北方地區(qū)的多跨連續(xù)剛構體系設計研究

2016-07-18 06:46:50鄧良強劉福忠

黑龍江交通科技 2016年5期

鄧良強，劉福忠，陳　巍

(1.中交鐵道勘察設計院有限公司，北京　100007；2.北京建達道橋咨詢有限公司，北京　100101)

鄧良強1，劉福忠2，陳巍1

(1.中交鐵道勘察設計院有限公司，北京100007；2.北京建達道橋咨詢有限公司，北京100101)

摘要：討論了北方地區(qū)此類連續(xù)梁的體系選擇過程。從一般構造的連續(xù)剛構橋，到逐漸減小橋墩剛度的連續(xù)剛構橋，最后到各項指標都滿足規(guī)范要求的連續(xù)-剛構組合橋梁。由此可得知連續(xù)-剛構組合體系的應用范圍，可為以后北方此類橋梁方案的制定提供參考。

關鍵詞：多跨連續(xù)剛構橋；體系選擇；連續(xù)-剛構組合橋梁；應用范圍

某高速公路項目跨越深溝擬采用65+3×120+65 m的孔跨布置，橋墩墩高依次分別為46 m、64 m、70 m、41 m。本項目初步設計時采用連續(xù)剛構橋方案，在施工圖階段經過方案比選與優(yōu)化，重新確定了橋墩的墩高，并進行計算，在計算過程中發(fā)現(xiàn)本項目因其地理環(huán)境，氣象條件的影響，其結構體系的確定需要進行深入的討論和研究。現(xiàn)將其研究和討論過程予以闡述。

1方案比選的過程

1.1剛構體系方案

有鑒于剛構體系方案總體上省去大型支座、抗震性能好、橋墩厚度較小、無施工體系的轉換等優(yōu)點被廣泛采用。因此本方案首先優(yōu)選剛構體系方案。經過計算，其計算結果如下表所示。

方案1：連續(xù)剛構方案，高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢，利于橋墩橫向抗風設計。

總體計算模型如圖1所示。

圖1　方案1模型

其中上部結構計算結果如表1所示。

表1　方案1結構承載能力極限狀態(tài)驗算

表2　方案1結構正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

表3　方案1結構正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

由表3中數(shù)據可知，連續(xù)剛構的上部結構計算除邊跨跨中外均滿足規(guī)范要求。其中下部結構計算結果如表4所示。

表4　方案1正常使用極限狀態(tài)驗算

由表4中數(shù)據可知，連續(xù)剛構的下部結構計算不滿足規(guī)范要求。由文獻中所提供的計算方法計算可知，本橋1#～4#墩的剛度計算如表5所示。

表5　方案1橋墩剛度計算

經過比較分析可知，1#、4#墩的橋墩剛度比2#、3#墩剛度要大40%左右。另外由于聯(lián)長的加大，墩身剪力和彎矩將迅速增大。因此橋墩在收縮徐變及整體升降溫的荷載作用下的效應較大。從而使得橋墩截面抗裂驗算通不過。在這個思路的引導之下，可考慮通過降低橋墩縱向剛度的方法對橋墩進行復核驗算。

方案2：連續(xù)剛構方案，橋墩由頂?shù)降兹珵殡p肢，并適當減小橋墩的壁厚及間距，以利于降低橋墩剛度。從而減小橋墩的縱向整體升降溫和收縮徐變效應。

總體計算模型如下所示。

圖2　方案2模型

其中上部結構計算結果如表6所示。

表6　方案2結構承載能力極限狀態(tài)驗算

表7　方案2結構正常使用極限狀態(tài)正截面驗算

表8　方案2結構正常使用極限狀態(tài)斜截面驗算

由表8中數(shù)據可知，連續(xù)剛構的上部結構計算滿足規(guī)范要求。由此可知橋墩剛度的減小對于主梁的邊跨跨中截面有較大的影響。主要原因還是在于，減小了橋墩的升降溫與收縮徐變效應以及橋墩與主梁相接位置處主梁的效應。

其中下部結構計算結果如表9所示。

表9　方案2正常使用極限狀態(tài)驗算(橋墩

由表9中數(shù)據可知，連續(xù)剛構的下部結構計算仍然不滿足規(guī)范要求。盡管方案2已經降低了橋墩的剛度。橋墩剛度計算如表10所示。

表10　方案2橋墩剛度計算

但是由于本橋所處地區(qū)的氣候較為干燥，收縮徐變及升降溫的效應均較大。縱使橋墩剛度的降低可以有效的減小橋墩的使用荷載效應，但是橋墩剛度的減小也是有限的，在本方案中，橋墩剛度減小后橋墩在使用荷載作用下的應力已經達到了20 MPa，橋墩使用應力過大對橋墩的使用會產生諸多不利影響。因此筆者考慮采用連續(xù)—剛構組合體系進行設計。

2.2連續(xù)——剛構組合體系方案

連續(xù)——剛構組合方案，高于45 m的橋墩在距離梁底45 m處橋墩由雙肢并做一肢，利于橋墩橫向抗風設計。

總體計算模型如下所示。