简析T梁转连续刚构桥设计

简析T梁转连续刚构桥设计

一、前言

随着T梁连续刚构应用的不断发展，对刚构桥梁墩梁固结节点稳定性的要求也越来越高，这就要求在施工中必须加强对T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点模型有限元的研讨，并努力提高施工水平，为桥梁的质量提供有力的保障。

二、T梁连续刚构的介绍

1、墩顶预埋钢筋和硫磺砂浆临时固结垫块组成的墩梁固结

其优点是结构简单，施工较为方便，梁体施工过程中比较稳固安全。缺点为电解电阻等容易出现故障，往往不能完全熔化临时支座。

2、墩顶预埋钢筋与砂筒组成的墩梁固结

优点是墩梁固结较为稳定，拆除方便。缺点是砂筒在承受梁体重量和施工荷载时有较小沉降，选成砂筒受力不均，砂筒制作比较复杂，浪费材料。

3、钢管混凝土柱与混凝土柱内预埋钢筋组成的墩梁固结

墩身中心线两侧各设两根直径为1.2m的钢管，每根钢管下口与承台预埋钢筋焊接，管内浇注砼，钢管上口预埋钢筋与粱体连接。优点是可适于较长的0#块，可简化0#块支架搭设。可承受不平衡荷载，拆除方便。缺点是钢管砼柱上口与梁体接触面呈倾斜状，两者之间在荷载作用时有微小滑移。

4、竖向预应力钢筋与钢管组合成墩梁固结

采用直径80cm的钢管设置在承台边缘20cm处。墩身两侧各4根，钢管倾斜，钢管内各设2束竖向临时锚固预应力钢筋，墩身两侧相应2根钢管在纵向支撑处用2股穿过墩身预应力钢绞线对拉。优点是钢管作为0#块支撑，简化了支架，拆除方便。缺点是钢管倾斜，同一排钢管顶面很难控制在一条直线上，导致钢管受力不均，稳定性稍差。

5、墩梁间四周采用混凝土支墩连接

混凝土支墩内设置钢筋，另外在混凝土支墩与桥墩顶面及连续梁底面间各设置一块5mm厚层板，将支墩混凝土与桥墩混凝土脱离，以便支墩拆除时墩顶混凝土面平整。因此，混凝土支墩起到支撑的作用，而钢筋或精轧螺纹钢筋主要起

到拉接的作用。通过墩顶四周的支墩将连续梁与桥墩连接成一个整体，即固结为一个整体，使得连续梁在悬浇过程中稳定。待连续梁合拢后，即可拆除临时支墩。临时固结支墩的混凝土采用爆破或凿除方式拆除，而支墩内的钢筋采用切割机切断拆除。六武高速公路路基工程第12标段李集大桥、合武高速铁路斑竹园大桥采用该固结形式。该固结形式是目前较为常用的临时固结形式。

6、连续梁与桥墩连接

在主墩外设置临时支墩（临时桥墩）支撑并固结与桥墩连成一个整。这种方式在墩高较低时可以采用。使用例子较少。

连续梁与桥墩连接方式有两种，一种是连续梁通过桥梁支座将桥梁上部结构重量传递到桥梁下部结构；另外一种是连续梁与桥墩浇灌为一个整体，即通常说的刚性连接。如我们公司承建的六武高速公路白水河大桥主桥主跨主墩上部结构和下部结构的连接就属于刚性连接。副跨与桥墩的连接仍然采用桥梁支座连接。

三、T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点的受力特点

1、施工方法对结构的内力有一定影响

有时甚至起决定性作用，对于先简支后连续体系即是如此，该体系桥梁一期恒载为简支结构，二期恒载为连续结构，它们的内力的叠加为全桥最后的恒载内力，因此该体系桥梁现浇段的负弯矩远远小于一次落架的连续刚构桥，边跨的正弯矩明显大于一次落架的连续刚构桥，因此该体系桥梁在恒载作用下其简支体系特征更为明显，现浇段的负弯矩主要来自于二期恒载和活载，与连续刚构桥相比，差异更是显著，因为墩顶较大的负弯矩可以抵消相当一部分正弯矩。因此该体系桥梁的边跨的设计是一个关键环节。

2、活载作用

墩顶将产生负弯矩，而且其比重占所有荷载引起的负弯矩的大部分。T梁属于开口杆件，其抗扭性能明显不如属于闭口杆件的箱梁，在活载作用下，边梁的受力比中梁大，减少边梁的外侧悬臂将会减少边梁的受力，从而使各主梁的受力较为均匀。活载作用下的横向影响程度有待近一步研究。

3、T梁与墩固结体系桥梁同样属于超静定结构

温度变化、支座沉降将对结构产生次内力，特别对桥墩的受力影响更是显著，越是靠近边墩影响就越大。桥墩可以视为一种摆动的支撑体系，以适应徐变、温

度变化引起的纵向位移。桥墩的刚度、高度对桥梁上部结构的受力影响明显，当下部墩身刚度增大，边跨峰值弯矩和边墩的墩顶负弯矩也逐渐增大，但跨中的正弯矩却变小；当墩高度增加时，连续刚构桥的内力越是接近连续梁桥。

4、T梁与墩固结体系桥梁的纵向接缝处的受力比较复杂

如前所述，恒载在该处产生的负弯矩比较小，但活载在该处产生的负弯矩占有最大的比重，收缩徐变、桥面板升温、桥墩的不均匀沉降等在此处还可能产生正弯矩，由于没有较大的恒载负弯矩来抵消，因此纵向接缝处的正弯矩也要引起重视，并按要求配筋。

5、刚构桥墩的墩顶所受的弯矩最大控制设计

连续梁桥的墩底截面弯矩最大，控制设计。连续刚构桥墩的弯矩和剪力主要来自于温度力、制动力和收缩徐变产生的水平力，各墩分配到的内力大小取决于各墩位置和刚度大小，据分析，边墩比中墩分配的力大，刚度大的墩分配到的力也较大。联长也主要是受墩刚度的影响，为了增加联长，设计中通常调整各墩刚度，在边墩采用刚度较小的墩，如果在边墩因地形限制须采用矮墩，则最好在边墩或次边墩采用滑板支座，这实际上就是所谓的刚构-连续组合梁桥。

四、T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点模型有限元分析

1、两种有限元计算模型

（一）、墩底固结计算模型

单元划分与施工阶段划分基本保持一致。全桥共划分单元142个，其中梁部划分了118个，墩身划分了24个；全桥共划分节点147个，边界约束条件设置为墩底固结，两边跨梁端设置了两个自由度，分别为Y-Z平面角位移和水平线位移，其余4个方向均被约束；梁和主墩采用的是刚性连接。

（二）、整体计算模型

梁和墩的单元划分与模型Ⅰ相同，另外增加了承台单元2个，桩基单元80个，全桥单元共224个，节点251个。桩长取24m，两边跨梁端设置了两个自由度，分别是Y-Z面的角位移和水平线位移，其余4个方向均被约束；梁和主墩、主墩和承台、承台和桩顶之间均使用刚臂连接。

2、计算结果对比分析