五孔V型墩带挂孔连续刚构桥合龙顺序研究

五孔V型墩带挂孔连续刚构桥合龙顺序
研究
摘要：V型墩连续刚构桥应用广泛，曲V腿线条流畅。

V腿受力复杂，选取合适的拆架顺序和合龙次序，对保证桥梁施工期和运营期的安全至关重要。

依托赣州市沙石大桥主桥，建立施工阶段模型，对比2种不同
合龙顺序下桥梁变形、应力，确定最优化的施工合龙顺序。

关键词：V腿；连续刚构；合龙
引言
V型墩连续刚构桥是在连续刚构桥的基础上发展形成的[1]，传统的连续刚构桥上部结构主梁以受弯为主，V型墩连续刚构桥受力特点是连续梁和连续刚构的混合体系，同时又有斜腿刚构的特点。

V型墩连续刚
构桥可以当作是传统连续刚构桥将0号块挖空后形成的V型支撑的桥型，V型腿成压弯构件。

V腿的存在不
仅可以充分发挥混凝土的受压性能，而且可以减少连续刚构桥的理论跨径，从而减小上部结构主梁的最大正
负弯矩，降低主梁应力水平，因此V腿的存在相比传统连续刚构桥可以减小主梁杆件的截面尺寸。

陈云针对
V型支撑4桥梁采用多种结构体系（梁、拱、梁拱结合）进行了研究[2]，陈鹏研究了四跨V型墩连续刚构桥
的合拢顺序对桥梁受力产生的影响[3]，韩旭东研究了合龙顺序对3跨V形墩连续刚构桥成桥状态的影响分析[4]。

此次依托于赣州市沙石大桥主桥，建立全过程施工阶段模型分析了2种施工合龙顺序下五孔V型墩带挂
孔连续刚构桥的受力变形，基于有限元分析结果，选取最优化的施工方案。

1桥梁概况
沙石大桥为赣州市章贡区跨章江的一座V型墩刚构桥。

主桥桥型为采用60+3×90+60=390m跨径组合的五跨连续预应力V型墩刚构桥。

主桥横向为单幅桥梁，桥梁设双向2%横坡，桥梁横断面形式：桥梁总宽度
33m=2×（2m人行道+3.5m非机动车道+0.25m分隔带+3×3.5m+0.25m分隔带）。

上部结构主梁采用单箱五室
等宽变截面预应力混凝土梁，V腿区域支点梁高2m，边支点、合龙段及挂孔梁高2.5m。

主梁顶板厚0.28m，
底板厚0.24m，腹板厚从0.5m变化到0.75m。

下部结构V腿变截面采用钢筋混凝土结构，单箱三室，顶底板
厚0.5m，腹板厚1m，V腿底部横桥向宽度16m。

中跨跨中设15m跨径的钢筋混凝土挂孔，挂孔箱室布置与主
梁相同。

上部结构箱梁与V腿均采用C55混凝土。

沙石大桥主桥总体布置示意如图1。

图1沙石大桥主桥上部构造图
2有限元模型
对于沙石大桥主桥的有限元模拟分析，根据以往经验，空间梁单元模型是满足计算精度的，因此此次
选用简化的空间杆系模型进行施工过程模拟。

对赣州沙石大桥主桥建立有限元分析模型时，采用桥梁结构分
析专业有限元软件MidasCivil，结构离散为空间梁单元进行模拟，主梁和V墩采用线性粱单元模拟，主粱
和V腿之间约束关系通过弹性连接中的刚性连接模拟，V腿和实体墩之间的约束采用刚性连接模拟。

沙石大桥从道路中心线向道路外侧放坡至非机动车道外边缘，双向中破坡度2%，坡形采用直线形。

为
节省设计工作量方便建模，既要保证设计精度又要保证建模方便的前提下，本次有限元建模时不考虑桥面横
坡对箱梁截面的影响，将箱型截面平均梁高当作建模时整个截面的梁高，不改变其他截面参数，这样可以做
到保证截面面积前提下截面对强轴惯性矩不变，对弱轴的惯性矩变化影响小。

考虑预应力、混凝土收缩徐变和温度作用等各种影响。

一期恒载：根据实际输入的截面面积，混凝土容重26 kN/m3，钢材容重78.5 kN/m3。

二期恒载：桥面铺装采用8cm混凝土+9cm沥青混凝土形式；8cm（25kN/m3）混凝土+9cm沥青混凝土（24kN/m3）=128.6 kN/m；栏杆、人行道板、管线等附属设施按单边25 kN/m考虑；
活载荷载标准：城市—A级。

沙石大桥桥面为双向六车道布置，横向车道布载系数取0.55，冲击系数，横梁、桥面板等局部构件冲击系数取0.30。

非机动车荷载及人群荷载按照城市桥梁设计规范和公路规范比
较取大值设计，主桥为2.8kPa；局部构件设计取5.0kPa设计。

制动力、温度水平力：桥墩制动力、温度力与摩阻力遵照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）取值。

温度：设计系统温度为15℃，整体升温：30℃，整体降温：20℃；
梯度温度：梯度升温：箱梁顶面h=0m：15.2℃，h=0.1m：5.74℃，h=0.4m：0℃；梯度降温按升温的
一半考虑。

基础沉降：主桥边墩为端承桩，不考虑基础竖向沉降；支撑于中风化基岩的扩大基础不考虑竖向沉降
和水平位移。

沙石大桥主桥成桥结构模型共计295个节点，282个单元，分析模型如图2所示。

图2沙石大桥主桥结构示意图
3施工合拢顺序
带挂孔5跨连续刚构桥的施工合龙顺序一般有两种：（1）先挂孔再次边跨合龙；（2）先次边跨合龙再挂孔。

沙石大桥主桥具体施工步骤如表1所列。

表1主桥施工步骤表
施工合龙顺序1：先挂孔再合龙施工合龙顺序2：先合龙再挂孔
扩大基础及墩身施工，过渡墩基础施工
主桥V腿施工；安装墩上支架并预压；过渡墩墩身施工
安装主梁临时支架并预压；浇注主梁0#节段中横梁范围砼形成封闭三角形区域；张拉相应预应力束
拆除墩上支架；浇筑主梁0#节段砼以及边跨节段砼；张拉相应预应力束
逐段浇筑主梁节段砼至合龙段并张拉相应预应力束
拆除主梁节段部分临时支架
拆除V腿与主梁相交处临时支架
施工护栏，铺装混凝土找平层，防水层，铺装沥青，安装附属设施等，全面成桥
4两种合龙方案计算结果对比
从表2~3中可以看出，两种不同施工合龙顺序下，上部结构主梁和下部V墩受力、变形不相同。

主梁上下缘最不利应力比较：两种不同施工合龙顺序下的主梁应力基本一致；桥墩弯矩比较：施工合龙顺序2桥墩弯矩比顺序1大9%；桥墩轴力比较：施工合龙顺序2桥墩轴力比顺序1大3%；竖向变形比较：二期施工成桥后施工合龙顺序2挂孔竖向变形上挠比顺序1大12mm（63%），以此可见施工合拢顺序2下桥梁位移不易控制，先挂孔再次中跨合龙为本桥实际施工时的推荐合龙方案。

表2施工合龙顺序1：先挂孔再次中跨合龙
表3施工合龙顺序2：先次中跨合龙再挂孔
5结语
本文研究了五孔V型墩带挂孔连续刚构桥施工合龙顺序对成桥线形、应力的影响，得到以下结论：
调整合龙顺序会改变V型墩带挂孔连续刚构桥施工阶段及运营阶段的应力及变形，特别是施工阶段最大悬臂端挠度问题至关重要，关乎到能否顺利合龙，建议此类桥梁设计过程中建立不同工序下的施工阶段分析模型，比较分析得到适合该类桥型的合龙顺序。

参考文献
[1]邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2]陈云.V形支撑桥梁结构体系研究[J].佳木斯大学学报：自然科学版,2014,32(3):364-366,370
[3]陈鹏.四跨V型墩连续刚构桥合拢顺序研究[J].工程技术研究,2018,0(11):63-63,115
[4]韩旭东.合龙顺序对V形墩连续刚构桥成桥状态影响的分析[J].兰州工业学院学报,2016,23(5):25-29
1。