两座连续刚构桥预拱度计算分析
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一
年 ｌ Ｏ月 ， 已下挠 了 １ ｍ； ７ｃ 主跨 ２ ５ｍ 的黄石 长 ４ 江 大 桥 ， 中严 重 下 挠 ， 大 达 到 ３ ： 跨 最 ２ｃ ｍ。这 些 连 续 刚构 桥 后 期 下 挠 过 大 ， 仅 严 重影 响外 观 ， 其 不 对 受力 也 将 产 生 一 定 的影 响 ，从 而 对 桥 梁 的 使 用 年 限也 会 产 生 不 利 的 影 响 。 以 ， 于 大跨 度 连 续 刚 所 对 构桥 的预 拱 度 的 分 析 和设 置 需 要 认 真 对 待 。本 文 利 用 空 间 大 型 有 限元 软 件 ＭＩ Ａ ／ｉｌ 涧 口河 Ｄ ＳＣｖ 对 ｉ 特 大 桥 主桥 进 行 施 工 阶段 分 析 ，并 且 对 其 在 施 工 阶段 预拱 度 进 行 分 析 和设 置 ， 连续 刚构 桥 设 计 、 对
５ ８
桥梁结构
城 市道桥 与 防 洪
２１ 年 ８ ００ 月第 ８ 期
两座连 续 刚构桥预 拱 度计算分析
尼 颖升 ， 李金 凯 ， 惠迎 新
（ 长安 大学 公路学 院 ， 陕西西安 ７ ０ ６ ） １０ ４
摘 要 ： 文首 先针对 不同跨 度连续 刚构 桥跨 中下挠 问题 阐述 了对 该类 桥梁进 行设 计及 施工 过程 研究 的重要 性 。文章 以涧 该
悬 臂 浇 筑减 少 施 工 体 系 转换 ， 护 简 单 ； 外 形 方 维 在
面 ，桥体简洁 明快 ，桥上视 野开阔 ，桥面行 车舒 适。 该类桥梁还具有 良好的技术经济性 ， 合于两 适 边 都 是 陡壁 的 Ｖ形 峡 谷地 形 。高 墩 大跨 度 连续 刚 构 桥 在 近 十几 年 得 到 广 泛地 应 用 。 由 于 主梁 和墩 台之 间的 连接 是 刚性 连 接 ， 使 用 双 墩 薄 壁 墩后 ， 在 墩顶附近的负弯矩减少 ，并 且跨 中的正弯矩也减 少。 由于 该结 构 体 系属 于 超 静 定结 构 ， 于 温度 变 对 化 、 凝 土 收缩 徐 变 、 混 预应 力 作 用 和 墩 台不 均 匀沉 降等 因素 比较 敏 感 ， 而 导致 应 力 重 分 布 ， 从 引起 的 附加 内力 对结 构 影 响较 大 。 因此 ， 于 预 应 力 连续 对 刚构 桥 设 计 以及 施 工 过 程 的研 究 显 得 尤 为 重 要 。 连 续 刚 构 桥 主 跨 跨 中下 挠 已 经 成 为 一 种 普 遍 现
象 。 如 主跨 ２ ０ｍ 的 虎 门 大 桥 辅 航 道 桥 ， ２０ ７ 至 ０２
梁高为 ３ 梁高与跨径之 比 １ ５１ 。 ． ｍ， ５ ／ ． 赵家塬大 ４ ７ 桥 位 于 千 阳 县 崔家 头 镇 赵 家塬 村 西 北 ，平 面位 于 半 径 Ｒ ２ ８ ０ｉ Ｌ ＝ ０ ｌ的左 偏 圆 曲 线 和 缓 和 ＝ ５ ｓ３０ｎ ｎ， 曲线 上 。 梁 全 长 ３ ８０ｍ， 大 桥 高 ８ ． 主桥 桥 ８． 最 ８６ｍ， 最 大 墩 高 ４ ． ９０ｍ。其 中 主桥 为三 跨 预 应 力混 凝 土 变 截 面 连 续 刚 构 ， 主桥 上 部 结 构 跨 径 组 合 为 ｆ５ １０ ７ ） 边 跨 与 中跨 之 比为 ０５６ 主 墩 处 ７ ＋ ４＋ ５ｍ， ．３ ， 梁 高 ８０ｍ， 高 与 主 跨 之 比 １１．； 跨 直 线 段 ． 梁 ／７５ 边 和 主 跨 跨 中合 龙 段 梁 高 为 ３０ｍ，梁 高 与 跨 径 之 ． 比 １ ６６ 主 桥 横 断面 采 用 单 箱 单 室 箱 梁 ， 梁 ／ ．７； ４ 箱 全 宽 １ 每 个 箱 梁 底 宽 ７ｍ， 计 荷 载 均 为公 路 ３ｍ， 设 级 。立 面 布 置 如 图 １ 图 ２所 示 。 、
０Biblioteka Baidu引 言
大跨 度 连 续 刚 构桥 ，在 结 构 方 面 ，整 体 性 能
好 ， 震 能 力 强 ， 扭 潜 力 大 ； 施 工 方 面 ， 段 抗 抗 在 梁
１１８０ｍ， 大 桥 高 １８ｍ， １． 最 １ 主桥 最 大 墩 高 １８ｍ， ０ 其 中 主桥 为 六 跨 预 应 力 混 凝 土 变 截 面 连 续 刚 构 ， 主桥 上 部 结 构跨 径 组 合 为 （５ ４×１０ ８ ） 边 跨 ８＋ ６ ＋５ｍ， 与 中跨 之 比 为 ０５ １ 主 墩 处 梁 高 ９５ｉ， 高 与 ．３ ， ． ｎ梁 主跨 之 比 １１．４ 边 跨 直 线 段 和 主 跨 跨 中合 龙 段 ／６８ ；
施 工 和监 控 提 出相 应 的 意见 。
２ 预拱 度 的计算
２１ 结 构 计 算 方 法简 介 ． 连 续 刚构 桥 施 工 控 制 的常 规 结 构 计 算 方 法有
正 装计 算 法 （ 简称 正算 法 ） 倒 装计 算 法 （ 称倒 拆 和 简 法） 正 装 计 算 法 是按 照 桥 梁 结 构 实 际施 工 加 载顺 。
Ｖ河特 大桥 和赵家 塬桥 为实例 ， Ｉ 建立 了有 限元模 型 ， 通过 合理 的计算 方 法和 理论分 析 ， 并 分析 对 比了两 座桥 梁施工 过程 中 的 状态 ， 最后 提出 了该类桥 梁设计 施工 的相关 建议 。 关键词 ： 连续 刚构 桥 ； 工控制 ； 拱度 ； 施 预 立模标 高 ； 仿真分 析 中 图分 类号 ： ４ ８２ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ０）８ ０ ５ — ４ Ｕ ４ ．３ Ｂ １０ — ７ ６ ２ １ ０ — ０ ８ ０
序 来进 行 结 构 变 形 和受 力 分 析 ，它 能 较 好 地 拟合
桥梁结构 的实 际施工历 程 ；倒装计算法是按照桥 梁结构实 际施工加载顺 序的逆过程来进行结构行 为分析。 两种 方 法 的优 缺 点 很 明显 ，倒 拆 法 虽 然 可 以 根 据 理想 的成 桥 状 态 反 推各 施 工 阶段 合 理 的控 制 参数 ， 使施工控制计算 工作概念 明确 、 向性强 ， 方 但是其面临的混凝土收缩徐变 的计算 问题和初始 应力的确定 问题是无法克服的。正算法 的不足之 处是初始标 高的确定 ， 但这个缺点是可以克服 的。 正 算 法 理论 计 算 模 型 与 实 际结 构 的不 符 ，类 似 于 弹塑 性 力 学 中 的 “ 应 变 大 位 移 ” 题 ， 以用 迭 小 问 可
年 ｌ Ｏ月 ， 已下挠 了 １ ｍ； ７ｃ 主跨 ２ ５ｍ 的黄石 长 ４ 江 大 桥 ， 中严 重 下 挠 ， 大 达 到 ３ ： 跨 最 ２ｃ ｍ。这 些 连 续 刚构 桥 后 期 下 挠 过 大 ， 仅 严 重影 响外 观 ， 其 不 对 受力 也 将 产 生 一 定 的影 响 ，从 而 对 桥 梁 的 使 用 年 限也 会 产 生 不 利 的 影 响 。 以 ， 于 大跨 度 连 续 刚 所 对 构桥 的预 拱 度 的 分 析 和设 置 需 要 认 真 对 待 。本 文 利 用 空 间 大 型 有 限元 软 件 ＭＩ Ａ ／ｉｌ 涧 口河 Ｄ ＳＣｖ 对 ｉ 特 大 桥 主桥 进 行 施 工 阶段 分 析 ，并 且 对 其 在 施 工 阶段 预拱 度 进 行 分 析 和设 置 ， 连续 刚构 桥 设 计 、 对
５ ８
桥梁结构
城 市道桥 与 防 洪
２１ 年 ８ ００ 月第 ８ 期
两座连 续 刚构桥预 拱 度计算分析
尼 颖升 ， 李金 凯 ， 惠迎 新
（ 长安 大学 公路学 院 ， 陕西西安 ７ ０ ６ ） １０ ４
摘 要 ： 文首 先针对 不同跨 度连续 刚构 桥跨 中下挠 问题 阐述 了对 该类 桥梁进 行设 计及 施工 过程 研究 的重要 性 。文章 以涧 该
悬 臂 浇 筑减 少 施 工 体 系 转换 ， 护 简 单 ； 外 形 方 维 在
面 ，桥体简洁 明快 ，桥上视 野开阔 ，桥面行 车舒 适。 该类桥梁还具有 良好的技术经济性 ， 合于两 适 边 都 是 陡壁 的 Ｖ形 峡 谷地 形 。高 墩 大跨 度 连续 刚 构 桥 在 近 十几 年 得 到 广 泛地 应 用 。 由 于 主梁 和墩 台之 间的 连接 是 刚性 连 接 ， 使 用 双 墩 薄 壁 墩后 ， 在 墩顶附近的负弯矩减少 ，并 且跨 中的正弯矩也减 少。 由于 该结 构 体 系属 于 超 静 定结 构 ， 于 温度 变 对 化 、 凝 土 收缩 徐 变 、 混 预应 力 作 用 和 墩 台不 均 匀沉 降等 因素 比较 敏 感 ， 而 导致 应 力 重 分 布 ， 从 引起 的 附加 内力 对结 构 影 响较 大 。 因此 ， 于 预 应 力 连续 对 刚构 桥 设 计 以及 施 工 过 程 的研 究 显 得 尤 为 重 要 。 连 续 刚 构 桥 主 跨 跨 中下 挠 已 经 成 为 一 种 普 遍 现
象 。 如 主跨 ２ ０ｍ 的 虎 门 大 桥 辅 航 道 桥 ， ２０ ７ 至 ０２
梁高为 ３ 梁高与跨径之 比 １ ５１ 。 ． ｍ， ５ ／ ． 赵家塬大 ４ ７ 桥 位 于 千 阳 县 崔家 头 镇 赵 家塬 村 西 北 ，平 面位 于 半 径 Ｒ ２ ８ ０ｉ Ｌ ＝ ０ ｌ的左 偏 圆 曲 线 和 缓 和 ＝ ５ ｓ３０ｎ ｎ， 曲线 上 。 梁 全 长 ３ ８０ｍ， 大 桥 高 ８ ． 主桥 桥 ８． 最 ８６ｍ， 最 大 墩 高 ４ ． ９０ｍ。其 中 主桥 为三 跨 预 应 力混 凝 土 变 截 面 连 续 刚 构 ， 主桥 上 部 结 构 跨 径 组 合 为 ｆ５ １０ ７ ） 边 跨 与 中跨 之 比为 ０５６ 主 墩 处 ７ ＋ ４＋ ５ｍ， ．３ ， 梁 高 ８０ｍ， 高 与 主 跨 之 比 １１．； 跨 直 线 段 ． 梁 ／７５ 边 和 主 跨 跨 中合 龙 段 梁 高 为 ３０ｍ，梁 高 与 跨 径 之 ． 比 １ ６６ 主 桥 横 断面 采 用 单 箱 单 室 箱 梁 ， 梁 ／ ．７； ４ 箱 全 宽 １ 每 个 箱 梁 底 宽 ７ｍ， 计 荷 载 均 为公 路 ３ｍ， 设 级 。立 面 布 置 如 图 １ 图 ２所 示 。 、
０Biblioteka Baidu引 言
大跨 度 连 续 刚 构桥 ，在 结 构 方 面 ，整 体 性 能
好 ， 震 能 力 强 ， 扭 潜 力 大 ； 施 工 方 面 ， 段 抗 抗 在 梁
１１８０ｍ， 大 桥 高 １８ｍ， １． 最 １ 主桥 最 大 墩 高 １８ｍ， ０ 其 中 主桥 为 六 跨 预 应 力 混 凝 土 变 截 面 连 续 刚 构 ， 主桥 上 部 结 构跨 径 组 合 为 （５ ４×１０ ８ ） 边 跨 ８＋ ６ ＋５ｍ， 与 中跨 之 比 为 ０５ １ 主 墩 处 梁 高 ９５ｉ， 高 与 ．３ ， ． ｎ梁 主跨 之 比 １１．４ 边 跨 直 线 段 和 主 跨 跨 中合 龙 段 ／６８ ；
施 工 和监 控 提 出相 应 的 意见 。
２ 预拱 度 的计算
２１ 结 构 计 算 方 法简 介 ． 连 续 刚构 桥 施 工 控 制 的常 规 结 构 计 算 方 法有
正 装计 算 法 （ 简称 正算 法 ） 倒 装计 算 法 （ 称倒 拆 和 简 法） 正 装 计 算 法 是按 照 桥 梁 结 构 实 际施 工 加 载顺 。
Ｖ河特 大桥 和赵家 塬桥 为实例 ， Ｉ 建立 了有 限元模 型 ， 通过 合理 的计算 方 法和 理论分 析 ， 并 分析 对 比了两 座桥 梁施工 过程 中 的 状态 ， 最后 提出 了该类桥 梁设计 施工 的相关 建议 。 关键词 ： 连续 刚构 桥 ； 工控制 ； 拱度 ； 施 预 立模标 高 ； 仿真分 析 中 图分 类号 ： ４ ８２ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ０）８ ０ ５ — ４ Ｕ ４ ．３ Ｂ １０ — ７ ６ ２ １ ０ — ０ ８ ０
序 来进 行 结 构 变 形 和受 力 分 析 ，它 能 较 好 地 拟合
桥梁结构 的实 际施工历 程 ；倒装计算法是按照桥 梁结构实 际施工加载顺 序的逆过程来进行结构行 为分析。 两种 方 法 的优 缺 点 很 明显 ，倒 拆 法 虽 然 可 以 根 据 理想 的成 桥 状 态 反 推各 施 工 阶段 合 理 的控 制 参数 ， 使施工控制计算 工作概念 明确 、 向性强 ， 方 但是其面临的混凝土收缩徐变 的计算 问题和初始 应力的确定 问题是无法克服的。正算法 的不足之 处是初始标 高的确定 ， 但这个缺点是可以克服 的。 正 算 法 理论 计 算 模 型 与 实 际结 构 的不 符 ，类 似 于 弹塑 性 力 学 中 的 “ 应 变 大 位 移 ” 题 ， 以用 迭 小 问 可