人行梯桥墩布置形式优化

所属栏目：工业设计论文
发布时间：2011-02-26 14:17:10  更新时间：2023-07-03 14:37:23

　　摘要：人行梯各个桥墩的高度相差较大，因此其刚度差别较明显，所以人行梯的墩柱设计过程中要考虑不同墩之间的刚度差别。裂缝控制是桥梁设计过程中的一项重要设计。本文通过对人行梯的不同结构体系的设计计算，实现对结构设计计算过程中的裂缝的控制。
　　关键词：裂缝，人行梯，桥墩
　　一、概述
　　裂缝病害是桥梁结构的一种常见病害。过多或过大的裂缝宽度会影响结构的外观，造成使用者不安。从结构本身来看，某些裂缝的发生或发展，将影响结构的使用寿命。为了保证钢筋混凝土构件的耐久性，必须从设计、施工等方面控制裂缝。
　　钢筋混凝土结构裂缝的产生主要有以下几种原因：
　　1.作用效应，如弯矩、剪力、扭矩、弯矩等引起的裂缝
　　2.由外加变形或约束，如基础不均匀沉降、混凝土收缩及温差等变形引起的裂缝
　　3. 钢筋锈蚀裂缝
　　钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度，主要通过设计计算进行验算和构造措施上加以控制。裂缝发展的影响因素很多，本文通过计算人行梯主梁及墩柱在使用阶段的裂缝，从设计阶段控制裂缝的宽度。
　　沱江大桥位于四川省简阳市，该桥两边均设置有1.5m宽的人行通道，并在跨过主河槽后设置人行梯下至地面。该处地势平缓，表层有卵石覆盖层，人行梯基础采用桩基础。
　　二、计算模型
　　本次计算模型如下图所示，其中a#~b#之间的计算跨径为14.8m，b#~c#之间的计算跨径为13.3m。各柱的高度如下图所示。
　　其中a、b柱的柱径为1m，c柱柱径为0.8m。
　　图1人行梯计算模型简图（单位：cm）

　　模型中三个柱的柱底固结，计算过程考虑4种不同的情况：
　　a) a、b、c三柱全部与人行梯主梁固结
　　b) c柱处设普通支座，释放c柱转动约束，a、b两柱与人行梯主梁固结
　　c) a柱处设普通支座，释放a柱转动约束，b、c两柱与人行梯主梁固结
　　d) c柱柱径加大为1m
　　三、计算结果
　　由于采用的墩梁连接方式及墩柱直径不同，四种模型计算所得的不同弯矩结果如图2所示。
　　a)三柱固结
　　b)c柱释放
　　c)a柱释放
　　d)c柱
　　图2弯矩计算结果(单位：kN.m)

　　四种模型计算所得的不同裂缝结果如图3所示。
　　a)三柱固结b)c柱释放c)a柱释放
　　图3裂缝计算结果(单位：mm)
　　四、结论
　　由上图所示的计算结果可知，三种情况中，
　　1. 当释放c墩时，墩柱和主梁弯矩及裂缝相比其它三种情况都比较均匀合理，裂缝宽度全部在规范规定要求0.2mm以内；
　　2. 当释放a墩时，c柱柱顶裂缝超出规范规定值100%，且c柱柱顶弯矩相比a)工况大大增加。
　　3. 工况d)中，当继续增加c墩直径时，与工况a)相比，c柱柱顶弯矩也增加较多。
　　从本次计算可以看出，针对相邻桥墩高度差别较大的情况，应通过其它措施尽量保证一联桥跨范围内刚度的相近，以实现各墩受力较均匀，避免短柱因受力不均而严重开裂。短柱在相同的位移下会产生大得多的弯矩，从而容易出现严重的裂缝病害。
　　就本人行梯，可通过在短柱c柱顶设置支座等方法来降低短柱刚度。
　　本文仅从结构计算上控制裂缝，实际工程中，如果采取切实的措施，在施工上保证混凝土的密实性，在设计上采用必要的保护层厚度，要比用计算控制构件的裂缝宽度重要得多。
　　参考文献：
　　1. 《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
　　2. 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
　　3. 《结构设计原理》.叶见曙.人民交通出版社.2003
　　

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