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无关内容:
城市中需要大量兴建高架桥和立交桥,但由于城市交通功能的要求和地形条件的限制,多采用曲线桥梁和匝道桥这些桥梁线型变化多端,结构受力比较复杂,特别是小半径曲线梁桥,除承受弯矩、剪力外,还有较大扭矩和翘曲双力矩的作用
据有关报道,深圳市40座立交桥中,有19座立交桥存在大小不同的问题,产生问题的原因是多方面的,有的在连续梁曲线内侧端支座脱空;有的曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移;有的墩梁固结处在立柱顶部(与梁底衔接处)产生水平环形裂缝等危及桥梁正常使用的现象
但总的来说属于在探索和设计过程中认识不足和尚未认识的失误
因此小半径曲线梁桥的设计越来越引起人们的重视,当务之急是我国现行相关技术规范和设计计算理论有待进一步研究和完善
本文结合南方某市立交桥的设计,浅谈小半径曲线梁桥的设计体会
总体设计 2.1 设计标准 1. 设计荷载:城-A级; 2. 温度荷载:结构体系温差±15度,箱梁顶板日照升温10度
3. 桥面净宽:8.0m
4. 设计车速:40km/h
5. 抗震等级:按地震烈度-8度设防(桥址区域地震基本裂度为7度)
2.2 设计要点 1. 桥梁上部结构为四跨一联预应力砼连续曲线箱梁,位于在圆曲线和缓和曲线上,曲线半径最小为60米
分跨布置为:30.0m+40.0m+32.0m+29.0m=131m
主梁为单箱单室箱梁,梁高在第一跨由1.5m渐变为2.1m,在第三跨又由2.1m渐变为1.5m;梁高为跨径的1/19
顶板宽8.0m,底板宽4.0m,箱梁翼板悬臂2.0m,腹板厚50cm,顶.底板厚20cm
支点处设横隔梁,中横隔梁宽2.0m,端横隔梁宽1.0m
(箱梁跨中横断面见图一) 2. 箱梁采用单向预应力体系
纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线(12-7ф5及7-7ф5),钢束均为一端张拉
(箱梁跨中预应力钢束布置见图一) 3. 由于本桥曲线半径较小,结构在荷载作用下,弯扭偶合作用明显,结构扭矩较大
为减小扭矩,在各墩均设置双支座
(支座布置示意见图二) 4. 小半径曲线梁桥的纵向预应力钢束沿箱梁腹板平面曲线线型变化而布置成水平曲线,预应力钢束对混凝土产生较大的径向力,它除对相邻两预应力束之间的混凝土产生局部承压作用外,还对预力束与箱梁内弧侧之间的混凝土产生崩弹作用,故这种径向力对箱梁腹板的受力是很不利的
为了解决这个问题,在钢束布置时,相邻两预应力钢束之间留有14cm的混凝土厚度,箱梁腹板留有18cm的混凝土厚度保护层来抵抗这种侧向崩弹力,同时在腹板内设置防崩钢筋
(防崩钢筋示意见图三) 设计体会 小半径曲线梁桥的构造形式与直线梁桥有不少相似之处,但由于它是曲线梁桥,其结构受力的特点不同,在构造处理上也相应有其较多特点
1、由于曲线梁桥比直线梁桥的受力复杂,对结构的抗弯、抗扭性能要求高于同跨径的直线梁桥,故采用整体性好、抗扭刚度大就地浇注的连续箱形梁桥比较好
2、小半径曲线梁桥的梁高大于跨径的1/18时,是比较经济的
在特殊情况下也不应小于跨径的1/22
3、由于混凝土的收缩、徐变涉及的因素较多,每个工程中混凝土的材料、级配不尽相同,要很精确的计算出混凝土收缩、徐变对小半径曲线梁桥的作用较难
故在设计小半径曲线梁桥,最好采用普通钢筋混凝土结构
对于预应力混凝土曲线梁桥,纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线,但钢束一般不大于12-7ф5,压应力应小于12MPa,拉应力小于1MPa,为预应力A类构件即可
4、与一般的直线桥相比,曲线箱梁桥顶板、底板和腹板中的纵向受力钢筋、横向钢筋、箍筋、水平分布钢筋都要考虑到全桥计算和构造上的需要,并适当加强
5、在预应力混凝土曲线梁桥中设置防崩钢筋
6、在支承形式上,小半径曲线梁桥通常三种布置形式:①全部采用抗扭支承
②两端设置抗扭支承,中间设单支点铰支承
③两端设置抗扭支承,中间既有单支点铰支承,又有抗扭支承的混合式支承,下部墩柱当与之相匹配
对于多跨小半径曲线连续梁桥,全部为抗扭支承与中间为点铰支承的,两者在荷载作用下的弯矩和剪力值差别甚小,而且曲率的变化对弯矩值的影响也只有1%~2%;,但对扭矩的影响,则随曲率的增大而加大
当各跨圆心角大于30度时,中间设单支点铰支承的扭矩控制值比全部为抗扭支承的扭矩控制值要大15%左右
在中间设独柱式单支点曲线连续梁内,上部结构的扭矩不能通过中间单支点支承传至基础,而只能由曲线桥两端设置的抗扭支承来传递
在此情况下连续梁的全长成为受扭跨度,这也是我们常常所说的扭矩的传递作用
必然造成曲线桥两端抗扭支承处产生过大的扭矩,造成曲线梁端部内侧支座脱空,所以在必要时,须对多跨桥梁中间墩设置两支点的抗扭支承
如果在中间墩点支承向曲线外侧方向预设一定偏心值,就可以调整曲线梁桥的梁体恒载扭矩分布,有效地降低两端抗扭支承的恒载扭矩值
但这一措施对减少活载扭矩的影响较小,这是由于活载引起的扭矩中车辆偏载占了很大一部分
7、必要时可在墩顶设置限位挡块或采用墩梁固接的办法来限制曲线梁桥的梁体径向位移
指出临时支撑拆除是暗挖隧道施工风险较大的阶段,应结合监控量测的支护应力和变形结果及时采取相应的措施
关键词:浅埋暗挖隧道;洞口段施;施工技术 1工程概况 榨坊隧道是宜宾至昭通高速公路彝良(海子)至昭通段的重点控制性工程
隧道左、右洞长度均为350米,采用双连拱形式,总开挖跨度达21米
进口偏压较大,采用半明半暗形式进洞,减少明洞开挖量
根据工程地质勘察资料,隧址区主要地层为第四系崩坡积(Q4c+dl)、志留系中统斯风崖组(S2s)岩层及奥陶系中统(Q2)岩层,含碎石粉砂质粘土、粉砂质泥岩,地下水发育,地表水随季节性变化
2施工中常见问题 (1)隧道进洞施工通常采用大管棚,受围岩软硬程度不均管棚定位不准确
由于浅埋暗挖隧道管棚长度较大,而管径相对较小,在成孔或钻进过程中很容易出现偏位
(2)开挖断面不足影响隧道二次衬砌的施工质量
欠挖将会造成二次衬砌厚度不足,影响整个工程质量;超挖将会造成材料浪费或路面沉降等情况的出现
(3)地下水的影响
工程建设期间防、排、堵、截若做不到位,将对隧道施工安全、质量和进度产生严重的影响;处治方法不到位或效果不佳的还将会在运营期内影响隧道的正常使用及其耐久性
3洞口围岩改善加固措施 洞口段隧道浅埋偏压加上围岩本身软弱破碎、地表水下渗等不利因素,要保证隧道安全进洞,必须采取有效地改善加固围岩措施
常用的围岩改善和加固措施主要分为以下几类 :(1)地表注浆加固
在隧道开挖跨度范围内地表正上方打设注浆孔,压注水泥浆或水泥水玻璃双液浆,浆液通过渗透、压密等作用将松散破碎的围岩凝结成整体,达到改善围岩性能、提高围岩稳定性的作用
注浆过程中应通过同时控制注浆量和注浆压力的方法保证改善围岩
(2)洞内围岩加固
通过大管棚或加密双层超前小导管预注浆等措施加固围岩,管棚或超前小导管末端要与钢拱架焊接在一起,保证整个支撑加固系统形成整体
同时要根据围岩注浆扩散范围设置其环向间距和搭接长度,保证加固结构形成封闭的环状承载结构层
4施工注意要点 (1)管棚作为隧道进洞施工中使用最多的方法,要求其钻孔机具和工艺对地层具有较好的适应性,同时保证管棚位置准确,并及时注浆使所有管棚能够形成环状的封闭结构起到改善围岩、限制地层变形的作用
(2)隧道进洞施工通常采用分部开挖施工方法,如侧壁导坑法、CRD法等
每一分部开挖后应尽快施作临时支撑,尽快封闭成环,且临时支撑间距应严格控制
临时支撑拆除是隧道施工过程中风险较大的阶段,需制订详细稳妥的拆除方案
在施作二次衬砌的过程中,应尽量维持原临时支撑体系不变,或短时间拆除后应及时恢复,待二次衬砌封闭并达到强度后方可进行拆除
(3)因地质条件、围岩自身稳定、地下水和施工工艺均存在不确定性,隧道浅埋暗挖施工本身存在一定的风险,施工中应加强现场管理措施,严格执行监控量测和信息反馈制度,才能保证隧道支护参数与围岩情况相适应
5结论 洞口施工是浅埋暗挖隧道中风险最大、难度最高的阶段,最不利工况是临时支护结构拆除,二次衬砌、中板及钢管柱施工过程中,在现场施工中可通过加强钢拱架的应力和变形监测来实现施工安全控制
对于浅埋偏压连拱隧道选择合理的辅助性施工措施是设计与施工的关键,应引起足够重视且同时应加强监控量测信息及时反馈
参考文献: [1]刘建国,李元海,石山.富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术[M].北京:人民交通出版社,2012. [2]王梦恕.隧道工程浅埋暗挖法施工要点[J].隧道建设,2006,26(5):1-4. [3]王梦恕.隧道工程浅埋暗挖法施工要点(续前)[J].隧道建设,2006,26(6):3-6. [4]王梦恕.隧道工程浅埋暗挖法施工要点(续完)[J].隧道建设,2006,27(1):1-2. [5]王立宏.浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力变形机理研究[D].武汉:武汉工程大学,2010. [6]孙东瑞.城市浅埋暗挖法施工沉降控制技术研究[D].上海:上海交通大学,2011. [7]黄俊,张顶立,陈来生.富水软弱地层地铁隧道浅埋暗挖施工技术[J].岩土工程技术,2004,18(6):295-298.