多跨连续刚构桥水平顶推力与合龙顺序优化

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总第 14 2期

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多跨连续刚构桥水平顶推力与合龙顺序优化 *姚国文，宋文锋，周志祥 ,。( 1重庆交通大学土木建筑学院，重庆 4 0 7;重庆交通大学桥梁结构工程交通行业重点实验室，庆 004 2重.

4O7 ) O O 4

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摘要：过理论分析与有限元模拟，究了多跨连续刚构桥不同合龙顺序下水平顶推力的通研确定方式，对合龙顺序进行了优化分析，出了施工安全保证线形且经济的合龙顺序。并得 关键词：梁；续刚构桥；水平顶推力；合龙顺序；收缩徐变；化分析桥连优、

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中图分类号： 1 U4 8 2 4

文献标识码： A

文章编号

:6 1 2 6 2 0 )一 O 9一 O 1 7~ 6 8( 0 8 01 O 1 3

我国西部地区多属山岭重丘区，山高谷深，大纵坡、横坡地段较多。随着高速公路网的进一步拓大与展，部地区特有的地形、西地貌决定了必将修建更多

收缩徐变对其结构力学行为影响较大。由于主梁产生竖向挠度和水平位移，主墩向跨中方向偏移，构结

处于不利受力状态，不但影响桥梁美观和行车舒这适性，会危及结构的安全。为了让桥梁结构处于还

的多跨、高墩连续刚构桥。目前，连续刚构桥施工技

术比较成熟，~般按“称悬臂浇筑一边跨合龙一中对汽跨合龙”的顺序进行施工，是长期运营后存在跨中但下挠过大、箱梁腹板斜向开裂、板纵向开裂和顶主底

合理的受力状态，免因自重、收缩和徐变等因素避砼产生的挠度过大影响高速行车，常在施工时设置常预拱度和施加水平预推力来抵消上述不利受力状态，桥梁在后期运营时达到理想线形使。

板纵向开裂等问题。由于多跨连续刚构桥跨径大

运舭

、

连续泐孑数多及高次超静定等因素，终成桥需经历 L最漫长、杂的体系转换和约束变换过程，了避免在复为施工期间和服役期内发生上述病害，必要对多跨有连续刚构桥水平顶推力与合龙顺序进行优化分析。

为确定水平顶推力，计算薄壁墩在正常合先龙情况下由结构体系转换、收缩徐变引起的相对砼

变位，通过其水平位移确定其顶推力。由于多跨连续刚构桥属高次超静定体系，主梁截面为变截面，砼收缩徐变引起结构的次内力导致内力重分布和结构

本文以西部开发省际公路通道重庆绕城公路某特大桥为例，通过理论分析与有限元数值模拟，该对桥合龙顺序与水平顶推力进行优化分析该桥全长 15 2m, 2主跨结构为 7 5m￣3 3 ×1 0m十7的预 5m。.

体系的转换是非线性的，理论分析难以得到精确解

。

因此，用有限元分析软件 Mia 6 7利 d s . 1计算砼收缩徐变产生的水平位移，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 J 6—2 0 )录 F (TG D 2 04附

应力砼连续刚构桥 (图 1,面宽 1 5m,于见 )桥 6 位 19 .%的纵坡 E。r——、 r

中的计算公式计算砼收缩徐变：￡￡ t)￡。 (,一 × ( - t ) t ( ) 1

(,o一声× (一￡)￡ t)。 ￡。咖4

() 2

按照施工工序模拟施工过程建立有限元计算模型(图 2,见 )收缩徐变时间取 36 0d计算出不施加 5 ,

水平顶推力的合龙情况下收缩徐变等引起的墩顶水图 1某多跨连续刚构桥总体布置图

平位移，后根据水平位移计算墩在不同合龙顺序然下的水平推力。

1不同合龙顺序下的水平顶推力 连续刚构桥在悬臂施工中受梁段自身重量挂篮变形、温度变化、收缩徐变和预应力钢束张拉等砼、

因素的影响，产生较大变形，会而且后期营运中砼的*基金项目：庆交通大学优秀青年骨干教师资助计划项目重

图 2有限元计算模型

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第 l期 20 0 8年 1月

因为主梁零号块的刚度比墩的刚度大得多，零

表 l不同合龙顺序下水平顶推位移与合龙顶推力

号块的刚度可看作无穷大，双薄壁墩超静定结构则可简化为单薄壁墩静定结构 (图 3,见 )因此，到水得平顶推力p一 () 3

合龙

中跨合龙顶次边跨合龙中跨合龙

次边跨合龙

方案推位移/顶推位移/顶推力/ N顶推力/ N m m k k1 l 1 0 0 4 0 0 0 62 7 . 2 2 . 6 2 0 0 40 0 0 12 4 . 2 2 . 2 4 9.0 6 4 18 4 2 7.3 10 1 6 3.4 6 62 6.6

[ 1 1

0 0 40 0 0 12 4 1 4 9 7 . 2 2 . 2 4 0 . 9

5 4 4 6.6

式中： l E为墩抗弯刚度； L为墩顶水平位移； A L为墩高。

2合龙顺序优化 2 1不同合龙顺序下的应力及挠度 .

置宝 :由算作生电： 昱的

-喜龛o一

得~4墩在 1 0年收缩徐变、自重等作用

水篓。 2 o

二筑 ,

力及位移

计各 .的力度。算阶 。 ‘计

磊

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‘喜段

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合龙方案IⅡ

边跨合龙全桥应力/ a边跨合次边跨合龙全桥应 JM a MP J/ P次边跨 q金龙段全堑堕 上缘应力最大下缘应力龙挠度上缘应力

兰中跨合全桥最

下缘应力合龙挠上缘应力

下缘应力龙挠度大挠度

最小最大最小

/最大最/最大蕞小}/最大最小最大最小/ / c m J、 ￣c m e a r e a r

Ⅲ

注：挠度向下为正，上为负；力压为正，为负向应拉

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注：水平位移向右为正，向左为负；力压为正，为负应拉

方案各有所长。从施工安全、经济等因素考虑，三种方案具有以下特点：

3结语 多跨连续刚构桥梁是我国西部地区桥梁建设中 最基本的桥型之一，部地区特有的地形决定多跨西连续刚构桥施工合龙顺序优化的必要性。本文通过

1 )方案 I。在中跨合龙和次边跨合龙施工中，水平顶推力和水平顶推位移易控制，且挠度很小；在边跨非对称悬臂浇筑时，次边跨合龙的吊架作为配

重，以不加其他配重，加配重可减小边跨的挠可但度，加配重的难度小，且因此，降低施工难度，工可施

理论分析和有限元模拟，边跨不易架设支架施工

对现浇梁段的多跨连续刚构桥水平顶推力的确定和不同施工合龙顺序下结构的应力、位移进行了分析，得

安全、经济；水平顶推力小，则所需钢骨架面积也小。2 )方案Ⅱ。在边跨非对称悬臂浇筑时，需在 T 构的另一端加等于悬臂浇筑重的配重平衡墩的受

出施工安全、梁线形保证、济的合龙顺序 (桥经中跨一次边跨一边跨 )可为类似多跨连续刚构桥合龙方，

力，加配重的难度大，不易控制墩的受力；次边且在跨和中跨合龙时，平顶推力对边墩受力不利，、水 1 4墩受到 2次顶推，增加了施工中顶推位移和顶推力的控制难度，增加了挠度的控制难度，也因此，很难达到设计要求；中跨大合龙时所需钢骨架面积是方案 I的 2倍。

式的选择提供参考，得在边墩较高、向纵坡、值单架设支架的稳定性不易保证等条件下推广应用。参考文献：[]陈 1列，公望 .墩大跨预应力混凝土桥桥式方案及徐高合龙顺序选择[]桥梁建设，0 5 1. J. 20 () []邹毅松， 2单荣相 .续刚构桥合龙顶推力的确定[]重连 J.庆交通学院学报， 0 6 2 ( ) 2 0,5 2 .

3 )方案Ⅲ。在边跨非对称悬臂浇筑时，次边跨

合龙的吊架作为配重，以不加其他配重，加配重可但可减小边跨的挠度，加配重的难度小，且因此，降可低施工难度，工安全、济；次边跨和中跨合龙施经在

- i]张谢东， 3詹

吴，洪波， .跨度预应力混凝土连续舒等大

梁桥合龙施工技术研究 E3桥梁建设，0 5 2 . J. 20 () []朱芳芳，忠涛 .续刚构桥合龙中劲性钢骨架的施工 4于连控制[]北方交通，0 6 9 . J. 20 ( ) E]周舟， s苏2 0, ( ) 0 6 34 .

时，水平顶推力对边墩受力不利，、墩受到 2次 1 4顶推，增加了施工中顶推位移和顶推力的控制难度，

智，东煌， .跨度 P颜等大 C连续刚构桥合

也增加了挠度的控制难度，与方案 I相比水平顶且推力增加，钢骨架面积也增加。则

龙施工措施[]长沙理工大学学报 ( J.自然科学版 ),

经综合比较、析

,案 I最优，分方因此，选用中跨一

次边跨一边跨的合龙施工顺序。

收稿日期： 0 7 7 2 2 0~0— 1

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