CN110904812A - 一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法 - Google Patents

一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法 Download PDF

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韩洋洋
车承志
尤吉
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尹光顺
朱方一
王文洋
任虹昌
唐家睿
王云
张美玲
蔡正东
余毅
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Abstract

一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，涉及组合梁斜拉桥施工技术领域，包含以下步骤：S1：将弹性支座放置于支座垫石上，在辅助墩上方安装临时墩，吊装组合梁，使得组合梁高程为H0+L1；其中，H0为成桥设计高程；L1为组合梁拱起高程；S2：将弹性支座上方通过螺栓固定于组合梁，下方通过地脚螺栓固定于支座垫石；S3：进行弹性支座与支座垫石之间缝隙的灌浆，形成灌浆层；S4：拆除临时墩，弹性支座在组合梁的作用下，压缩变形L1；本发明使得组合梁在辅助墩支座体系中，组合梁在活载作用下，弹性支座发生向下的竖向位移，解决了活载作用下组合梁产生负弯矩的问题。

Description

一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法
技术领域
本发明涉及组合梁斜拉桥施工技术领域，具体为一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法。
背景技术
对于组合梁斜拉桥，辅助墩的设置对于增大斜拉桥体系整体刚度和稳定性有着重要的作用；但同样也是由于辅助墩，在恒载和活载的作用下，使得组合梁在辅助墩支座附近常常出现负弯矩。这对于组合梁上部的混凝土桥面非常不利，甚至使得该处的混凝土桥面板出现开裂的现象。
因此在组合梁斜拉桥施工过程中，人们纷纷想出各种方法减小恒载作用下组合梁斜拉桥辅助墩处组合梁的负弯矩和控制混凝土桥面开裂。常用的做法主要分为以下几种：①通过张拉钢丝束在混凝土桥面板内施加预应力；②施工过程中，调整支座相对高度形成预应力；③预加载重物形成预应力；④通过调整混凝土桥面板的施工顺序，来控制裂缝的发展；⑤在负弯矩区将混凝土桥面板与钢梁分离以避免混凝土开裂；⑥通过负弯矩区的配筋来控制混凝土裂缝宽度；⑦采用预制桥面板；⑧采用高强混凝土来施工桥面；⑨边跨支架支点释放法。
而上述这些方法都是针对恒载作用下减小辅助墩处主梁的负弯矩。现有技术中，尚未出现解决活载作用下组合梁产生负弯矩的问题。本发明通过安装大型弹性支座，提出了一种新的方法解决了在活载作用下组合梁产生的负弯矩的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，使得组合梁在活载作用下，弹性支座发生向下的竖向位移，解决了活载作用下组合梁产生负弯矩的问题。
为达到以上目的，采取的技术方案是：一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：将弹性支座放置于支座垫石上，在辅助墩上方安装临时墩，吊装组合梁，使得组合梁高程为H0+L1；其中，H0为成桥设计高程；L1为组合梁拱起高程；
S2：将弹性支座上方通过螺栓固定于组合梁，下方通过地脚螺栓固定于支座垫石；
S3：进行弹性支座与支座垫石之间缝隙的灌浆，形成灌浆层；
S4：拆除临时墩，弹性支座在组合梁的作用下，压缩变形L1。
在上述技术方案的基础上，在步骤S1中，所述L1的计算方法如下：S101：计算正常成桥状态下辅助墩所受组合梁的压力F1；S102：结合弹性组件的力学本构关系曲线，计算出F1作用下，弹性组件的形变量为L1。
在上述技术方案的基础上，在步骤S4之后，当活载作用于所述组合梁时，所述弹性支座发生向下的竖向位移。
在上述技术方案的基础上，在步骤S102中，弹性组件3的力学本构关系曲线是根据试验测得。
在上述技术方案的基础上，所述弹性支座包含上支座、下支座和弹性组件，所述上支座固定于所述组合梁下方；所述下支座直接或间接固定于所述支座垫石上方；所述弹性组件竖直设置，且两端分别抵持于上支座和下支座；在步骤S4之后，当活载作用于所述组合梁时，所述上支座相对于下支座发生向下的相对位移，所述弹性组件发生相应的形变。
在上述技术方案的基础上，所述弹性支座还包含固定于上支座外表面的标尺和固定于下支座外表面的指针；所述标尺竖直设置且不低于所述下支座的顶面，所述指针水平设置，当所述弹性组件发生压缩形变时，所述指针指向标尺上的数值，即为所述弹性组件的形变量；在步骤S3中，指针9指向标尺8的零刻度；在步骤S4中，弹性支座在组合梁20的压力F1的作用下，发生压缩变形L1，指针9指向标尺8的L1刻度。.
在上述技术方案的基础上，在步骤S1、S2、S3中，弹性支座的下支座2与上支座1被多个呈L型的第一连接板7固定连接，防止在安装过程中弹性支座内的弹性组件3发生形变；在步骤S4中，在拆除临时墩23之前，拆除所有第一连接板7。
在上述技术方案的基础上，所述弹性支座还包含有滑板，在步骤S1中，所述支座垫石上表面固定设有滑板；所述下支座安装于滑板上表面；所述滑板上表面沿所述下支座横桥向两侧分别固定安装一排第二连接板，所述第二连接板限制所述下支座在横桥向上相对移动。
在上述技术方案的基础上，在步骤S1中，所述滑板上表面还固定设置有平面滑板，所述下支座开设有与所述平面滑板匹配的卡槽；当活载作用于所述组合梁且所述弹性支座受到纵桥向的分力时，所述下支座沿所述平面滑板在纵桥向滑动。
在上述技术方案的基础上，在步骤S3中，对滑板4与支座垫石22之间缝隙进行灌浆施工，并形成灌浆层。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，当活载作用于组合梁时，弹性支座的上支座相对下支座发生向下的竖向位移，弹性组件发生压缩形变；辅助墩处的组合梁随之发生向下的位移，使得组合梁上部的混凝土受压，主动增加了组合梁混凝土桥面板的预压力，防止了活载作用下，辅助墩处组合梁混凝土桥面板的开裂。
2、本发明减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，当弹性组件发生压缩形变时，指针指向标尺上的数值，即为弹性组件的形变量；能够直接通过标尺和指针直接读出组合梁相对于初始位置(设计高程)的位移量，并通过该数据判断是否会对桥梁水泥桥面造成不良影响；还可通过不定时的记录上述数据，有效维护弹性支座，使其一直处于有效的弹性状态；并且在经过长时间的使用之后，弹性支座一旦弹性失效，能够及时发现。
3、本发明减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，当活载作用于组合梁时，尤其是两辅助墩之间的组合梁，弹性支座会受到纵桥向的分力，其下支座沿平面滑板在纵桥向滑动；该处滑动的活动空间使得弹性支座在活载下能相对辅助墩灵活滑动，增强了组合梁与辅助墩之间的柔性特性，防止了辅助墩处的组合梁在活载作用下产生负弯矩。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图。
图2为本发明实施例的弹性支座的横桥向示意图。
图3为本发明实施例的弹性支座的横桥向局部剖视图。
图4为本发明实施例的弹性支座的纵桥向局部剖视图。
图5为本发明实施例的弹性支座在临时墩拆除前的安装示意图。
图6为本发明实施例的弹性支座在临时墩拆除后的安装示意图。
图7为本发明实施例的弹性组件的力学本构关系曲线。
附图标记：1-上支座、2-下支座、3-弹性组件、4-滑板、5-地脚螺栓、6-第二连接板、7-第一连接板、8-标尺、9-指针、10-平面滑板、11-防尘圈、20-组合梁、21-辅助墩、22-支座垫石、23-临时墩、24-灌浆层、31-弹性体、32-护圈。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图5和图6所示，本发明公开了一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其减小了活载作用下，辅助墩附件的组合梁负弯矩，该方法包含以下步骤：
S1：将弹性支座放置于支座垫石22上，在辅助墩21上方安装临时墩14，吊装组合梁20，使得组合梁20高程为H0+L1；其中，H0为成桥设计高程；L1为组合梁20拱起高程。
S2：将弹性支座上方通过螺栓固定于组合梁20上；将弹性支座下方通过地脚螺栓5固定于支座垫石22。
S3：进行弹性支座与支座垫石22之间缝隙的灌浆，形成灌浆层24。该灌浆层24使得弹性支座无隙填充于支座垫石22与组合梁20之间，此时弹性支座里面的弹性组件3处于自然状态；这种紧密贴合的状态使得组合梁20相对于支座垫石22发生细微的位移，弹性组件3也能发生相应的弹性变形。
S4：拆除临时墩23，弹性支座在组合梁20的作用下，压缩变形L1。
安装完成之后，当活载作用于所述组合梁(20)时，所述弹性支座发生向下的竖向位移。
具体地，在步骤S1中，L1的计算方法如下：
S101：计算正常成桥状态下辅助墩21所受组合梁20的压力F1；F1与组合梁20的重力、两相邻辅助墩21的距离等等相关。
S102：结合弹性组件3的力学本构关系曲线(如图7所示)，计算出F1作用下，弹性组件3的形变量为L1。弹性组件3的力学本构关系曲线是根据试验测得。
在本实施例中，弹性支座还包含固定于上支座1外表面的标尺8和固定于下支座2外表面的指针9。在步骤S3中，指针9指向标尺8的零刻度；在步骤S4中，弹性支座在组合梁20的压力F1的作用下，发生压缩变形L1，指针9指向标尺8的L1刻度。
在步骤S1中，还可以在组合梁20未吊装之前，将弹性支座整体通过上支座1与组合梁20固定连接，然后弹性支座整体随组合梁20一起吊装到辅助墩21上方。
优选地，在步骤S1、S2、S3中，弹性支座的下支座2与上支座1被多个呈L型的第一连接板7固定连接，防止在安装过程中弹性支座内的弹性组件3发生形变。在步骤S4中，在拆除临时墩23之前，拆除所有第一连接板7。
在本实施例中，弹性支座还包含有滑板4，下支座2安装于滑板4上方，滑板4固定于支座垫石22。在步骤S2中，将上支座1固定于组合梁20上，将滑板4固定于支座垫石22。滑板4上表面还固定设置有平面滑板10，下支座2开设有与平面滑板10匹配的卡槽；当活载作用于组合梁20且弹性支座受到纵桥向的分力时，下支座2沿平面滑板10在纵桥向滑动。在步骤S3中，具体地，对滑板4与支座垫石22之间缝隙进行灌浆施工，并形成灌浆层。
如图2和图5所示，本发明的弹性支座安装于组合梁20与辅助墩21的支座垫石22之间。弹性支座包含上支座1、下支座2和弹性组件3，上支座1固定安装于组合梁20下方，下支座2直接或间接固定安装于支座垫石22上方，弹性组件3竖直设置于弹性支座内，且两端分别抵持于弹性支座的上支座1和下支座2。当活载作用于组合梁20时，上支座1相对于下支座2发生向下的相对位移，弹性组件3发生相应的形变；活载相当于主动的增加了辅助墩支座体系作用下组合梁混凝土桥面板的预压力。
如图3和图4所示，弹性支座还包含标尺8和指针9，标尺8固定于上支座1外表面，指针9固定于下支座2外表面；标尺8竖直设置且不低于下支座2顶面，指针9水平设置。当弹性组件3发生压缩形变时，指针9在标尺8上指示出当前弹性组件3的形变量。
在弹性支座使用的过程中，可以通过标尺8和指针9直观读出弹性支座的形变量，即组合梁相对于辅助墩的位移量，即组合梁相对于初始位置(设计高程)的位移量，并通过该数据判断是否会桥梁水泥桥面造成不良影响；还可通过不定时的记录上述数据，有效维护弹性支座，使其一直处于有效的弹性状态；并且在经过长时间的使用之后，弹性支座一旦弹性失效，能够及时发现。
在本实施例中，弹性组件3包含一个以上的弹性体31和多个护圈32，弹性体31的两端分别抵持于下支座2的内壁和上支座1的内壁，多个护圈32间隔水平设置，每个护圈32开设有供所有弹性体31穿过的通孔。护圈32主要用于固定弹性体31，避免了弹性体31在弹性组件3中晃动。
在本实施例中，上支座1和下支座2均为一端开口的壳体，两者开口相对设置；上支座1的端口(即开口处)插设于下支座2的端口内，形成一个密闭腔体。弹性组件3安装于腔体中，弹性组件3的弹性体31两端分别抵持于下支座2的内壁和上支座1的内壁。
优选地，标尺8竖直粘贴于上支座1的周向外壁上，指针9水平粘贴于下支座2顶面，当弹性组件3发生压缩形变时，标尺8底端沿下支座2的端口进入下支座2内部。
优选地，上支座1与下支座2的端口相接处还设置有防尘圈11，防尘圈11有效防止了灰尘进入弹性组件3内，提高了弹性支座的使用寿命，降低了维护成本。
如图2和图3所示，在本实施例中，弹性支座安装前，下支座2与上支座1被多个呈L型的第一连接板7固定连接，此时弹性支座里面的弹性组件3处于自然状态；弹性支座安装后，拆除第一连接板7，便于弹性组件3发生形变。该第一连接板7能够在使用前有效保护弹性支座。
优选地，上支座1和下支座2为同轴的柱形壳体，两者组成“罐体状”空腔，上支座1为“罐盖”，下支座2为“罐身”；第一连接板7设置于上支座1与下支座2的连接边沿处，沿圆周方向等角度设置有8个第一连接板7。
在本实施例中，下支座2间接固定安装于支座垫石22上方。具体地，弹性支座还包含滑板4，滑板4固定于支座垫石22上表面，下支座2安装于滑板4的上表面。滑板4上表面沿下支座2横桥向两侧分别固定安装一排第二连接板6，第二连接板6用于限制下支座2在横桥向上相对移动；同时也为下支座2在纵桥向的相对移动提供了导向作用。在其余实施例中，下支座2还可以直接固定安装于支座垫石22上方。
进一步地，滑板4上表面还固定设置有平面滑板10，下支座2开设有与平面滑板10匹配的卡槽；下支座2利用卡槽将平面滑板10充当导轨，在其上方滑动。当活载作用于组合梁20时，尤其是两辅助墩21之间的组合梁20，弹性支座会受到纵桥向的分力，下支座2沿平面滑板10在纵桥向滑动，滑动范围为±450mm。
在本实施例中，滑板4通过八根地脚螺栓5固定于支座垫石22，八根地脚螺栓5分为两排，每排四根沿纵桥向等间距设置；上支座1通过四根螺栓固定于组合梁20，四根螺栓5成矩形的四角。
在本实施例中，弹性支座相关参数如下：①弹性支座设计承载力12000kN；②弹性支座竖向刚度600kN/cm；③下支座2沿平面滑板10的纵桥向位移范围:±450mm，横桥向±40mm；④下支座2的卡槽与平面滑板10的摩擦系数μ≤0.03。
安装完成之后，本发明的工作原理如下：
在现有技术中，当活载作用于两个辅助墩之间的组合梁时，该处的组合梁发生向下的形变，而辅助墩处的组合梁会向上拱起，产生负弯矩。
而本发明的弹性支座安装完成之后，当活载作用于组合梁20时，弹性组件3发生压缩形变，弹性支座的上支座1相对下支座2发生向下的竖向位移。
相对于现有的刚性辅助墩21，本发明的弹性支座安装完成之后，形成柔性的辅助墩21。当活载作用于组合梁20时，辅助墩21处的组合梁20随之发生向下的位移，使得组合梁20上部的混凝土受压，主动增加了组合梁20混凝土桥面板的预压力；防止了活载作用下，辅助墩21处组合梁20混凝土桥面板的开裂。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：将弹性支座放置于支座垫石(22)上，在辅助墩(21)上方安装临时墩(14)，吊装组合梁(20)，使得组合梁(20)高程为H0+L1；其中，H0为成桥设计高程；L1为组合梁(20)拱起高程；
S2：将弹性支座上方通过螺栓固定于组合梁(20)，下方通过地脚螺栓(5)固定于支座垫石(22)；
S3：进行弹性支座与支座垫石(22)之间缝隙的灌浆，形成灌浆层(24)；
S4：拆除临时墩(23)，弹性支座在组合梁(20)的作用下，压缩变形L1。
2.如权利要求1所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：在步骤S1中，所述L1的计算方法如下：
S101：计算正常成桥状态下辅助墩(21)所受组合梁(20)的压力F1；
S102：结合弹性组件(3)的力学本构关系曲线，计算出F1作用下，弹性组件(3)的形变量为L1。
3.如权利要求1所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：在步骤S4之后，当活载作用于所述组合梁(20)时，所述弹性支座发生向下的竖向位移。
4.如权利要求2所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：在步骤S102中，弹性组件3的力学本构关系曲线是根据试验测得。
5.如权利要求1所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：
所述弹性支座包含上支座(1)、下支座(2)和弹性组件(3)，所述上支座(1)固定于所述组合梁(20)下方；所述下支座(2)直接或间接固定于所述支座垫石(22)上方；所述弹性组件(3)竖直设置，且两端分别抵持于上支座(1)和下支座(2)；
在步骤S4之后，当活载作用于所述组合梁(20)时，所述上支座(1)相对于下支座(2)发生向下的相对位移，所述弹性组件(3)发生相应的形变。
6.如权利要求5所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：
所述弹性支座还包含固定于上支座(1)外表面的标尺(8)和固定于下支座(2)外表面的指针(9)；所述标尺(8)竖直设置且不低于所述下支座(2)的顶面，所述指针(9)水平设置，当所述弹性组件(3)发生压缩形变时，所述指针(9)指向标尺(8)上的数值，即为所述弹性组件(3)的形变量；
在步骤S3中，指针9指向标尺8的零刻度；在步骤S4中，弹性支座在组合梁20的压力F1的作用下，发生压缩变形L1，指针9指向标尺8的L1刻度。
7.如权利要求5所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：
在步骤S1、S2、S3中，弹性支座的下支座2与上支座1被多个呈L型的第一连接板7固定连接，防止在安装过程中弹性支座内的弹性组件3发生形变；
在步骤S4中，在拆除临时墩23之前，拆除所有第一连接板7。
8.如权利要求5所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：
所述弹性支座还包含有滑板(4)，在步骤S1中，所述支座垫石(22)上表面固定设有滑板(4)；所述下支座(2)安装于滑板(4)上表面；所述滑板(4)上表面沿所述下支座(2)横桥向两侧分别固定安装一排第二连接板(6)，所述第二连接板(6)限制所述下支座(2)在横桥向上相对移动。
9.如权利要求8所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：在步骤S1中，所述滑板(4)上表面还固定设置有平面滑板(10)，所述下支座(2)开设有与所述平面滑板(10)匹配的卡槽；
当活载作用于所述组合梁(20)且所述弹性支座受到纵桥向的分力时，所述下支座(2)沿所述平面滑板(10)在纵桥向滑动。
10.如权利要求8所述的一种减小活载作用下斜拉桥辅助墩处组合梁负弯矩的方法，其特征在于：在步骤S3中，对滑板4与支座垫石22之间缝隙进行灌浆施工，并形成灌浆层。
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