不對稱節段的連續剛構橋受力性能研究

王世谷

（1） 大跨度連續剛構橋梁以其較好的經濟性及跨越能力的優勢，在各地廣泛的應用，本文以小灣橋為背景，進行分析了不對稱節段連續剛構橋的受力性能，驗算了主梁持久狀況承載能力，包括正截面抗彎驗算和斜截面抗剪驗算，計算表明結構滿足正截面抗彎和斜截面抗剪的要求。

（2） 連續剛構橋；不對稱節段；正截面抗彎；斜截面抗剪

（3） 引言

大跨度連續剛構橋梁以其較好的經濟性及跨越能力的優勢，在我國發展較快。在西南山區由于地勢起伏、崎嶇、峽谷眾多，交通運輸不便，路基面較高，對此區域橋梁提出了高墩、大跨度、主梁平面位置及方便運輸的要求。在工程上連續剛構橋一般都是對稱節段設計的，但有時由于受地形因素和跨徑等的影響，需要不對稱節段設計，這種類型的連續剛構橋具有自身的特點和性質，本文以云南小灣橋為例，研究其受力性能。

（4） 工程背景

小灣大橋起于宣威市普立鄉鶴谷村大溝邊，止于普立鄉鶴谷村白沙梁子，起點樁號K3+811，終點樁號K4+413，橋梁全長602米。橋梁跨徑組成為：引橋（5×30m）預應力混凝土先簡支后結構連續T型梁+主橋（72m+120m+72m）預應力混凝土變截面連續剛構+引橋（3×30m+3×30m）預應力混凝土先簡支后結構連續T型梁。

每個T構有懸澆段13×2段，采用掛籃懸臂澆筑法對稱施工，跨中側13段，其編號為1#-13#段，長度為5×3.5m+8×4.5m。邊跨側15段，其編號為1#-13#段，15#-16#段，長度為5×3.5m+8×4.5m+2×3m。中跨邊跨1～13號節段尺寸、重量完全對稱一致。中跨合攏段長度2.0m，邊跨合攏段長2.0m，全橋共設三個合攏段，分別是兩個邊跨合攏段和一個中跨合攏段；兩岸邊跨現澆段長5.0m。

（5） 計算模型

對小灣橋計算分析時，將其簡化為平面結構，88個施工階段離散為梁單元，兩個主墩底部視為固定支座，采用固結，兩邊邊跨視為活動鉸支座，成橋計算見圖1：

（1） 計算模型圖

其中，總結點數：89；梁單元數：88；預應力束單元數：200

由于主橋合攏前后結構體系將發生轉變，即由對稱的單“T”靜定結構轉變為單懸臂的超靜定結構，最后轉變成對稱的超靜定結構，故在合攏前調整時，需要取單“T”分別進行調整，以及后續的單懸臂梁的調整。

（6） 主梁持久狀況承載能力計算

《公混橋規》（D62-2004）第5.1.5條規范：構件承載能力極限階段強度，應符合下式要求：

本橋結構重要性系數取1.1。

a） 正截面抗彎驗算

持久狀況承載能力極限狀態效應內力包絡圖及驗算截面如下圖所示：

（2） 內力包絡圖

b） 斜截面抗剪驗算

對于矩形、I形和T形截面的受彎構件，其抗剪截面應符合公式要求：

對于矩形、I形和T形截面的受彎構件，當配置箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪承載力計算應符合下列規定：

（3-12）

對于矩形、I形和T形截面的受彎構件，當符合以下條件時：

可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，僅需按照構造要求配置箍筋。

小灣橋采用橋梁博士中抗剪設計工具對主梁斜截面進行抗剪復核驗算，由規范查得：異號彎矩影響系數在邊跨支座附近的梁段取1.0，在中間指點梁段取0.9；預應力提高系數對于預應力混凝土受彎構件取1.25；受壓翼緣影響系數取1.1。在抗剪設計中，斜裂縫粗略按45度計算，是否考慮彎起鋼筋超過40%Vd的部分，應分情況進行驗算。由圖可知，最大剪力和最小剪力集中在墩頂及支座附近。在剪力值較大的地方，除了設置箍筋和考慮預應力筋彎起部分外，還需要設置普通彎起鋼筋，這樣才能滿足抗剪的要求。

（1）當不考慮彎起鋼筋超過40%Vd的部分，則驗算的抗剪結果如下圖：

（3） 最大剪力抗力圖

（4） 最小剪力抗力圖

由圖3和圖4可知，通過配置箍筋和彎起筋，最大剪力、最小剪力斜截面抗剪均符合規范要求。

（2）當考慮彎起鋼筋超過40%Vd的部分時，則驗算的抗剪結果如下圖所示：

（5） 最大剪力抗力圖

（6） 最小剪力抗力圖

當考慮彎起鋼筋超過40%Vd的部分時，經過驗算可知，各個斜截面的抗剪均符合規范要求。

參考文獻

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