连续刚构桥特点及受力特点简析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程科技 ｌｆｌ
许 建 盛
科 崔蠢
连 续 刚构桥 特 点及受 力特 点筒析
（ 中交第一公路 工程局有限公 司 ， 北京 １ ０ ０ ） ００ ０
摘 要： 结合桥 梁设计与施工需要 ， 探讨 了连续刚构桥特 点及 受力特点 ， 为连续刚构桥的设计和施 工提供一 些经验 ， 保证 工程的顺利进行 。
一２ ～ ４３ຫໍສະໝຸດ 关键词 ： 连续刚构 ； 连续粱 ； 刚构 ； 薄壁 高墩 Ｔ型 双
１概 述
在 １ 纪以前 ， ９世 由于生产 力的限制 ， 桥梁 结构形式基本上只能 局限于石拱桥 、石板 桥等 圬工结构 。 自 ｌ ９世纪 中期 以后 ， 材的出现导 钢 致钢结构桥梁在欧 洲和北美得 以飞跃发展 。由 于钢材 的强度高 ，在悬索桥 出现 以前 的较 大跨 径 的钢 桥基本都采用 悬臂 施工法 。２ Ｏ世纪 初 ， 由于钢筋混凝土 的广 泛应用 ，更 为经济实用 的 钢筋混凝土桥 梁迅速 得到推广。但 钢筋 混凝土 的抗裂性能 、承 载能力却 严格制约 了这 种桥梁 的进一步发展 。 第二次世界大战以后 ， 预应力混 凝土技术在 欧洲得 到飞速 发展 ，并广泛 用于桥 梁建设 。１ ５ ９２年 ， 联邦 德国第 一次将传统 钢桥 的悬臂 施工技 术引入预应 力混凝土桥 梁施工 ， 建成 了主跨为 ｌ４ １ｍ的 沃伦姆 斯桥 ，该桥 也成 为世界上第一座大跨径 Ｔ形刚构桥。这种创新 性 的引进 ，充分利用 了预应力混凝土桥梁结 构 的自 身受力特 点 ，开创 预应力混凝 土桥 梁无支 架施工 的先河 。悬臂施工法是一种 自架设体 系 施工方法 ， 即将桥 梁的上部结构分节段来支撑 ， 逐步完成全桥 的施工 ，也就是无支架而靠 自身 结构进行施工 。 由于悬 臂施工特有的优 点 ， 该方 法后来 又逐步 推广到连续 梁、 刚架 、 续刚构 、 连 桁架体系 、 斜拉桥 、 某些拱式体系 以及组合体 系 桥梁 的施工 。 ２问题及解决方法 连续 刚构 可 以说是桥 梁家族 中最年 轻 的 员， 但它从一开始 出现就令整 个桥梁界垂青 ， 从而得到 了迅速推广 和发展 。它继 承了 Ｔ型刚 构和连续梁桥 的优点 ， 具有施工简单易行 、 型 造 简易美观 、 结构经济适用等众多优点 。 ２１ ． Ｔ型 刚构 桥 的 特点 Ｔ 型刚构 桥引人 刚桥 自 架设体 系的悬臂施 工方法 ， 采用墩梁 固结 的结构形式 ， 结构本身可 以抵抗 其悬臂 施工 中的较大 不平衡 弯矩 ， Ｔ型 刚构的 出现 ， 推动 了粱式体 系桥梁的飞速发展 。 但是 ， 刚构桥 为 了抵 抗施工 中的不 平衡 弯 Ｔ型 矩与运 营时活载 或其它附加力所 产生 的弯矩 ， 其桥墩 的尺寸都相 当大 ，过大的下部构造 尺寸 显然不具备经济性 和美观性 。山于 Ｔ型刚构结 构本身基本为静定结构 ， 桥墩尺寸虽大 ， 但对全 桥整体结构而言 ，其顺桥 向抗弯刚度和横桥 向 抗扭刚度却相对较小 ，难 以满足特大跨径和特 高墩桥梁悬臂施工和横 向抗风要求 。对于带铰 的 Ｔ型 刚构 ， 当预应力 、 混凝 土收缩徐变 和温度 变化引起结构变位时 ，在墩粱固结处产生 的推 力和弯矩将很大。 此外 ， 铰接处 的折 角造成 车辆 波 动 ， 力 铰 也 易 损 坏 。 挂 粱 的 Ｔ型 刚 构 虽 然 剪 带 缓和了行车 ，但是支挎挂粱的牛腿构造复杂而 易损害 ，且导致伸缩缝的增多和施工过程 中设 备增多（ 吊装挂梁的设备） 。总而 者之 ， 结构 连 续、 行车不平顺 、 结构不州厢 、 使用难 以维护 、 铰
无几 。
线连续 粱有 更大的弯道跨越能力 ， 适用更 小的 曲线 弯道半径 。连续 刚构桥要求 主墩有 一定柔 度而形成摆动支承体 系， 因此在大跨 、 高墩 结构
中采 用 。 粱 固 结 有 利 于 悬臂 施 工 ， 时 也 免 除 墩 同 更换支座 。 为了适 用结构 受力特 点的需要 ， 上部 构造 常采用变截面主粱 。 ２４ 在受 力方面 ，连续刚构 上部结构 主要 ． 仍为连续粱特点 但 必须计人 由于桥墩受力 及混凝 土收缩 、 徐变 、温度变化引起 的弹塑性变形对上部 结构 内力 的影响 。 桥墩 虽有一定 的柔度 ， 所受 弯矩有 所减少 ，但在墩粱结合处仍有刚架受力性质 和 特点 。对于在跨径在 ２ （ ３ ｍ范围 内桥梁 ， ００— Ｏ 连续粱桥在跨越能力方面 、拱桥在施工简易方 面 以及斜拉桥 和悬索桥在经济指标方面都 明显 不如连续刚构桥 ３ 结 论 连续刚构尽管其起步较晚 ，近二十几年来 却得到 了极快 的发展。 以说 ， 可 连续刚构桥 的出 现， 不仅丰 富了桥梁家族的成员 ， 也是科技进步 的体现 。连续刚构桥梁具有较大的纵向和横 向 刚度 ， 力性能好 ， 受 跨越能力大 ， 能够充 分发挥 高强材料的作用 ；希望的归纳和探讨对连续刚 构桥梁的设 计和施工有一定 的参考价值。 作 者 简 介 ： 建 盛 （９ ５ ） 男 ， 西 临 川 ， 许 １７ ～ ， 江 工程 师， 科 。 本
一
或 挂粱所带来 的复杂施 工工 艺等问题限制 了 Ｔ 型刚构的发展。 近年来 ，特别 是高速公路 的迅速发展要 对 桥 梁行车平顺舒适性要求越来越高 ，而 上述的 Ｔ型剐构 己不 能很好地 满足要求 ，却使得连 续 梁桥 得到了迅猛发展。 ２２连续梁桥的特点 ． 相对于 Ｔ型刚构 ， 连续梁桥 解决 了铰 与挂 梁对 结构不连续所 造成 的不利影响 ，有 利于行 车舒适。由于连续梁彻底 释放 了支点 的水平 和 转 角约束 ， 连续长度 可以轻易过千米 ， 其 因而减 少 了伸缩缝 的使用 ， 使其更容易满足现代公 路 高速 平稳 行使的要求 。 连续梁 主墩设有支 座， 一 般都 有较好 的抗 震性能 。但是连续粱桥在悬臂 施工 时要求 墩梁临时固结 ，合拢后墩粱 固结处 应 改设支座进 行体系转换才 能成为连续 粱 ， 同 时需要大 吨位的盒式支座 ， 费用高 ， 养护工作量 大 。连续 粱因为墩梁不 固结 ，跨 中弯矩相对较 大 ，其顺桥 向抗 弯刚度和横桥向抗扭刚度甚至 不及 Ｔ型刚构 ， 所以其跨越 能力也非常有 限， 目 前 国内外跨径超过 ２ ０ ０ ｍ的连续梁 可以说寥寥
当连续 梁桥墩 过高时 ，往往 由于桥墩尺寸 过大 而不再 可取 ，这时候优先考虑的一般总是 连续 刚构。对于 曲线梁 ， 当跨径超过 １０ ０ ｍ时 ， 考虑 到结构 的横 向稳定性 ，一般都不再采用连 续粱结构形式 ，这时候连续刚构代替连续梁也 显得无可厚非 。 ２３双 薄壁高墩连续刚构的特点 － 采用双薄壁高墩的连续刚构桥 ，其高墩 的 柔性使得其基本具有连续粱的受力特点 ，同时 继承 了 Ｔ型刚构 和连续梁 的优点 ，其特点是梁 体连续 、 墩梁 固结和双薄壁桥墩。其梁体连续 、 墩 梁固结 的结 构形式 既保 持 了连续 粱无 伸缩 缝、 行车平顺 的优点 ， 又保持 了Ｔ型刚构不设支 座、 不需体 系转换 、 方便施工的优点。双薄壁墩 身将较大 的抗弯 刚度和较小的抗推刚度结为一 体 ，利用薄壁高墩大的抗弯刚度保持 桥面的平 整 ，利用其小 的的抗推刚度来适应桥梁的水平 变位 。 连续 刚构｝ 于双墩 的“ ｛ ｛ 消峰 ” 作用 ， 相对 于 Ｔ型 刚 构 其 墩 顶 负 弯 矩 峰 值得 以 削减 ，相 对 于 连续粱其跨 中正弯矩也大大减少 ，从而有效地 改善 了结构 的受力状况 ，更适 合建造 大跨度 的 桥梁 。 此外 ， 双薄壁墩 的柔性对桥粱承受温度变 形、 减小桥墩及基础工程的材料用量 、 增加施工 稳定性都有一定的益处。 对 于地形地貌复杂 的城市 和山 区桥 梁 ， 经 常要采用 曲线梁形式 ， 当曲线粱跨 径较小 ， 连续 粱往往是优先考虑 的结构形式。但随着曲线梁 跨径 的增加 ，连续梁 由于支座在横桥向约束有 限， 对桥梁横 向稳定与强度不如连 续刚构。 曲线 连续刚构采用双薄壁墩 ， 由于墩梁固结 ， 比曲 相
许 建 盛
科 崔蠢
连 续 刚构桥 特 点及受 力特 点筒析
（ 中交第一公路 工程局有限公 司 ， 北京 １ ０ ０ ） ００ ０
摘 要： 结合桥 梁设计与施工需要 ， 探讨 了连续刚构桥特 点及 受力特点 ， 为连续刚构桥的设计和施 工提供一 些经验 ， 保证 工程的顺利进行 。
一２ ～ ４３ຫໍສະໝຸດ 关键词 ： 连续刚构 ； 连续粱 ； 刚构 ； 薄壁 高墩 Ｔ型 双
１概 述
在 １ 纪以前 ， ９世 由于生产 力的限制 ， 桥梁 结构形式基本上只能 局限于石拱桥 、石板 桥等 圬工结构 。 自 ｌ ９世纪 中期 以后 ， 材的出现导 钢 致钢结构桥梁在欧 洲和北美得 以飞跃发展 。由 于钢材 的强度高 ，在悬索桥 出现 以前 的较 大跨 径 的钢 桥基本都采用 悬臂 施工法 。２ Ｏ世纪 初 ， 由于钢筋混凝土 的广 泛应用 ，更 为经济实用 的 钢筋混凝土桥 梁迅速 得到推广。但 钢筋 混凝土 的抗裂性能 、承 载能力却 严格制约 了这 种桥梁 的进一步发展 。 第二次世界大战以后 ， 预应力混 凝土技术在 欧洲得 到飞速 发展 ，并广泛 用于桥 梁建设 。１ ５ ９２年 ， 联邦 德国第 一次将传统 钢桥 的悬臂 施工技 术引入预应 力混凝土桥 梁施工 ， 建成 了主跨为 ｌ４ １ｍ的 沃伦姆 斯桥 ，该桥 也成 为世界上第一座大跨径 Ｔ形刚构桥。这种创新 性 的引进 ，充分利用 了预应力混凝土桥梁结 构 的自 身受力特 点 ，开创 预应力混凝 土桥 梁无支 架施工 的先河 。悬臂施工法是一种 自架设体 系 施工方法 ， 即将桥 梁的上部结构分节段来支撑 ， 逐步完成全桥 的施工 ，也就是无支架而靠 自身 结构进行施工 。 由于悬 臂施工特有的优 点 ， 该方 法后来 又逐步 推广到连续 梁、 刚架 、 续刚构 、 连 桁架体系 、 斜拉桥 、 某些拱式体系 以及组合体 系 桥梁 的施工 。 ２问题及解决方法 连续 刚构 可 以说是桥 梁家族 中最年 轻 的 员， 但它从一开始 出现就令整 个桥梁界垂青 ， 从而得到 了迅速推广 和发展 。它继 承了 Ｔ型刚 构和连续梁桥 的优点 ， 具有施工简单易行 、 型 造 简易美观 、 结构经济适用等众多优点 。 ２１ ． Ｔ型 刚构 桥 的 特点 Ｔ 型刚构 桥引人 刚桥 自 架设体 系的悬臂施 工方法 ， 采用墩梁 固结 的结构形式 ， 结构本身可 以抵抗 其悬臂 施工 中的较大 不平衡 弯矩 ， Ｔ型 刚构的 出现 ， 推动 了粱式体 系桥梁的飞速发展 。 但是 ， 刚构桥 为 了抵 抗施工 中的不 平衡 弯 Ｔ型 矩与运 营时活载 或其它附加力所 产生 的弯矩 ， 其桥墩 的尺寸都相 当大 ，过大的下部构造 尺寸 显然不具备经济性 和美观性 。山于 Ｔ型刚构结 构本身基本为静定结构 ， 桥墩尺寸虽大 ， 但对全 桥整体结构而言 ，其顺桥 向抗弯刚度和横桥 向 抗扭刚度却相对较小 ，难 以满足特大跨径和特 高墩桥梁悬臂施工和横 向抗风要求 。对于带铰 的 Ｔ型 刚构 ， 当预应力 、 混凝 土收缩徐变 和温度 变化引起结构变位时 ，在墩粱固结处产生 的推 力和弯矩将很大。 此外 ， 铰接处 的折 角造成 车辆 波 动 ， 力 铰 也 易 损 坏 。 挂 粱 的 Ｔ型 刚 构 虽 然 剪 带 缓和了行车 ，但是支挎挂粱的牛腿构造复杂而 易损害 ，且导致伸缩缝的增多和施工过程 中设 备增多（ 吊装挂梁的设备） 。总而 者之 ， 结构 连 续、 行车不平顺 、 结构不州厢 、 使用难 以维护 、 铰
无几 。
线连续 粱有 更大的弯道跨越能力 ， 适用更 小的 曲线 弯道半径 。连续 刚构桥要求 主墩有 一定柔 度而形成摆动支承体 系， 因此在大跨 、 高墩 结构
中采 用 。 粱 固 结 有 利 于 悬臂 施 工 ， 时 也 免 除 墩 同 更换支座 。 为了适 用结构 受力特 点的需要 ， 上部 构造 常采用变截面主粱 。 ２４ 在受 力方面 ，连续刚构 上部结构 主要 ． 仍为连续粱特点 但 必须计人 由于桥墩受力 及混凝 土收缩 、 徐变 、温度变化引起 的弹塑性变形对上部 结构 内力 的影响 。 桥墩 虽有一定 的柔度 ， 所受 弯矩有 所减少 ，但在墩粱结合处仍有刚架受力性质 和 特点 。对于在跨径在 ２ （ ３ ｍ范围 内桥梁 ， ００— Ｏ 连续粱桥在跨越能力方面 、拱桥在施工简易方 面 以及斜拉桥 和悬索桥在经济指标方面都 明显 不如连续刚构桥 ３ 结 论 连续刚构尽管其起步较晚 ，近二十几年来 却得到 了极快 的发展。 以说 ， 可 连续刚构桥 的出 现， 不仅丰 富了桥梁家族的成员 ， 也是科技进步 的体现 。连续刚构桥梁具有较大的纵向和横 向 刚度 ， 力性能好 ， 受 跨越能力大 ， 能够充 分发挥 高强材料的作用 ；希望的归纳和探讨对连续刚 构桥梁的设 计和施工有一定 的参考价值。 作 者 简 介 ： 建 盛 （９ ５ ） 男 ， 西 临 川 ， 许 １７ ～ ， 江 工程 师， 科 。 本
一
或 挂粱所带来 的复杂施 工工 艺等问题限制 了 Ｔ 型刚构的发展。 近年来 ，特别 是高速公路 的迅速发展要 对 桥 梁行车平顺舒适性要求越来越高 ，而 上述的 Ｔ型剐构 己不 能很好地 满足要求 ，却使得连 续 梁桥 得到了迅猛发展。 ２２连续梁桥的特点 ． 相对于 Ｔ型刚构 ， 连续梁桥 解决 了铰 与挂 梁对 结构不连续所 造成 的不利影响 ，有 利于行 车舒适。由于连续梁彻底 释放 了支点 的水平 和 转 角约束 ， 连续长度 可以轻易过千米 ， 其 因而减 少 了伸缩缝 的使用 ， 使其更容易满足现代公 路 高速 平稳 行使的要求 。 连续梁 主墩设有支 座， 一 般都 有较好 的抗 震性能 。但是连续粱桥在悬臂 施工 时要求 墩梁临时固结 ，合拢后墩粱 固结处 应 改设支座进 行体系转换才 能成为连续 粱 ， 同 时需要大 吨位的盒式支座 ， 费用高 ， 养护工作量 大 。连续 粱因为墩梁不 固结 ，跨 中弯矩相对较 大 ，其顺桥 向抗 弯刚度和横桥向抗扭刚度甚至 不及 Ｔ型刚构 ， 所以其跨越 能力也非常有 限， 目 前 国内外跨径超过 ２ ０ ０ ｍ的连续梁 可以说寥寥
当连续 梁桥墩 过高时 ，往往 由于桥墩尺寸 过大 而不再 可取 ，这时候优先考虑的一般总是 连续 刚构。对于 曲线梁 ， 当跨径超过 １０ ０ ｍ时 ， 考虑 到结构 的横 向稳定性 ，一般都不再采用连 续粱结构形式 ，这时候连续刚构代替连续梁也 显得无可厚非 。 ２３双 薄壁高墩连续刚构的特点 － 采用双薄壁高墩的连续刚构桥 ，其高墩 的 柔性使得其基本具有连续粱的受力特点 ，同时 继承 了 Ｔ型刚构 和连续梁 的优点 ，其特点是梁 体连续 、 墩梁 固结和双薄壁桥墩。其梁体连续 、 墩 梁固结 的结 构形式 既保 持 了连续 粱无 伸缩 缝、 行车平顺 的优点 ， 又保持 了Ｔ型刚构不设支 座、 不需体 系转换 、 方便施工的优点。双薄壁墩 身将较大 的抗弯 刚度和较小的抗推刚度结为一 体 ，利用薄壁高墩大的抗弯刚度保持 桥面的平 整 ，利用其小 的的抗推刚度来适应桥梁的水平 变位 。 连续 刚构｝ 于双墩 的“ ｛ ｛ 消峰 ” 作用 ， 相对 于 Ｔ型 刚 构 其 墩 顶 负 弯 矩 峰 值得 以 削减 ，相 对 于 连续粱其跨 中正弯矩也大大减少 ，从而有效地 改善 了结构 的受力状况 ，更适 合建造 大跨度 的 桥梁 。 此外 ， 双薄壁墩 的柔性对桥粱承受温度变 形、 减小桥墩及基础工程的材料用量 、 增加施工 稳定性都有一定的益处。 对 于地形地貌复杂 的城市 和山 区桥 梁 ， 经 常要采用 曲线梁形式 ， 当曲线粱跨 径较小 ， 连续 粱往往是优先考虑 的结构形式。但随着曲线梁 跨径 的增加 ，连续梁 由于支座在横桥向约束有 限， 对桥梁横 向稳定与强度不如连 续刚构。 曲线 连续刚构采用双薄壁墩 ， 由于墩梁固结 ， 比曲 相