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摘要：介紹大跨度連續剛構橋的橋型特點，分析了連續剛構橋的結構受力特點，以及應用和發展現狀，并以武漢軍山長江公路大橋為例對其進行探討；同時介紹了對連續剛構橋設計，施工控制等萬面的創新方面的內容。...

大跨度連續剛構橋的研究和發展

張偉  胡守增  韓紅春  張勇

(西南交通大學土木工程學院橋梁系，四川成都610031)

    就當代技術水平而言，大跨度、特大跨度橋梁無論是在設計理論、施工方法、建橋材料等方面都存在自身固有的特點和困難。這些問題解決的合理程度，不僅直接影響著大跨度橋粱的發展，制約著大跨度橋粱建設的經濟效益，而且影響著交通事業的發展以及人類征服自然的歷史進程。

    在大跨徑橋型方案比選中，連續粱橋型仍具有很強的競爭力。連續梁橋型在結構體系上通常可分為連續粱橋、連續剛構橋和剛構一連續組合粱橋。后者是前兩者的結臺，通常是在一聯連續粱的中部的一孔或數孔采用墩梁固結的剛構，邊部數孔解除墩梁固結代之以設置支座的連續結構。

    連續剛構是將連續梁的橋墩與粱部固結，以減小支座處的負彎矩和增強結構的整體性。由于橋墩屬小偏壓構件，故與連續粱的橋墩相比配筋并不增加很多，而梁體受力則更為合理，因而在同等條件下連續剛拘要比連續粱更為經濟。此外，墩粱固結也在一定程度上克服了大噸位支座設計與制造的困難，也省去了連續粱施工過程中墩粱臨時固結、合龍后冉行調整的這一施工環節。

1.連續剮構橋的結構受力特點、應用殛現狀

    1.1結構受力特點

    連續剛構橋由于墩身與主粱形成剛架承受上部結構的荷載，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在結構上充分發揮了潛能，因此該橋型在我國得到迅速的應用和發展：具有一個主孔的單孔跨徑已達270m，具有多個主孔的單孔跨徑也達250m．最大聯長達l060mc隨著新材料的開發和應用、設計和施工技術的進步，具有一個主孔的單孔跨徑有望突破300m的潛力。而對于多跨一聯的連續剛構是不是也能在聯長上有更大的發展呢?眾所周知，墩身內力與其順橋向抗推剛度和距主粱順橋向水平位移變形零點的距離密切相關。抗推剛度小的薄壁式墩身能有效地降低其內力。但隨著聯長的加大，墩身距主粱順橋向水平位移變形零點的距離亦將加大，在溫度、混凝土收縮徐變等荷載的作用下，墩頂與主粱一道產生很大的順橋向水平位移和轉角位移，墩身剪力和彎矩將迅速增大，同時產生不可忽視的附加彎矩，致使剮構方案無法成立。在結構上將墩身與主梁的固結約束解除，代之以順橋向水平位移和轉角位移自由的支座，這樣就變成剮構一連續組合粱的結構形式。于是邊主墩墩身強度問題得以解決，且在一定條件下聯長町相對延長。可見，剛構一連續組合粱是連續粱和連續剛構的組合，它兼顧了兩者的優點而揚棄各自的缺點。在結構受力，使用功能和適應環境等方面均具有一定的優越性。由于連續剛構受力和使用上的特點．在設計大跨徑預應力混凝土橋時，優先考慮這種橋形。當然，橋墩較矮時，這種橋型的使用受到限制。

    1.2應用情況廈現狀

    PC連續剛構橋比Pc連續梁橋和PCT型剛構橋有更大的跨越能力。近年來，各國修建PC連續剛構橋很多，隨著世界經濟發展，PC連續剛構橋將得到更快發展。

    1998年挪威建成了世界第一Stolma橋(主跨301m)和世界第二拉夫特橋(主跨298m)，將PC連續剮構橋跨徑發展到新的頂點。我國于1988年建成的廣東洛溪大橋(主跨l80m)，開創了我國修建大跨徑PC連續剛構橋的先例。1997年建成的虎門大橋副航道橋(主跨270m)為當時PC連續剛構世界第一。近幾年相繼建成了瀘州長江二橋(主跨252m)、重慶黃花園大橋(主跨250m)、黃石長江大橋(王跨245m)、重慶高家花園橋(主跨240m)、貴州六廣河大橋(主跨24m)，說明我國大跨徑Pc連續剛構橋型和PC粱橋型的建橋技術，已居世界領先水平。2.剛構一連續組合梁橋實例

    武漢軍山長江公路大橋(圖1設計完畢后，本文以此橋為例對一些問題進行探討。

    從結構方案比較，在維持主跨規模不變的前提下，為尋求一個受力臺理、結構安全、適用美觀的方案，對結構形式殛主墩厚度作了計算比較。經過計算分析得出如下結論。

    (1)相同布跨和墩厚的兩種方案，主粱的內力和位移相差較小，中主墩由于高度較大，且距順橋向變形零點較近，內力相差也不大，而邊主墩受力則相差懸殊。在連續剛構方案中，由于高度較矮．且距變形零點很遠，因此，盡管在設計上采取了措施，在恒載、活載及溫降組合情況下，墩身兩端仍產生了很大的彎矩，而且靠外側的墩身軸力難以提高而在剛構一連續組臺粱方案中，墩底彎矩是由支座最大靜摩阻力決定的，因此相對鞍小。另外墩頂軸力通過配重措施可以得到很好的解決。

 

    (2)墩身厚度的降低，迅速降低了墩身剛度，從而迅速減小了溫度產生的墩身的荷載效應，對邊主墩效果更為明顯但墩身厚度同時受截面應力狀態和穩定性的限制，存在一葉低限。

    然后是結構受力比較。設單柱式墩的截面尺寸為B×2H，雙柱式墩為8×H，中心距2r，墩高相同。在其他條件相同的前提下，經計算，邊主墩若采用單柱式墩，與采用雙拄式墩相比較，主梁內力：中跨跨中的M、0、N略有減小，邊跨跨中和次邊跨跨中的M、0，N均略有增大；邊主墩頂和中主墩頂的N，p均略有增大，變化值不大，但M卻增大很多。對過主墩頂：成橋狀態增大81％，最不利組合增大45％；對中主墩頂：成橋狀態增大1.3％，最不利組合增大6.1％；中主墩身內力：N、Q略有增大，M成橋狀態增大9％，最不利組合增大8％；主粱撓度：次邊跨跨中汽車荷載撓度增大36％，中跨跨中汽車荷載增大8％。可見，邊墩采用雙柱式可減小上部結構的計算跨徑，降低箱粱截面內力和撓度。采用雙柱式塌有利于施工階段最大懸臂狀態下的安全性。

    再者是構造和美觀要求。最不利組合下墩頂的豎向力決定了支座的數量，大尺寸、大噸位支座的布置及在施工期間墩身與主粱的臨時固結構造決定了墩身的最小平面尺寸。對本橋而言，若采用單柱式墩，其墩身厚度在6 m以上，顯得過于厚重與輕巧的中主墩不協調，在材料用量上與雙柱式墩相差很少。

3.連續剛構橋的創新發展

    3.1注意問題

    值得一提的是，雙片柔性墩的出現使得連續剮構的受力更加合理。雙壁墩不僅可以節省圬工材料，降低次內力，而且因為墩身分為兩片，就如在墩頂插人一小跨，可以大大地降低負彎矩峰值乃至變號。但因墩較柔，防撞問題應予以足夠的重視。

    預應力混凝土連續剛構橋型方寨可以達到的最大跨稃始終還要受到技術、經濟條件的限制。以主跨280 m的預應力混凝土連續剛構橋型方案初步設計為例．主粱根部最大梁高約為l6m，活載占全部荷載比例已經不到7％，結構受力已經顯得不大合理。大跨徑連續剮構橋的主要缺點是自重大。連續剛構柔性橋，受收縮徐變影響較大，表現形式復雜。收縮徐變次內力對結構受力影響既是不利的，也是有利的。為使結構受力安全可靠，收縮絳變對結構長期受力行為的影響必須研究清楚。

    現在對于大跨度預應力混凝土連續梁或剛構，在設計計算階段都能控制較好。但在施工運營一段時間后，跨中出現沉降，也有的遠超過設計值，或者在通車后都出現了此類問題，沒有幾年都加固維修了，跨中下撓只是此類橋型的一種病害，適當加大設置跨中預拱度值可以確保成橋后主梁不下撓。

    3.2創新與發展

    通過對連續剛構橋的研究以及分析，人們不斷地對連續剛構橋設計、施工，材料等方面進行改進，新的結構體系，施工技術等層出不窮。例如宜萬鐵路宜昌長江大橋，它屬于大跨度連續剛構柔性拱新型組臺橋式結構．主橋采用l30 m+2x275mm+130 m連續剛構柔性拱組合橋式結構。

    近幾年已經有了對鐵路連續剛構車橋耦合橫向振動初步的分析；同時也有了專門的連續剛構橋的施工專用程序— JIAOKE BRIDGE SOlF(連續剛構施工監控專用程序l.0)。這個程序主要控制思路是三階段控制法，即掛籃移動、上節段自重、張拉預應力。系統通過三階段參數識別，分析理論數據與實測數據的差異，預測下一粱段的立模標高；而且系統操作方便、概念清楚，成功應用于多座連續剮構的施工監控。如廣州珠江大橋(主跨250 m)，浙汀下沙大橋(主跨232 m)等。大跨度連續剛構輕型掛籃的設計也獨具匠心。

參考文獻：

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[4]JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預應力橋函設計規范[S]

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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