文档介绍：有关影响桥梁下部结构刚度的主要因素探究
有关影响桥梁下部结构刚度的主要因素探究
摘要:桥梁下部结构刚度合格与否将对桥梁整体结构刚度造成直接而重大的影响。所以,有必要对影响桥梁下部结构刚度的主要因素进行深入的探究,从而提高桥梁下部结构设计水平,保证桥梁工程的整体质量,使其满足设计要求和使用要求。
关键词:桥梁下部结构;刚度;主要因素

中图分类号:U445文献标识码: A 文章编号:
桥梁设计过程中,通常要注意强度、刚度、经济性以及耐久性,尤其是刚度这一要素在某些特殊桥梁(客运专线)设计中更是重点中的重点。列车在桥上运行时,要满足以下几点:1)足够的安全性和舒适性;2)桥上轨道结构的稳定性;3)桥梁结构不会因附加力影响而发生过大振动;4)桥上轨道便于养护维修。桥梁下部结构刚度是其整体刚度的基础组成部分。对影响桥梁下部结构刚度的主要因素进行深入的分析,是桥梁下部结构设计的需要,也是桩基础合理设计的需要。
梁跨、墩高、墩形以及基础刚度是影响桥梁下部结构刚度的三大主要因素。在梁跨、墩高一定的前提下,通常需要重点考虑基础刚度,特别是桩基础刚度对桥梁下部结构刚度的影响。下文将从以下几个角度展开探讨:1)墩形;2)桩基础的混凝土强度、受力形式、桩长、桩径、间距、排列方式;3)地质参数。[1]

表1 桥梁下部结构刚度计算参数

某桥梁下部结构刚度计算参数如表1所示,当某个参数发生变化时,其他参数应保持不变。

该桥梁对下部结构刚度有较高的要求,因此主要采用两种墩形,一是矩形空心墩(无托盘),二是圆端形空心墩(无托盘),二者对桥梁下部结构刚度的影响见表2。从表中数据可以看出,二者无论在纵向刚度方面,还是在横向刚度方面都极为接近,所以,得出结论:桥梁下部结构刚度几乎不受墩形的影响。[2]
表2 墩形变化对下部结构刚度的影响(kN/cm)

纵向刚度(kN/cm):C20—626、C25—640、C30—654;横向刚度(kN/cm):C20—965、C25—1001、C30—1034。从以上数据可知:C25到C30,%、%,即桩身混凝土强度等级只对桥梁下部结构刚度产生很小的影响。实际上,桩身耐久性对桩身混凝土强度等级有一定的控制要求。[3]

经大量计算(表3)发现:1)摩擦桩的承台底水平位移>柱桩的承台底水平位移;2)摩擦桩承台转角引起的水平位移<柱桩承台转角引起的水平位移;3)如果桩基础的布置是一致的,那么摩擦桩基纵向刚度>柱桩纵向刚度。
表3 刚度计算比较(对墩顶施加一个300KN纵向水平力)

图1为桩长对两种桩基础(摩擦桩/柱桩)纵横向刚度的影响。分析可知:1)摩擦桩桩长大约为20m时,纵横向刚度达到最大值,桩长小于30m的范围内,刚度变化不大;2)柱桩随桩长增加,纵横向刚度迅速下降;3)桩长对摩擦桩纵横刚度的影响相对较小;4)桩长对柱桩纵横刚度的影响相对较大。

图1