连续刚构桥受力分析及构造特性研究

发表时间：2018-05-21T09:54:56.600Z 来源：《建筑模拟》2018年第2期 作者： 朱涛

[导读] 本文通过分析连续刚构桥梁的受力特性，系统研究了连续刚构的构造特性，从力学角度研究出发，分析了连续刚构桥的结构稳定性及构造特性，通过本文的研究，为连续刚构桥梁的设计和施工提供技术参考。 天津市市政工程设计研究院 天津市 300392

摘要：本文通过分析连续刚构桥梁的受力特性，系统研究了连续刚构的构造特性，从力学角度研究出发，分析了连续刚构桥的结构稳定性及构造特性，通过本文的研究，为连续刚构桥梁的设计和施工提供技术参考。 关键字：连续刚构；受力特性；构造特性

1连续刚构桥的结构受力特点

桥梁结构根据受力特点不同可以分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥以及斜拉桥等组合体系桥梁。桥跨结构和墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。刚架桥的主要类型有：门式刚架桥、斜腿刚架桥、V形墩刚架桥、带较的T形刚构桥、带挂孔的T形刚构桥、连续式连续刚构桥、分离式连续刚构桥等。由于主梁和墩柱之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，从而减小跨中正弯矩，跨中截面尺寸也可相应减小。支柱在竖向荷载作用下，除承受压力外还承受弯矩，柱脚处一般存在水平推力。 2连续刚构桥的结构特点

在连续刚构桥出现以前，大跨径预应力梁式桥只有T形刚构和连续梁两种桥型，他们都存在一定的缺点，连续刚构是连续梁与T形刚构的组合体系，它综合了连续梁与T形刚构的优点，而又回避了他们的缺点。这种体系利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向变形，所以特别适合于大跨高墩连续梁桥中。连续刚构桥的结构特点是主梁连续、墩梁固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T形刚构不设支座、无须体系转换的优点，方便施工，而且很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度能很好的满足较大跨径桥梁的受力要求。 连续刚构桥的结构受力特点：

（1）墩梁固结，上部结构共同承受荷载，减少了墩顶负弯矩。 （2）墩的刚度较柔，墩允许较大的变位。

（3）结构为多次超静定结构混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉降等引起的附加内力对结构影响较大。 （4）连续刚构桥具有结构整体性好，抗震性能优，抗扭潜力大，结构实力合理，桥型简洁明快等优点。 3连续刚构桥各部分的类型及其特点 3.1桥梁基础的特点和类型

大跨连续刚构桥的基础部分构造形式与其它桥梁形式相比没有大的区别，但其对地基的不均匀沉降量控制较严格。根据桥位处的地质情况不同采取不同形式，但最常采用的是桩基础。在地基承受载力大，跨径较小时也有采用刚性扩大基础的。 3.2桥梁墩台的特点和类型

大跨连续刚构桥的桥墩不仅应满足施工、运营等各阶段支承上部结构重量混入稳定性等方面的要求，而且桥墩的柔度应适应由于温度变化、混凝土收缩、徐变以及制动力等因素引起的水平位移。在施工过程中，特别是在挂蓝浇筑混凝土的过程中，要采用一些措施来增加墩身的稳定性。一般采用的措施有：

（1）在桥不高、水不深且容易塔设临时支架时，采用在墩旁设临时支架的方法。

（2）预应力筋下端锚固在基础承台内，上端在箱底板内张拉并锚固，立柱在施工过程中始终受压，以维持施工中的稳定。 （3）在桥梁水深的情况下，采用三角撑架敷设墩身上部临时支承梁段，并使用砂筒作施工完成后的御架设备。 4梁部结构的特点和类型 4.1梁的截面形式 （1）主梁高度

连续刚沟桥箱梁根部的高跨比为1/15～1/20.6，其中大部分为1/18左右。近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。

主跨中部箱梁的高跨比为1/46.3～1/8.1其中大部分为1/54～1/60，并有下降的趋势。中国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。

梁高跨比的下降，是在上部结构趋于轻型化的表现。最值得注意的是才建成的Raft Sundet桥，由于跨中采用了轻质混凝土，减轻了自重，并选用了较小的跨中高度，使该桥无论是跨中或根部的高跨比都达到了最低值1/85.1和1/20.6，值得借鉴。

在设计过程中，体会到梁底按一般常用的2次抛物线时，往往在1/4～1/8截面底板混凝土应力紧张，因此在华大桥的设计中采用1.5次抛物线，从而缓和了这个区域底板应力紧张情况，根部高跨比已达到1/20，并还有一步减小根部高度的潜力。珠海大桥的梁底也已用1.8次方的抛物线。幂次为1.5～1.8的抛物线，已开始推广使用。 （2）板厚 1）顶板

公路桥顶板的厚度已由28厘米减小到25厘米。但进一步减少的可能已不大。 2）底板

底板的最小厚度多数为32厘米，少数桥用得更薄，为28厘米、25厘米。底板的最大厚度，随着设计经验的丰富，以及采用高强混凝土，有较薄的趋势。已有几座桥，根部最大底板厚跨比达到或小于1/200，其中以虎门大桥辅航道桥为最小，为1/207.7。中国的连续刚构桥根部最大底板厚跨比，与跨径相似的澳大利亚两座桥相比，都有很大减小。值得强调的是挪威的Raft Sundet桥，由于自重轻及采用高强混凝土，其最大底板厚仅120厘米，为跨径的1/248.3，远远小于中国，足以说明采用轻质混凝土有良好的经济效益。由于预应力混凝土桥的跨度不断增加，自重荷载在设计荷载中占的比例明显增大，因此，一般采用高强混凝土及高强低松弛刚绞线，梁高趋向较低，以提高截面的有效承载力，减小自重。从同类型的连续刚构桥和连续梁桥的梁高来看，墩顶梁高与跨度之间的比例约为1：16～1：20，梁在跨中处的高跨比为1：35～1：60，梁墩之间的刚度变化直接影响梁、墩柱内力的变化，其刚度比必须在一个合理的范围之内。梁墩柱之间墩壁厚与墩顶梁高之比一般在0.2左右。

4.2箱梁截面细部尺寸

箱形截面的顶板忽然底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。当采用悬臂施工方法时，梁的下缘特别是靠近桥墩的截面承受很大的压应力。箱形截面的底板应提供足够大的承压面积，发挥良好的受力作用。在发生变号弯矩的截面中，顶板和底板业都应各自发挥承压作用。

（1）箱梁根部底板厚度

底板除承受自身的荷载外，还受一定的施工荷载。担负采用悬臂施工方法时，箱梁底板还承受挂蓝底模梁后吊点的反力，设计时应考虑该力对底板和腹板的作用。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中性轴保持在底板以外内，并有适应的富余，一般约为墩顶梁高的1/10～1/12。 （2）箱梁跨中底板厚度

连续箱梁因跨中正弯矩要求底板内需配置一定数量的钢束和钢筋，此时跨中底板厚度一般在200～250毫米，跨中设铰的箱梁悬端底板厚度一般为150～180毫米。莱昂哈特（LEONHARDT）建议，无梗助的梁也可采用同样数值。 （3）箱梁底板厚度

确定箱形截面顶板厚度一般需考虑两个因素，即满足桥面板横向弯矩的要求和满足布置纵向预应力刚束的要求。

（4）桥面板的悬臂长度也是调皮板内弯矩的重要参数，在布置有横向预应力钢筋时，一般宜尽量外伸一些。根据目前一些资料，悬臂板外伸的长度越来越长。例如：法国跨越厄道尔（ADOUR）河桥，4跨72.5连续梁，桥宽17.8，单箱单室悬臂外伸达3.95米。当悬臂板加劲肋或加斜撑时，悬臂板还可以伸得更长一些。在确定悬臂板根部的活载弯矩时，当悬臂自由长度增加时，集中活载的荷载纵向分布长度也随着增加，所以对弯矩数值影响不大，这就使选择悬臂长度时，具有较大的自由度。 参考文献：

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