非對稱連續剛構橋特性分析

徐秀成　王　輝　司振清

(天津城建設計院有限公司，天津　300000)

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非對稱連續剛構橋特性分析

徐秀成王輝司振清

(天津城建設計院有限公司，天津300000)

總結了連續剛構橋的類型及其結構特點，結合三座非對稱連續剛構橋實例，從結構選型、結構方案布置、受力特性及施工技術等方面，闡述了非對稱連續剛構橋的技術難點及要點，為非對稱連續剛構橋的設計施工積累了經驗。

連續剛構橋，方案布置，橋型，跨度比

1　概述

近年來，隨著我國山區交通建設的快速發展及掛籃施工技術的成熟，連續剛構橋這一橋型因其經濟性和良好的受力性能而備受工程師們的喜愛。

對于大部分山區峽谷來說，由于地形條件的限制，適合中等跨度的橋型有連續梁橋、剛構橋及拱橋。連續剛構橋與連續梁橋及拱橋相比，具有施工更加簡單，更符合峽谷地形的特點。尤其是薄壁高墩的使用，增加了剛構橋吸收變形的能力，使其具有明顯的柔性特性，對抗震特別有利。

國內外已經建成的連續剛構橋大部分為對稱布跨，并且主墩墩高差別不大，全橋從結構布置及受力來說，具有明顯的對稱性(見圖1)。然而由于一些特殊原因，出現了非對稱布置的連續剛構橋，并且這種橋型并非特例，目前對這種非對稱布跨的連續剛構橋特殊類型的研究還存在一些不足，相關文獻較少。

圖1　對稱布置連續剛構橋

與連續梁橋相比，連續剛構橋將部分橋跨結構和墩臺剛性相連，在豎向荷載作用下，將在主梁端部產生負彎矩，因而減少了跨中的正彎矩，從而減少主梁高度。然而剛構橋在豎向荷載作用下，橋墩除承受壓力外，還承受彎矩作用，墩底將會產生水平推力。連續剛構橋為超靜定結構，在混凝土收縮徐變，溫度變化、墩臺不均勻沉降及預加力等因素的影響和作用下，會產生附加內力。

2　非對稱布置連續剛構橋實例分析

2.1挪威Raftsundet橋

挪威Raftsundet橋，建成于1998年，為世界上最大跨度的預應力混凝土連續剛構橋。由于受海灣地形條件限制，橋梁采用四跨連續非對稱跨徑布置，全橋跨徑布置為(86+202+ 298+125)m。該橋邊跨與主跨之比分別為0.68與0.42，跨徑比之差達到0.26，產生非常大的不平衡內力(見圖2)。

圖2　挪威Raftsundet橋立面布置圖(單位：m)

該橋為了解決不平衡內力，采用了以下方法：1)從設計上298 m主跨中224 m部分采用輕質混凝土，以降低梁段重量；全橋主梁采用高強混凝土C60及C65以減小結構尺寸，從而減輕梁重。2)從施工上采用掛籃懸澆的施工方法，按照86 m跨、125 m跨、298 m跨、202 m跨的先后順序合龍，設置施工臨時輔助墩，并在箱梁兩端設置混凝土塊壓重，以平衡施工不平衡內力。

2.2瀘州長江二橋

瀘州長江二橋為三跨非對稱連續剛構橋，由于受地形及通航條件限制，該橋采用(145+252+49.5)m的跨徑布置方案。該橋邊跨與主跨之比分別為0.58與0.20，跨度比之差達到0.38，左右兩邊跨極不對稱，并且最小邊中跨比0.20遠小于連續梁橋經濟合理的邊中跨比值0.55～0.65,為設計和施工帶來了很多困難(見圖3)。

圖3　瀘州長江二橋立面布置圖

該橋為了解決不對稱跨徑布置的問題，采用了以下方法：1)短邊跨側設置錨碇橋臺，以承受由于極小邊中跨比(0.20)帶來的負反力問題。2)由于錨碇橋臺限制了結構在短邊跨側的位移，導致長邊跨側方向的主墩墩底承受過大彎矩，這通過鋼沉井設置80 cm的預偏心及在中跨合龍前施加頂推力來緩解。

2.3貴州關興公路落拉河大橋

落拉河大橋位于貴州省關嶺縣，橋址區有斷裂構造，為避開此種地質條件，主橋設計采用(40+166.5+97)m不對稱連續剛構布置方案。該橋邊跨與主跨之比分別為0.24與0.58，跨度比之差為0.34，為設計和施工帶來了很多困難(見圖4)。

圖4　貴州關興公路落拉河大橋立面布置圖

該橋為了解決不對稱跨徑布置的問題，采用了以下方法：

1)短邊跨側設置40 m等高的大截面箱梁壓重，以平衡主跨不平衡內力，改善中跨受力。

2)長邊跨側主墩的懸澆節段比短邊跨側主墩的懸澆節段多兩個節段，即跨中合龍段偏短邊跨側設置，以減少短邊跨壓重數量。

3)施工過程中懸澆節段施工需要壓重，必要時設置臨時錨拉桿以抵消不平衡節段力。

3　結語

非對稱連續剛構，由于左右邊跨與中跨之比差別較大，導致全橋在荷載作用下產生不對稱的結構內力，而且很多極其不對稱布置的連續剛構橋，其最小的邊中跨比往往要遠小于連續梁橋建議的合理邊中跨比值范圍，造成了設計及施工上的復雜。

另外，在海灣，河灣及山區地形條件下，中等跨度范圍內的橋梁中，連續剛構這一橋型具有施工安全風險低，經濟性好等優點。由于地形條件的特殊性，經常要布置非對稱連續剛構這一橋型，就需要工程師合理把握，通過對比分析，采取有效的技術手段解決非對稱連續剛構橋的一系列問題，這樣非對稱連續剛構橋不失為一種既經濟又合理的橋型。

[1]范立礎.橋梁工程(上冊)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]周軍生,宋桂峰.挪威Raftsundet橋簡介[J].中外公路,2000(20):18-21.

[3]莊衛林.瀘州長江二橋主橋結構技術特點[J].橋梁建設,2001(5):30-32.

[4]唐方清.貴州關興公路落拉河大橋設計[J].人民長江,2003(7):48-49.

Analysis on asymmetric continuous rigid-frame bridge characteristics

Xu XiuchengWang HuiSi Zhenqing

(TianjinCityConstructionDesignInstituteCo.,Ltd,Tianjin300000,China)

The paper concludes continuous steel rigid-frame bridge types and its structural features. Combining with three asymmetric continuous rigid-frame bridges examples, starting from aspects of structural selection, structural scheme arrangement, stress properties and construction technology, it describes the technical difficulties and points of asymmetric continuous rigid-frame bridge, which has accumulated experience for the design and construction of asymmetric continuous rigid-frame bridge.

continuous rigid-frame bridge, scheme arrangement, bridge type, span ratio

1009-6825(2016)21-0162-02

2016-05-20

徐秀成(1970- )，男，高級工程師；王輝(1985- )，男，工程師；司振清(1979- )，男，高級工程師

U448.23

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