连续刚构桥主梁高跨比优化设计研究

特别报道

连续刚构桥主梁高跨比优化设计研究

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冯亚军，孙

22磊，杨雅勋

（1.陕西省高速公路建设集团公司，陕西摘

西安710061；2.长安大学公路学院，陕西西安710064）

要：通过对连续刚构桥主梁的受力分析，研究了高跨比对结构的受力影响，建立了高跨比与结构所需预应力之间

的关系，以桥梁在施工与使用阶段主梁截面应力为约束条件，应用网格搜索法并以某特大桥为工程实例，对连续刚构桥主梁的高跨比进行了优化设计。关键词：连续刚构桥；高跨比；参数优化中图分类号：U44

文献标识码：B

1引言

近年来，虽然已广泛应用计算机进行桥梁设计，但是目前基本上仅限于结构分析与方案比较，通常是依靠设计者的经验和参考已有的设计实例来进行各构件断面尺寸的拟定。如何修正这些构件的尺寸，使结构既具有足够的承载能力，又能节省材料用量，较复杂的结构经修改后的设计是否最优，是目前桥梁设计者面临的难点。

大跨径连续刚构桥主梁的高跨比是此类桥梁设计的重要设计参数，箱梁高度的选取直接关系到整桥的工程量、外形美观以及施工难易程度和预应力钢束布置等。中国所建预应力混凝土连续刚构桥箱梁根部高跨比H/L的值分布于0.05～0.0636之间，且主要集中于0.055附近，欧美国家该类桥梁的分布区间范围要比中国大，分布置于0.036～0.064之间，主要分布于0.05～0.06之间。中国所建预应力混凝土连续刚构桥箱梁跨中高跨比H0/L的值分布于0.0136～0.025之间，主要集中分布于0.015～0.018之间；欧美国家该类桥梁大体分布于0.011～0.036之间，主要集中分布于0.015～0.025之间。本文将以大跨径连续刚构桥主梁的受力分析为基础，对该类桥梁高跨比进行优化设计。

图2

不同箱梁根部高跨比下各控制截面弯矩对比图1

4跨连续刚构桥结构简图

2.1

箱梁根部高跨比H/L的影响

为了简化问题，选取箱梁高度由根部H以1.8次抛物线渐变至跨中H0，H0为3.6m，以自重为荷载工

况。根据统计数据，H/L一般取在0.05～0.06之间，进行有限元计算时，选取H/L分别为0.0524、0.0547、0.0565、0.0582、0.0594、0.0624。由图2可以知在H/L的增大的情况下，主梁控制截面正弯矩随H/L的增大而减小；负弯矩随着H/L的增大而增大

。

2箱梁高跨比对结构受力的影响

2.2

箱梁跨中高跨比H0/L的影响

同样选取箱梁高度由根部H以1.8次抛物线渐变

图1为1座4跨连续刚构桥，由于其是对称结构，以其1/2结构为研究对象，分析其几个控制截面自重荷载工况在主梁不同高跨比下的受力变化

。

至跨中H0，H为10.6m，以自重为荷载工况。根据统计数据，H0/L一般取在0.015～0.020之间，进行有限元计算时，选取H0/L分别为0.0145、0.0164、0.0182、0.0205、0.0212、0.0226。由图3可知在

作者简介：冯亚军（1980－），男，陕西延安人，工程师，从事公路工程研究。

802011年10期（总第82期）

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