文档介绍：现浇箱梁支架连续门洞应用性能研究
现浇箱梁支架连续门洞应用性能研究
摘要:目前混凝土箱梁等现浇结构满堂支架的门洞结构多采用简支梁结构,具有搭设方便,结构受力简单,施工速度快等优点。同时,该类门洞结构由于静定结构自身的特点而造成一定程度的材料浪费或因跨度不足而无法使用。本文在理论分析的基础上,对现有门洞结构进行了较大的改进,提出了基于超静定理论的“连续门洞”的概念,给出了连续门洞的应用特点,为今后该类门洞结构的应用提供了理论支持。采用连续门洞结构能够提高跨度,稳定性能好,安全性能高,具有很高的经济和社会效益。
关键词:连续门洞满堂支架现浇箱梁增大跨度
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1引言
在公路桥梁建设过程中,现浇预应力箱梁取材方便、节约钢材,在结构整体性、安全性、耐久性等方面具有显著的优势,因此在中小跨径的永久性桥梁,无论铁路桥、公路桥或城市桥中得到了广泛的应用。现浇箱梁施工常常采用满堂支架法搭设模板支架,在跨越道路、河流、管线、既有桥梁时模板支架施工往往需要搭设施工门洞跨越障碍物,如工字钢门洞等。随着桥梁跨度的增加,箱梁截面高度增加,箱梁模板支架上部荷载增大,加之需跨越的障碍物越来越复杂,尤其在城市范围内跨越高等级公路、桥梁、河流时,箱梁模板支架门洞的跨度也日渐增大。因此,如何在确保门洞刚度、强度、稳定性的前提下提高门洞结构跨度,一直是土木工程技术界研究的热点问题之一【1】~【7】。
目前混凝土箱梁等现浇结构满堂支架的施工门洞主要分为两种,第一种是采用工字钢等型钢搭设的施工门洞,其支墩采用混凝土条形基础和碗扣支架组成,跨越结构采用工字钢等型钢,门洞单跨跨度一般为2~10m;第二种是采用贝雷梁等桁架结构搭设的施工门洞,其支墩采用混凝土基础和钢管柱等组成,跨越结构采用贝雷梁等桁架结构,门洞单跨跨度一般为10~30m。以上两种施工门洞结构组成、承载能力、跨度等均不同,但其力学模型均为单跨简支结构,属静定结构,因而造成一定程度的材料浪费或因跨度不足而无法使用。本文在理论分析的基础上,对现有门洞结构进行了较大的改进,提出了基于超静定理论的“连续门洞”的概念,给出了连续门洞设计与施工的基本原则,为今后该类门洞结构的应用提供了理论支持。
2基本原理
设现场需搭设跨度为的施工门洞,其跨越结构的刚度为,单根门洞跨越结构上承受的线荷载为。根据结构力学理论可知,普通单跨简支结构施工门洞的弯矩和剪力如图2-1所示。

图2-1:普通门洞剪力、弯矩图
根据结构力学知识可知,连续梁结构较简支结构可以减小跨中弯矩,提高材料利用率。因此,考虑对普通简支门洞跨越结构向两端延长(0<<1),延长后其力学模型如图2-2所示。

图2-2:向两侧对称延长后结构剪力、弯矩图
令
由此可知,当,即时,结构跨中正弯矩和支座上方负弯矩相等,结构材料利用率最高。
于此同时,施工门洞支座反力,较简支门洞结构门洞支墩受力增加了,在门洞上部荷载较大或支墩下地质条件较差时支墩受力增大对结构整体受力及安全性能非常不利,因此考虑在跨越结构向两端延长的同时增加两个支墩,使施工门洞受力成为三跨连续门洞,在提高门洞承载力和中跨跨度的同时增加结构稳定性,力学简化模型如图2-3所示。

图2-3:连续门洞受