鄧良強(qiáng)， 劉福忠， 陳　巍

(1.中交鐵道勘察設(shè)計院有限公司，北京　100007；2.北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，北京　100101)

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北方地區(qū)的多跨連續(xù)剛構(gòu)體系設(shè)計研究

鄧良強(qiáng)1， 劉福忠2， 陳巍1

(1.中交鐵道勘察設(shè)計院有限公司，北京100007；2.北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，北京100101)

摘要：討論了北方地區(qū)此類連續(xù)梁的體系選擇過程。從一般構(gòu)造的連續(xù)剛構(gòu)橋，到逐漸減小橋墩剛度的連續(xù)剛構(gòu)橋，最后到各項指標(biāo)都滿足規(guī)范要求的連續(xù)-剛構(gòu)組合橋梁。由此可得知連續(xù)-剛構(gòu)組合體系的應(yīng)用范圍，可為以后北方此類橋梁方案的制定提供參考。

關(guān)鍵詞：多跨連續(xù)剛構(gòu)橋；體系選擇；連續(xù)-剛構(gòu)組合橋梁；應(yīng)用范圍

某高速公路項目跨越深溝擬采用65+3×120+65 m的孔跨布置，橋墩墩高依次分別為46 m、64 m、70 m、41 m。本項目初步設(shè)計時采用連續(xù)剛構(gòu)橋方案，在施工圖階段經(jīng)過方案比選與優(yōu)化，重新確定了橋墩的墩高，并進(jìn)行計算，在計算過程中發(fā)現(xiàn)本項目因其地理環(huán)境，氣象條件的影響，其結(jié)構(gòu)體系的確定需要進(jìn)行深入的討論和研究。現(xiàn)將其研究和討論過程予以闡述。

1方案比選的過程

1.1剛構(gòu)體系方案

有鑒于剛構(gòu)體系方案總體上省去大型支座、抗震性能好、橋墩厚度較小、無施工體系的轉(zhuǎn)換等優(yōu)點被廣泛采用。因此本方案首先優(yōu)選剛構(gòu)體系方案。經(jīng)過計算，其計算結(jié)果如下表所示。

方案1：連續(xù)剛構(gòu)方案，高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢，利于橋墩橫向抗風(fēng)設(shè)計。

總體計算模型如圖1所示。

圖1　方案1模型

其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表1所示。

表1　方案1結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

表2　方案1結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

表3　方案1結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

由表3中數(shù)據(jù)可知，連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算除邊跨跨中外均滿足規(guī)范要求。其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表4所示。

表4　方案1正常使用極限狀態(tài)驗算

由表4中數(shù)據(jù)可知，連續(xù)剛構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)計算不滿足規(guī)范要求。由文獻(xiàn)中所提供的計算方法計算可知，本橋1#～4#墩的剛度計算如表5所示。

表5　方案1橋墩剛度計算

經(jīng)過比較分析可知，1#、4#墩的橋墩剛度比2#、3#墩剛度要大40%左右。另外由于聯(lián)長的加大，墩身剪力和彎矩將迅速增大。因此橋墩在收縮徐變及整體升降溫的荷載作用下的效應(yīng)較大。從而使得橋墩截面抗裂驗算通不過。在這個思路的引導(dǎo)之下，可考慮通過降低橋墩縱向剛度的方法對橋墩進(jìn)行復(fù)核驗算。

方案2：連續(xù)剛構(gòu)方案，橋墩由頂?shù)降兹珵殡p肢，并適當(dāng)減小橋墩的壁厚及間距，以利于降低橋墩剛度。從而減小橋墩的縱向整體升降溫和收縮徐變效應(yīng)。

總體計算模型如下所示。

圖2　方案2模型

其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表6所示。

表6　方案2結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

表7　方案2結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

表8　方案2結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

由表8中數(shù)據(jù)可知，連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算滿足規(guī)范要求。由此可知橋墩剛度的減小對于主梁的邊跨跨中截面有較大的影響。主要原因還是在于，減小了橋墩的升降溫與收縮徐變效應(yīng)以及橋墩與主梁相接位置處主梁的效應(yīng)。

其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表9所示。

表9　方案2正常使用極限狀態(tài)驗算(橋墩

由表9中數(shù)據(jù)可知，連續(xù)剛構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)計算仍然不滿足規(guī)范要求。盡管方案2已經(jīng)降低了橋墩的剛度。橋墩剛度計算如表10所示。

表10　方案2橋墩剛度計算

但是由于本橋所處地區(qū)的氣候較為干燥，收縮徐變及升降溫的效應(yīng)均較大?？v使橋墩剛度的降低可以有效的減小橋墩的使用荷載效應(yīng)，但是橋墩剛度的減小也是有限的，在本方案中，橋墩剛度減小后橋墩在使用荷載作用下的應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到了20 MPa，橋墩使用應(yīng)力過大對橋墩的使用會產(chǎn)生諸多不利影響。因此筆者考慮采用連續(xù)—剛構(gòu)組合體系進(jìn)行設(shè)計。

2.2連續(xù)——剛構(gòu)組合體系方案

連續(xù)——剛構(gòu)組合方案，高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢，利于橋墩橫向抗風(fēng)設(shè)計。

總體計算模型如下所示。

圖3　方案3模型

其中上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表11所示。

表11　方案3結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗算

表12　方案3結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

表13　方案3結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

由表13中數(shù)據(jù)可知，連續(xù)剛構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)計算滿足規(guī)范要求。

其中下部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如表14所示。

表14　方案3正常使用極限狀態(tài)驗算

由表14可知，橋墩的正常使用極限狀態(tài)驗算滿足要求。

本連續(xù)-剛構(gòu)組合體系雖已經(jīng)滿足主梁與橋墩的靜力計算要求，但是由于固結(jié)主墩的減少，橋墩在地震荷載作用下的受力就會加大，因此需要考慮對橋墩進(jìn)行抗震驗算。

3結(jié)論

(1)北方地區(qū)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋的使用具有一定的限制，即橋墩墩高較高，且橋墩剛度合理的情況下才可以適用。

(2)連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁對橋墩受力的影響較小，但橋墩的受力主要由橋墩自身的剛度與橋梁的聯(lián)長有關(guān)系。因此，降低橋墩剛度是調(diào)整橋墩受力的一個切實可行的辦法，但降低橋墩剛度的同時需要保證橋墩的橫向受力，特別是高墩結(jié)構(gòu)的橫向風(fēng)載。

(3)通過靜力計算分析可知，連續(xù)-剛構(gòu)組合體系主梁與橋墩靜力計算皆能滿足規(guī)范要求，但是由于固結(jié)主墩的減小，橋墩在地震荷載作用下的受力就會加大，因此需要考慮對橋墩進(jìn)行抗震驗算。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2015-10-08

作者簡介：鄧良強(qiáng)(1984-)，男，碩士，中級。

中圖分類號：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0102-02