大跨徑鐵路剛構‐連續組合梁橋靜動力分析

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074）

大跨徑鐵路剛構‐連續組合梁橋靜動力分析

方傳俊

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074）

本文通過鐵路大跨徑預應力混凝土剛構-連續組合梁橋與連續梁橋和連續剛構橋的靜動力對比分析，結合模型試驗，探討剛構-連續組合梁橋的力學特性和使用性能，對于完善大跨徑剛構-連續組合梁橋的設計理論、確保結構安全、設計合理及指導工程施工方面具有重要參考價值。

鐵路剛構-連續組合梁橋；靜力分析；預應力混凝土；模型試驗

1.概述

連續梁橋在結構體系上可分為連續梁橋、連續剛構橋和剛構-連續組合梁橋等，這些橋型受力相近，但在使用上各有特色。

連續梁橋除兩端外無伸縮縫，有利于行車，但需墩梁臨時固結和體系轉換，需設大噸位盆式支座，費用高，養護工作量大。

連續剛構橋墩梁固結，利用高墩的柔度來適應結構由預應力、混凝土收縮、徐變和溫度變化所產生的位移。它保持了連續梁的優點，同時墩梁固結節省支座費用，并改善了水平荷載下結構的受力性能。但是在聯長的增大，在溫度、混凝土收縮徐變等荷載的作用下，墩頂和主梁將產生很大的順橋向水平和轉角位移，墩頂位移也隨之增加，并產生不可忽視的附加彎矩，因此，多跨一聯的連續剛構橋難以突破聯長的限制[2]。

連續-剛構組合梁橋是連續梁橋與連續剛構橋的結合體，通常是在一連連續梁的中部采用墩梁固結的剛構，邊部設置支座的連續梁結構。剛構-連續組合梁橋兼顧了連續梁橋和連續剛構橋的優點而揚棄了各自的缺點，在結構受力、使用性能等方面具有一定的優越性[3]。

2.結構體系靜力分析

2.1實例介紹

本文通過剛構-連續組合梁橋與連續梁橋及連續剛構橋的實例對比分析，并結合模型試驗來探討剛構-連續組合梁橋的靜力特性和使用性能。該橋主橋上部為預應力混凝土變截面剛構-連續箱梁結構，主跨為:70+120+70=260m,單幅凈寬14m，設計荷載為列車中-活載，箱梁采用三向預應力結構，采用掛籃懸臂澆筑。

2.2結構體系對比分析

維持主跨規模不變，探討剛構-連續組合梁橋的整體受力特點，對剛構-連續組合梁橋、連續梁橋和連續剛構橋進行對比分析。

（1）參照該橋的結構體系和構造尺寸，分別計算三種橋型在恒載、活載和溫度變化等荷載作用下，該橋梁控制截面的內力。

（2）計算內容。主要包括內力和位移。內力有結果自重、二期恒載、中-活載及均勻升溫、均勻降溫時結構控制截面的M,N,Q。

（3）內力對比。在不同體系的內力分析中，采用了兩種內力組合，其中組合一為自重、二期恒載與中-活載的組合；組合二為自重、中-活載及溫度變化的內力組合[4]。

2.3內力對比分析結論通過以上三種結構體系在不同荷載工況下的內力對比，可以得到以下結論：（1）上部結構彎矩：連續梁橋的跨中彎矩較大，連續剛構橋的支點彎矩較大，剛構-連續組合梁橋居中。

（2）下部結構彎矩：設雙支座的橋頂部位彎矩比固結的墩頂部位彎矩大3~4倍。在樁頂部位，固結墩比雙支座墩要打10倍以上。

（3）軸力：連續剛構橋主梁部分受軸力的影響大一些；連續梁橋下部結構受軸力的影響大一些。

（4）剪力:主梁正彎矩控制截面的剪力，三種不同結構體系相差不大；連續剛構橋下部結構的剪力要大一些。

（5）總之，三種橋型結構體系分析中，無論彎矩、剪力和軸力，總體上說，剛構-連續組合梁橋比連續梁橋及連續剛構橋要略小一些。

3.結構體系動力特性

主要分析了連續梁橋（橋型一）、連續剛構橋（橋型二）和剛構-連續組合梁橋（橋型三）三種橋型的動力特性。計算了三種橋型前200階振型，下表列出前10種動力特性的描述。

3.1各橋型動力特性描述

從上表可看出三種橋型的前五階振型相同；第六階振型橋型二和橋型三一致，都為三階正對稱側彎，橋型一出現了一階反對稱豎彎；第七階振型三種橋型一致；第八階振型橋型二為四階正對稱側彎，橋型一、三分別提前出現了一階反、正對稱豎彎；第九階振型橋型二為一階反對稱豎彎，橋型一、三為四階正對稱側彎；第十階振型橋型二、三為一階正對稱豎彎，橋型一出現了二階反對稱豎彎。以上說明，隨著墩梁固結被墩梁支座連接所替代，豎彎振型提前出現。同時，各階振型對應的頻率逐步降低，說明結構的整體剛度在下降，特別是豎向剛度下降更快。

4 結論

4.1綜合分析結論

（1）剛構-連續組合梁橋的主梁彎矩比連續梁橋和連續剛構橋都要小，其中連續梁橋跨中彎矩大些，連續剛構橋支點彎矩大些；在下部結構的受力中，設雙支座的墩頂截面比墩梁固結的墩頂截面的彎矩要大很多，相反，墩底截面的彎矩墩梁固結要大一些。

（2）在同等荷載作用下，剛構-連續組合梁橋產生的位移介于連續梁橋和連續剛構橋之間。總之，剛構-連續組合梁橋在結構受力及使用性能等方面都優于連續梁橋和連續剛構橋。

（3）隨著墩梁固結數的減少，結構的豎向彎曲頻率迅速減小，豎向彎曲振型提前出現。

[1]王文濤.剛構-連續組合梁橋[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]鞏春領，肖汝誠.大跨徑剛構-連續組合梁橋整體受力分析與探討[J].結構工程師，2004.

[3]肖汝誠.橋梁結構分析及程序系統[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]柯亮亮.剛構-連續組合梁橋結構分析[J].長安大學，2006.

U45

B

1007-6344（2017）06-0052-01

方傳俊（1993-），男（漢族），江西贛州，重慶交通大學，研究生，大跨徑橋梁設計理論