且当桩基采用摩擦桩时,其随时间产生的不均匀沉降不会影响到整座桥梁的安全。但是其梁之间的接合处容易产生“跳车”,对行车不利,也对桥梁本身不利。2满堂支架法施工时造成的差异但是桥面上下的温度差值产生的温度应力对桥梁的影响较大,尤其是夏天,桥内外可产生几十度的温差,使混凝土开裂,暴露钢筋。施工时为现浇,若使用满堂支架法,势必会导致桥下交通堵塞。当跨路高架桥设计时,不宜采用连续梁桥。3跨段钢桥施工但是其墩梁接合处会有很大的内力,而且分布不均,配筋也较为复杂。最大的缺点是当采用钢筋混凝土时,不可能采用预制梁,只能采用现场浇筑。由于钢材价格贵,所以在不影响交通的地段使用混凝土简支梁桥;在跨线段可采用钢桥,首先架设临时墩,再用吊车将钢梁调至临时墩进行锚栓连接,而后进行焊接成梁,最后拆除临时墩。此种方式过程简单,施工速度快,对桥下交通影响较小,施工时间可选择在深夜进行,错开行车高峰期。这样可以缩短工期,最大限度地减少对城市交通的影响。2.1.5标准化设计有利于提高施工进度、节约成本对于高架桥来说,把各个梁段的不同梁式进行标准化设计,可以加快施工进度,节约成本。在预制厂中生产标准化的梁,然后直接运到施工场地,进行安装,提高了生产效率,节约了成本。2.2轨道高架上的轻轨列车荷载高架桥上车辆的荷载不同,汽车荷载是加在道路高架桥上的;轻轨列车荷载是加在轨道高架桥上的。两种桥梁在不同的荷载下动力反应明显不同,因此在设计时,从桥面结构到线形设计都会有所区别。2.2.1城市轨道交通轨道结构公路高架桥,其桥面铺装层是分层进行施工的,一般采用沥青混凝土。完成施工后,直接行驶车辆。轻轨高架桥,城市轨道交通的轨道结构可分有碴和无碴两种。公路高架桥,其路面与一般公路路面没有什么特殊的区别。然而,轻轨高架桥上,铺设着钢轨,并通过扣件直接把钢轨与混凝土桥面连接起来。在温度的影响下,钢轨与混凝土的收缩不一致,这就可能会导致扣件的损坏。2.2.2进入立交桥及进入市政道路公路高架桥,一般在平面图上成直线形,但在高架桥枢纽——立交桥处,要进行车辆分流,使行驶的车辆在立交桥处进入不同的道路。但是轻轨高架桥不存在与立交桥相连。轻轨高架桥,需要跨越市政道路、高架桥、立交桥,甚至要跨越铁路,因此线路起伏多,出现大量坡桥。线路又要服从城市规划和避让一些城市建筑物,故城市轨道交通高架桥有大量弯桥。高架桥坡度比公路高架桥要小,最大坡度一般不超过30‰;最小半径比公路高架桥大,一般为250m。2.2.3轻轨高架公路高架桥,主要措施是一般在临近居民区,学校或者办公大楼等设施一侧设置高架桥的防噪声壁,来防止产生的噪声。轻轨高架桥,主要措施如下:1)在人口密集区考虑采用槽形梁,可有效降低列车运行时的噪声影响;基础采用桩基础可以减小振动向远距离的传播;采用抗振动性能好的板式支座能减小列车运行时产生的振动噪声。2)在线路中间设置T形隔声屏,线路两侧设倒L式隔声屏,在噪声敏感地段的线路两侧或单侧设置大型折板式隔声屏,可以达到很好的降噪效果。2.2.4动墩内墩刚度设计对于轻轨高架桥,其墩台还可分为制动墩和非制动墩。架设制动墩是为了增加桥梁的纵桥向刚度。由于轻轨高架桥上的列车的制动力,牵引力比汽车给高架桥的大得多,所以公路高架桥可以不考虑制动墩的架设,但是对于轻轨高架桥来说是必须的。3要注重精神文明的基本特征人们在享受快捷便利交通的同时,对交通设施的审美期望也逐渐提高,要求城市轨道交通其结构能够与城市建筑融为一体,以提升城市的整体景观形象,体现了人们在基本满足物质文明需求的基础上,对精神文明的追求。“普通行人看上去要美,汽车行驶在上面要安全舒适,要与周围环境协调一致”是对它的要求。高架桥作为城市的一个景色,起着十分重要的作用。可以说是一个城市的“脸面”。其除具有基本的通行能力外,还应该和外界环境相符合,以合理的比例,线条等给人美的感觉。另外,在夜间,桥梁的灯光美化效果非常好,利用桥梁上的灯光,把整个桥的线形表达出来,给人以美的享受,重庆的长江大桥的夜景令人心旷神怡。行驶在桥上的驾驶员,乘客,除了行驶安稳之外,在空中行驶所带来的视觉效果,也是令人回味的。4高桥抗压4.1桥梁破坏与成因城市高架桥是城市的生命线,当地震等灾害发生时,它的完好或正常使用可以加快救灾速度。从公路与城市高架桥破坏特点来看,破坏形式复杂多样,但主要破坏与成因有以下几种:1)因地面错动或沉降不均,致使桥面呈屈曲不平或使桥梁侧倾;2)结构铰接部位破坏导致桥梁结构断裂塌落;3)桥墩破坏(剪切或压弯)致使落梁或侧倾;4)桥墩承台或支座破坏导致落梁;5)RC桥墩剪切破坏或压弯破坏,钢筋屈曲。混凝土压碎桥墩局部鼓出破坏而沉落或侧倾;6)桥梁横向变位过大,桥面横向错位或侧倾;7)钢桥墩或钢梁屈服变形和焊接部位断裂。4.2延性抗震的应用目前,人们已经广泛认同桥梁抗震设计必须从单一的承载力设防转入承载力和延性双重设防。大多数多地震国家的桥梁抗震设计规范采纳了延性抗震理论。根据以往地震对高架桥造成的损害,我们要对容易损害的桥墩,支座处进行延性设计,用约束混凝土来提高混凝土的延性。抗震设防设计属于被动防御,被动地承受地震。现在要加强“概念设计”的抗震原则,进行主动防御。要研究不同的结构形式,分析受力性质,避免不利于抗震的桥型出现在地震多发区,创造出更加适应地震地区的桥梁结构形式。4.3桥台、桥墩、横桥之间的荷载依据现行《抗震规范》,高架桥桥梁抗震设计时,地震荷载的计算,一般情况下桥墩应采用反应谱理论,桥台采用静力法。对于结构特别复杂、桥墩高度超过30m的特大桥梁,可采用时程反应分析法。计算高架桥桥梁