CN111400802B - 一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法 - Google Patents

一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法，包括以下步骤：根据桥梁路线确定桥面标高；初步拟定多跨梁桥的跨径Li，并对路线进行布跨；根据布跨确定桥梁各墩的墩高Hi；根据地面起伏情况，初步划分地面区域；根据各地面区域内的桥墩高度，确定各区域的地面形状系数a；根据联长公式初步计算各区域联长L；验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。该联长设计方法中考虑了桥墩高矮以及桥墩平均墩高情况，即根据桥墩高度来设计主梁最佳联长，并配合水平方向变刚度支座，实现了桥墩高度与主梁联长的匹配，较好地解决了较大高差的桥墩和高桥墩采用常规分联联长导致基准自振频率低、抗震能力差的难题，同时可以减少桥梁伸缩缝的数量。

Description

一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法
技术领域
本发明涉及桥梁设计领域，具体涉及一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法。
背景技术
在山区公路桥梁施工中，拱桥、斜拉桥、悬索桥等桥型都有建设，但占比较少，而中等跨度的多跨梁式桥梁占绝大多数。总体规模大的中小跨径桥梁，都采用简支或连续的多跨梁式桥梁，每片主梁下面设置2～4块等刚度支座，将梁体支撑于桥墩上，通过伸缩缝和滑板支座与下一联桥梁联接顺适，主梁联与联之间的伸缩缝顺接处，只有竖向支撑力，无法传递水平力。
山区中小跨径桥梁，高墩区平均墩高达100m，矮墩区平均墩高不足5m，而目前多跨桥梁设计时，不论桥墩高矮、不管同联主梁的桥墩平均墩高，主梁联长全部采用150～200m，同一主梁联长内，桥墩支座均采用等刚度支座；当墩高小于40m时，桥梁整体刚度能满足自振频率0.2的要求，大于40m时，桥梁整体刚度则难以满足自振频率0.2的要求。对于高墩区与矮墩区的主梁联长，如何通过变刚度支座的可设计，选择最佳的分联长度，实现提高同一联长的动力性能，是急需解决的重大科学难题。
发明内容
本发明目的在于：针对现有多跨梁桥设计不论桥墩高矮、不管同联主梁的桥墩平均墩高，主梁联长全部采用150～200m，存在桥梁自振频率低、抗震能力差的问题，提供一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法，该方法通过根据桥墩高度及地形来选取最佳的分联长度，实现了桥墩高度及地形与主梁联长的匹配，提高了桥梁的自振频率，增加了抗震性能，同时可以减少伸缩缝的数量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法，包括以下步骤：
步骤一、根据桥梁路线确定桥面标高；
步骤二、初步拟定多跨梁桥的跨径Li，并对路线进行布跨；
步骤三、根据布跨确定桥梁各墩的墩高Hi；
步骤四、根据地面起伏情况，初步划分地面区域；
步骤五、根据各地面区域内的桥墩高度，确定各区域的地面形状系数a；
步骤六、建立不同桥墩高度与主梁联长计算公式
Figure BDA0002413259280000021
初步计算各区域联长L；
步骤七、验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。
本发明通过先根据桥面标高及跨径进行路线初步布跨，并确定桥梁各墩的墩高，然后结合墩高来确定地面形状系数，再根据公式进行计算联长，最后验证分联是否满足静力和动力性能设计要求；该联长设计方法中考虑了桥墩高矮以及桥墩平均墩高情况，即根据桥墩高度来设计主梁最佳联长，并配合水平方向变刚度支座，实现了桥墩高度与主梁联长的匹配，较好地解决了较大高差的桥墩和高桥墩采用常规分联联长导致基准自振频率低、抗震能力差的难题，同时可以减少桥梁伸缩缝的数量。
作为本发明的优选方案，所述步骤三中，桥梁各墩的墩高Hi为根据布跨的位置从桥面标高竖直向下测量至地面的距离。
作为本发明的优选方案，所述步骤五中，当各墩高标准差大于20m，极差大于60m时，地面呈现典型的深V形，地面形状系数a取0.6-0.8。
作为本发明的优选方案，所述步骤五中，当各墩高标准差小于15m，极差小于40m时，地面坡度小、地形平坦，地面形状系数a取0.3-0.5。
由于桥梁所处位置的地面形状决定桥梁设计墩高，令地面形状系数为a，桥墩的墩高为Hi。一联桥各墩高的标准差表示各墩高分布的均匀性，反应地面的平坦程度；一联桥各墩高的极差表示最高墩和最矮墩之间的差异，反应地面最大坡度；因此可以通过墩高的标准差和极差显示，桥梁所处地面的形状，而联长计算公式中a值就是将由各个桥墩计算的长度协调统一起来。
作为本发明的优选方案，所述步骤六中在计算各区域联长L时，当墩高Hi<20m时，取墩高Hi＝20m。
作为本发明的优选方案，所述步骤六中在计算各区域联长L时，当墩高Hi>60m时，取墩高Hi＝60m。
Hi为根据经验取值的，桥墩高度大于20m时算高墩，高度大于60m时算超高墩，因此计算的时候采这两个值作为分段函数的界限进行计算。
作为本发明的优选方案，所述步骤七中是基于Midas/Civil有限元分析软件平台，进行验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。
作为本发明的优选方案，所述步骤四中划分地面区域时，各区域内一联桥要大于5跨，避免设计联长时出现较短的联长。
作为本发明的优选方案，当分区区域内的墩高小于40m时，一联桥的主梁联长不超过360m。当桥墩的高度小于40m时，桥墩高度对一联桥整体刚度的贡献较大，当一联桥的联长太长时荷载作用下通过支座的刚度来调整桥梁整体的刚度效率不高，因此要求一联桥的主梁联长不超过360m。
作为本发明的优选方案，若计算联长根据跨径布置为非整数跨，则根据跨径进行适当调整。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过先根据桥面标高及跨径进行路线初步布跨，并确定桥梁各墩的墩高，然后结合墩高来确定地面形状系数，再根据公式进行计算联长，最后验证分联是否满足静力和动力性能设计要求；该联长设计方法中考虑了桥墩高矮以及桥墩平均墩高情况，即根据桥墩高度来设计主梁最佳联长，并配合水平方向变刚度支座，实现了桥墩高度与主梁联长的匹配，较好地解决了较大高差的桥墩和高桥墩采用常规分联联长导致基准自振频率低、抗震能力差的难题，同时可以减少桥梁伸缩缝的数量。
附图说明
图1为本发明中的山区多跨梁桥主梁联长设计方法流程图。
图2为某桥梁分跨立面图。
图中标记：01-桥面，02-桥墩中心线，03-地面线，1-30为桥墩编号。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法；
如图1所示，本实施例中的山区多跨梁桥主梁联长设计方法，包括以下步骤：
步骤一、根据桥梁路线确定桥面标高；
步骤二、初步拟定多跨梁桥的跨径Li，并对路线进行布跨；
步骤三、根据布跨确定桥梁各墩的墩高Hi；
步骤四、根据地面起伏情况，初步划分地面区域(区域的划分一般大于200m，若区域内墩高不超过40m时区域的划分不超过360m)；
步骤五、根据各地面区域内的桥墩高度，确定各区域的地面形状系数a；
步骤六、建立不同桥墩高度与主梁联长计算公式
Figure BDA0002413259280000051
初步计算各区域联长L的范围；
步骤七、验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求，且一联桥的一阶自振频率应大于0.2Hz，确定最终联长。
本发明通过先根据桥面标高及跨径进行路线初步布跨，并确定桥梁各墩的墩高，然后结合墩高来确定地面形状系数，再根据公式进行计算联长，最后验证分联是否满足静力和动力性能设计要求；该联长设计方法中考虑了桥墩高矮以及桥墩平均墩高情况，即根据桥墩高度来设计主梁最佳联长，并配合水平方向变刚度支座，实现了桥墩高度与主梁联长的匹配，较好地解决了较大高差的桥墩和高桥墩采用常规分联联长导致基准自振频率低、抗震能力差的难题，同时可以减少桥梁伸缩缝的数量。
需要加以说明的是，多跨梁桥的自振频率，受桥墩数量和支座水平方向的总体刚度控制，总体刚度越大、自振频率越高，为了兼顾总体刚度与自振频率的关系，根据《桥梁结构稳定与振动》的论证，多跨梁桥一阶自振频率应不小于0.2Hz。根据一阶自振频率不小于0.2Hz的目标，通过分析既有桥梁总体刚度、自振频率的关系，建立了多跨梁桥数学模型关系∑K总＝∫(HD,KD,n,Kh)，其中，∑K总为一联桥总体刚度，HD为桥墩的高度，KD为桥墩的纵向刚度，n为桥墩的数量，Kh为支座的水平刚度。根据数学模型关系和大量实际桥梁调查数据分析，建立了不同桥墩高度与主梁联长计算公式
Figure BDA0002413259280000052
其中，a为地面形状系数，Hi为桥梁各墩高，Li为多跨梁桥的跨径。由于同一工程中桥墩截面采用标准化设计，因此计算联长时仅考虑桥墩高度和主梁跨径的影响。
本实施例中，所述步骤三中，桥梁各墩的墩高Hi为根据布跨的位置从桥面标高竖直向下测量至地面的距离。
本实施例中，所述步骤五中，当各墩高标准差大于20m，极差大于60m时，地面呈现典型的深V形，地面形状系数a取0.6-0.8。当各墩高标准差小于15m，极差小于40m时，地面坡度小、地形平坦，地面形状系数a取0.3-0.5。
由于桥梁所处位置的地面形状决定桥梁设计墩高，令地面形状系数为a，桥墩的墩高为Hi。一联桥各墩高的标准差表示各墩高分布的均匀性，反应地面的平坦程度；一联桥各墩高的极差表示最高墩和最矮墩之间的差异，反应地面最大坡度；因此可以通过墩高的标准差和极差显示，桥梁所处地面的形状，而公式
Figure BDA0002413259280000061
中a值就是将各个桥墩计算的长度协调统一起来。
本实施例中，所述步骤六中在计算各区域联长L时，当墩高Hi<20m时，取墩高Hi＝20m。当墩高Hi>60m时，取墩高Hi＝60m。计算时Hi为根据工程实际经验取值，桥墩高度大于20m时算高墩，高度大于60m时算超高墩，因此计算的时候采这两个值作为分段函数的界限进行计算。
本实施例中，所述步骤七中是基于Midas/Civil有限元分析软件平台，进行验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。
本实施例中，所述步骤四中划分地面区域时，各区域内一联桥要大于5跨，避免设计联长时出现较短的联长。
本实施例中，当分区区域内的墩高小于40m时，一联桥的主梁联长不超过360m。此处40米为根据工程实际经验确定的，当桥墩的高度小于40m时，桥墩高度对一联桥整体刚度的贡献较大，当一联桥的联长太长时荷载作用下通过支座的刚度来调整桥梁整体的刚度效率不高，因此，此时要求一联桥的主梁联长不超过360m。
本实施例中，若计算联长根据跨径布置为非整数跨，则根据跨径进行适当调整。具体调整方法为：在满足其它要求的范围之内，适当增减跨数。例如：计算一联长度为282m的40m跨简支梁，计算联长与跨径的比值非整数，可取7个整数跨，剩下的2m计入下一联中或通过桥台调整，若没有下一联也不能通过桥台调整，则适当调整边跨的跨径，第7跨取42m。
实施例2
本实施例提供某工程项目的多跨梁桥主梁联长设计；
如图2所示，为某桥的桥面、跨径布置、桥墩中心线、桥墩的编号分跨的立面图，其中，01为桥面，02为桥墩中心线，03为地面线，1-30为桥墩编号，该桥桥面纵坡为2.843％，位于高烈度地震多发山区，拟定的跨径和对应的桥墩高度如下表所示。
按照地形起伏的情况将该桥划分为2个区段，统计此区域桥墩的高度的标准差与极差，从而确定桥梁的地面形状系数a的范围。其中初步计算该桥第一区段分联长度的范围为(312-520)m，第二区段分联的长度为(829-1105)m，如下表所示。
Figure BDA0002413259280000071
Figure BDA0002413259280000081
根据计算的联长范围，进行桥梁分联之后的结构验算，建立该桥的Midas/Civil有限元模型。通过计算的结果选择最佳分联长度，使桥梁的动力性能和静力性能达到最佳，不仅静力性能和动力性能均满足设计规范要求，且桥梁的一阶自振频率大于0.2Hz的目标要求。最终取第一段联长为481.9m，第二段联长为1044.7m，桥梁的一阶自振频率分别为0.43Hz和0.204Hz。建立的联长设计方法，可较好地指导山区桥梁的分联设计，桥梁的自振频率也能满足目标要求，桥梁的伸缩缝数量减少，提高了桥梁结构的抗震性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种山区多跨梁桥主梁联长设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据桥梁路线确定桥面标高；
步骤二、初步拟定多跨梁桥的跨径L i ，并对路线进行布跨；
步骤三、根据布跨确定桥梁各墩的墩高H i ，桥梁各墩的墩高H i 为根据布跨的位置从桥面标高竖直向下测量至地面的距离；
步骤四、根据地面起伏情况，初步划分地面区域，各区域内一联桥要大于5跨；
步骤五、根据各地面区域内的桥墩高度，确定各区域的地面形状系数a，当各墩高标准差大于20m，极差大于60m时，地面形状系数a取0.6-0.8；当各墩高标准差小于15m，极差小于40m时，地面形状系数a取0.3-0.5；
步骤六、建立不同桥墩高度与主梁联长计算公式
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，初步计算各区域联长L，当墩高
Figure 619900DEST_PATH_IMAGE002
时，取墩高
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，当墩高
Figure 661674DEST_PATH_IMAGE004
时，取墩高
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤七、验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。
2.根据权利要求1所述的山区多跨梁桥主梁联长设计方法，其特征在于，所述步骤七中是基于Midas/Civil有限元分析软件平台，进行验证桥梁分联是否满足静力和动力性能设计要求。
3.根据权利要求1所述的山区多跨梁桥主梁联长设计方法，其特征在于，当分区区域内的墩高小于40m时，一联桥的主梁联长不超过360m。
4.根据权利要求1所述的山区多跨梁桥主梁联长设计方法，其特征在于，若计算联长根据跨径布置为非整数跨，则根据跨径进行适当调整。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112287438B (zh) * 2020-10-23 2022-06-14 武汉大学 一种基于回溯策略的桥梁布跨选址的自动化桥接设计方法
CN113240548B (zh) * 2021-05-08 2024-02-02 煤炭科学研究总院有限公司 区域划分方法及装置
CN113609548B (zh) * 2021-07-05 2023-10-24 中铁工程设计咨询集团有限公司 一种桥梁布跨方法、装置、设备及可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037798A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd 多径間連続コンクリート橋
CN110184940A (zh) * 2019-06-21 2019-08-30 中国十七冶集团有限公司 一种调整桥梁跨径适应地形的桥隧相接构造物布设方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207109567U (zh) * 2017-04-06 2018-03-16 四川交通职业技术学院 超高桥墩钢管混凝土连续梁抗震结构体系梁式桥
KR102105680B1 (ko) * 2017-12-19 2020-04-28 에스오씨기술지주 주식회사 연속형 거더와 교각 일체화 접합구조

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037798A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd 多径間連続コンクリート橋
CN110184940A (zh) * 2019-06-21 2019-08-30 中国十七冶集团有限公司 一种调整桥梁跨径适应地形的桥隧相接构造物布设方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
山区高速铁路桥梁设计几个问题探讨;白琦成;《铁道标准设计》;20110220(第02期);第50-55页 *

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