大跨连续刚构桥设计关键技术问题研究

比较全面的介绍了大跨连续刚构桥的设计参数

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建筑科学

大跨连续刚构桥设计关键技术问题研究 刘菁华 (江苏省交通规划设计院有限公司江苏南京 2 1 0 0 0 5 ) 摘要：本文以大跨连续喇构桥设计为研究对象，探讨了连续刖构桥设计中的五个关键技术问题，即分孔比例问题 .合理^面问题，温度内力问题，通航防撞问题和结构分析问题，希望能对类似工程喷目提供参考和借鉴。 关键词：连续刚构桥桥莱设计截面内力计算中图分类号： T B2 1 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 4— 0 0 8 X ( 2 0 1 0 ) 0 8 ( c )一0 0 5 0—0 2

2 m以下时，可采用单箱单室。如刚构桥是 2 0世纪5 O年代发展起来的预纵向等截面和纵向变截面等，根据桥梁所箱顶宽在2果顶宽更大，则往往分为上行和下行，修成在的平面线形而分为直线桥和曲线桥等。 应力混凝土桥梁结构，随着建筑材料、施工般来说，变截面的预应力混凝土连双幅桥，截面为两个分离单室箱。连续刚构技术、计算手段的进步，出现了预应力混凝 一

续刚构箱梁桥，由于受到箱空间预应力束、 桥的上部结构一般采用变截面箱形梁。 箱梁的扭转及截面剪力滞、畸变等因素的 2. 2主梁高度影响，受力十分复杂。作用于箱形截面上的 ( 1 )连续刚构桥箱梁根部的高跨比一般/ 1 5~1/ 2 0 . 6,其中大部分为 l/ 1 8左右， 荷载多为偏心荷载，其一般可分解为典型为 1也有少数桥梁达到或低于 1/ 2 0。根据已建的对称弯曲荷载、纯扭转荷载及畸变荷载。 增大和桥墩的增高，支架施工工艺受到了 当跨径较大而墩的高度不高时，为增成桥的统计，对于变截面梁墩顶处粱高与极大的限制，为了解决这个难题， 2 0世纪 5 0 年代出现了悬臂施工法。大跨度预应力混加墩的柔性，常采用双壁薄墩，也可设计成最大跨径的关系有： 土梁桥，德国建成的奥厄桥开创了预应力混凝土桥梁发展的先河，施工经验和结构

分析理论的不断丰富，预应力桥逐步显示出其优越性，被广泛采用随着桥梁跨径的

柔性的桩基，使墩具有较小的抗推刚度。此双壁薄墩还具有削减墩顶负弯矩峰值浇筑法，粱体从墩上平衡向两边悬臂现浇外，因此，目前国内多数连续刚构桥如伸出。为保持梁体在施工过程中稳定，梁体的作用。需临时锚固于墩上或在墩旁立临时支架增最大跨度2 7 0 m的广东虎门辅航道桥就采用在受力方面，连续刚构桥在施工设支撑点，然后现浇合拢段转换成最后的这种桥型。结构体系，同时在支座处需设大吨位盆式状态下的受力模式和合拢后体系转换的整支座，费用高。而悬臂施工法的关键在于施个结构受力状态也能够很好的吻合这是其 凝土连续梁桥施工方法主要采用平衡悬臂

h 1= 0 . 0 56l一+O. 2 6

式中： l m a x 一连续刚构桥的最大跨径 ( m)。 ( 2 )主梁跨中箱梁的高跨比通常为 l/ 4 6 . 2~1/ 8 5 . 1,其中大多数取值为 1/ 5 4~ l/ 6 0。我国南澳跨海大桥连续刚桥的跨中

这正是连续冈 4构工中体系的平衡，而传统的梁桥是墩梁铰他桥型难于比拟的优点。接的，在施工中又难于保持体系的绝对平桥能够广泛在工程实践中得到应用的原因衡，这就要求墩梁固结，利用桥墩本身的抗所在。 预应力混凝土连续刚构桥主要适用于弯刚度来抵御不平衡造成的弯矩。这样就大跨径的情况，连续刚构是连续粱出现了T型刚构。随着T型刚构的发展，又高桥墩、高墩大跨度连续刚出现了将T型刚构粗厚桥墩减薄，形成柔性与T形刚构的组合体系， 桥墩，使墩梁固结、主梁连续，从而形成连构桥与其他桥梁相比其结构特点主要为：

箱梁最小高跨比只有 1/ 7 3 . 7。根据已建成桥的统计，跨中梁高与最大跨径有如下关 系： h2= O. 01 5l m a x+ O. 9 4

式中： l m a x一连续刚构桥的最大跨径 ( m)。 减小主梁高跨比是上部结构趋于轻型

化的表现。随着跨中部采用轻

质混凝土，白 并可选用较小的主梁跨中高度， 续刚构桥。连续刚构桥同T型刚构桥相比具其墩、梁、基础三者固结联为一体共同受重的减轻，实践力；墩身形式、高度等对结构受力有影响。 从而减小主梁跨中或根部的高跨比。有造型优美行车舒适的特点。 梁底采用 1. 5~1 . 8次方的抛物线，对预应力混凝土连续刚构桥是墩梁固结连续刚构这一桥型将 T形刚构和连续梁的证明， 的连续梁桥，这种体系利用主墩的柔性来优点全部体现了出来，而又回避了它们的箱梁截面底板混凝土应力较为合理。因此是一种非常好的桥型。连续刚构 2 . 3板厚适应桥梁的纵向变形，所以特别适合于大缺点，公路连续刚构桥顶板的厚度，一般采跨高墩连续梁桥中。连续刚构桥根据构造桥设计时涉及以下关键问题。 用已由2 5~2 8 c m,底板的最小厚度多数为的不同可分为主跨跨中连续和跨中设铰两 3 2 m,少数桥底板厚 2 8 c m或 2 5 c m。底板的最种类型，亦可称为连续一刚构连续体系梁桥 1分孔比例问题其根部底板厚跨比的最小值为 1/ 连续刚构边跨与中跨比的确定，首先大厚度，和连续一刚构铰接体系梁桥。连续一刚构连 续体系梁桥，桥梁中梁墩固结点多设置在取决于全桥的桥跨总体布置与自然条件的在此基础上再考虑梁体内力分布大跨、高墩的桥墩上，因为利用高墩的柔度协调性，已建成的国内外可以适应结构由预应力、混凝土收缩徐变的合理性与施工的方便。边、主跨的跨径比值一般在 0 . 和温度变化所引起的纵向位移。边跨较矮连续刚构桥， 6 9 2之间，美国的 Ho u s t连续刚构桥采的桥墩，相对刚度较大，可将铰设在桥墩的 5~0.主跨比值为0. 5,而超过0. 6的也仅顶部或底部。连续一刚构铰接体系梁桥，桥用了边、 一

2 0 0,目前国内以虎门大桥副航道桥最小为 1/2 0 7 . 7。腹板的最小厚度一般为4 0 c m,个别最小为3 4 c m,最大厚度一般为 5 5~8 0 c m。 箱粱截面板件尺寸减

小，也意味着上部结构的轻型化，这也是连续刚构桥发展

中的又一趋势。但是腹板较薄时，其主拉应 说明变截面连续刚构桥的边跨与力的控制应特别重视。墩的刚度比连续体系梁桥的桥墩刚度要大为少数。 些，结构的水平位移需要借助在跨中设主跨比值要比变截面连续梁桥的比值范围置剪力铰来满足。但设剪力铰的连续刚构 0 . 7~0 . 8要小。经理论研究分析和实践证 3温度内力问题连续刚构桥墩梁固结，是一种超静定连续刚构边、主跨跨径之比在0 . 5 4~0 . 桥桥面易产生折角，连续性、平稳性较差。 明， 6之问，或再稍大一些时，有可能在边跨悬结构，为了防止温度内力过大，必须采取下桥梁的伸缩缝通常设在桥两端的桥台处， 5 臂端以导梁支承于边墩上合拢边跨，而取列结构与施工措施。设铰的长桥也可将伸缩缝设在铰处。 3 . 1减小墩的抗推刚度桥墩的抗推刚度越小，其温度内力就越小。一般连续刚构桥适用于高墩的场合， 用箱形截面。根据桥梁的宽度不同而分为 2合理截面问题可设计成柔性的桩基，同 . 1截面形式。 如果墩身不够高，单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室 2 连续刚构桥通常采用箱形截面。一般样使墩具有较小的抗推刚度。等，根据纵向的跨径和梁高的变化而分为 在预应力混凝土连续刚构桥梁中，为 消落地支架。

适应悬臂施工和正负弯矩配筋，一般多采

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