城市立交匝道桥承载能力分析

城市立交匝道桥承载能力分析

在城市桥梁的梁中，曲线通常位于道路的平面曲线上，结构的压力相对复杂。立交桥匝道可以采用各种形式的桥型,城市中常用的有连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥等,这些桥型都具有结构连续、桥面平顺、行车舒适、伸缩缝少等特点,特别适用于立交桥梁的匝道。正在修建中的某城市立交桥梁为三层定向立交,各匝道桥均采用预应力混凝土连续箱形梁的型式。本文采用不同的荷载组合,具体分析了该立交桥匝道上部结构主梁在正常使用阶段的应力状态和承载能力极限状态下的受力状况,复核了横梁、牛腿的截面强度和裂缝宽度,并分析了下部结构支座的承载能力以及桥墩和桩基的承载能力,并取其中一联匝道桥的计算结果进行承载能力的验算。计算结果表明,该匝道桥的设计能够满足设计要求。其计算方法和分析结果在该立交桥的几个匝道桥中具有一定的代表性,也可以为类似的匝道桥分析提供计算参考。1总结1.1墩顶、牛视频该匝道桥路线平面位于平曲线的圆曲线上,圆曲线半径185m,采用预应力四跨连续箱梁,主梁采用等高度流线型单箱三室结构,箱梁高1.8m,顶宽7.9m,顶板厚22cm(部分箱梁为25cm),底板厚22cm,腹板宽45cm,墩顶和牛腿各设一道横梁,墩顶横梁宽度1.6m。上牛腿横梁宽度1.2m,下牛腿横梁宽度1.6m。上牛腿高度0.8m,下牛腿高度0.9m。该匝道桥为两联连续箱梁,两联的跨径分布和计算结构基本相似,现取其中第一联进行分析。1.2立交等级及行车速度该立交桥的立交类型为快速路与快速路三路定向立交,主线道路等级为城市快速路,设计行车速度为主线80km/h、匝道50km/h。设计荷载为城-A级,最大纵坡≤5%,地震烈度7度。1.3主梁施工阶段第一联跨度分布为34.4+2×35+32=136.4(m),桩基编号为ZL23-E1-E2-E3-E4。第一联3号墩与梁固结,其余墩均设置纵向活动支座。主梁采用逐孔浇注法施工。施工阶段计算按照设计图纸提供的施工步骤,对各施工阶段进行全过程模拟。计算共分为若干个梁体分段施工阶段(每跨一个施工阶段)、1个铺装层施工阶段和1个使用阶段。计算模型见图12计算桥梁结构的负荷能力2.1上部结构2.1.1不同重力阶段的结构重力状态1土正应力连续箱梁的施工阶段应力包络图和成桥初期应力见图2～图4。施工阶段箱梁混凝土正应力为1.67MPa～8.98Mpa,最大压应力8.98Mpa,没有出现任何拉应力。施工阶段应力满足规范要求(按混凝土强度达标号的85%取值:施工阶段正应力及拉应力容许值分别为22.3MPa和2.93MPa)。2计算结果分析经过计算,使用阶段连续箱梁在荷载组合I、组合II及组合III的控制截面的应力汇总于表1中,其中以组合II的结果最为不利,在本桥的其它结构计算中也以组合II的结果最为不利,故本文仅列出荷载组合II的计算结果,表中数据表明,各截面的应力均未超过规范的容许值,满足规范要求。其应力包络图见图5～图8。在组合II作用下,箱梁混凝土包络正应力为-2.18MPa～11.44MPa,最大压应力出现在第一跨2/5跨中的上缘,最大拉应力出现在第四跨现浇段单元的下缘。箱梁混凝土主应力-2.18MPa～11.44MPa,最大主拉应力出现在第四跨现浇段单元的下缘。2.1.2预应力束抗力计算结果承载能力极限状态包络内力见图8～图9。根据计算结果,荷载效应取最不利组合II验算,抗力根据跨中及支点预应力束布置情况计算结果见表2。表中数据表明,截面强度满足规范要求。2.1.3裂缝宽度验算对ZL23、E1、E2、E3、E4墩顶横梁进行承载能力极限状态的强度和正常使用阶段的裂缝宽度进行验算,如表3所示。荷载效应取最不利组合II验算。表中数据表明,墩顶横梁的承载能力极限状态强度满足规范要求,正常使用极限状态裂缝宽度满足规范要求。(注:《公路桥规》规定,在荷载组合II作用下,钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度不应超过0.25mm。)2.1.4桥端牛腿重新计算对ZL23、E4墩顶上牛腿进行承载能力极限状态的斜截面强度验算,荷载效应取最不利组合II验算,验算结果如表4所示。2.2下部分结构2.2.1支架载载能力的限制根据计算结果,荷载效应取最不利组合II验算,结果如表5所示。2.2.2桩段的检查(1)iii级钢筋配置取E2固结墩和E1活动墩进行墩身、桩身、承台强度计算及单桩承载能力计算,结果如表6所示。E2墩采用单柱墩、墩身断面椭圆形,长轴2.0m,短轴1.4m,配置80根Φ28的II级钢筋,基础采用2根钻孔灌注桩,桩径1.5m,配置72根Φ25的II级钢筋。E1墩采用单柱墩、墩身断面椭圆形,长轴2.0m,短轴1.4m,配置80根Φ28的II级钢筋,基础采用2根钻孔灌注桩,桩径1.2m,配置24根Φ28的II级钢筋。强度验算结果表明,E1、E2墩墩身强度满足规范要求,桩身强度满足规范要求。(2)灌注桩单桩承载力计算根据立交桥岩土工程勘察报告提供的工程地质纵断面及各土层物理力学性能,根据液性指数按《公路桥涵地基与基础设计规范》估求桩侧土的极限摩阻力和桩尖土的容许承载力,计算E1、E2墩钻孔灌注桩的单桩容许承载力,结果见表7。计算结果表明,单桩承载力满足规范要求。另外,承台的复核也满足有关的规范要求。(篇幅所限,不再列出详细的计算结果)3号墩承载能力分析从上面的计算分析结果可以得出以下结论:1)本线匝道桥型选择合理,同时桥梁上下部结构的设计能满足承载能力的要求。2)该匝道桥由于是预应力混凝土连续弯梁桥,为了避免支座脱空,在3号墩处将主梁和立柱相连接,墩梁共同工作,是超静定结构,在进行承载能力分析时应上、下部同时进行。3)立交桥匝道的内力大小与其平曲线半径关系较大。本文中的第一联匝道半径为185m,与其它半径较小,同等跨径,活载情况下的曲线匝道桥内力计算结果相比,其结构内力比较小,在各