简支转连续梁桥施工工艺及温度效应计算理论研究

吴涛，陈庆，陶潘深

（湖南联智桥隧技术有限公司，湖南长沙410019）

简支转连续梁桥施工工艺及温度效应计算理论研究

吴涛，陈庆，陶潘深

（湖南联智桥隧技术有限公司，湖南长沙410019）

先简支后连续梁桥同时具有简支梁桥和连续梁桥的特点，也因为其施工便利，以及良好的使用性能已在公路及市政桥梁建设中得到了广泛运用。现首先介绍简支转连续梁桥的一般施工工艺，然后推导出简支转连续梁桥温度效应的计算公式。其研究内容可为简支转连续梁桥的设计和施工提供参考。

简支转连续梁桥；施工工艺；温度效应；应用

0　引言

随着我国交通网络的不断完善，修建了许多20～40m的中等跨径的桥梁，在中等跨径的桥梁中，简支转连续梁桥占有举足轻重的地位。简支转连续梁桥由于综合了简支梁桥和连续梁桥两种桥型，具有桥面裂缝少，整体性好，施工周期短，工程造价低等优点，已在公路及市政桥梁建设中得到了广泛运用。虽然简支转连续梁桥已经被广泛运用在设计和施工中，但是有些施工单位还停留在简支梁和连续梁施工工艺上，对简支转连续梁桥的施工工艺未给予足够的重视，导致在施工中出现质量问题，甚至出现安全事故。当桥梁结构受到大气中的温度、太阳辐射等自然环境的影响时，其表面温度会迅速改变，温度沿截面高度变化，从而形成温度梯度，导致结构产生温度次内力，而温度次内力将使桥梁结构产生裂缝、变形等病害。针对这些问题，本文将介绍简支转连续的施工工艺和温度效应计算理论，并将施工工艺和结构理论两者结合，以促进简支转连续梁桥的推广应用。

1　简支转连续的施工工艺

简支转连续梁桥的工艺步骤为：箱梁在预制场内集中预制加工；完成后采用运梁车运至施工现场；然后采用双导梁架桥机纵向逐跨安装；箱梁简支安装后，再采取结构连续的方法将受力体系转换为连续梁结构（见图1）。

图1　简支转连续施工工艺流程图

2　温度效应计算理论研究

当桥梁结构受到大气中的温度、太阳辐射等自然环境的影响时，其表面温度会迅速改变，温度沿截面高度变化，从而形成温度梯度，导致结构产生温度次内力，而温度次内力将使桥梁结构产生裂缝、变形等病害，并且在静定和超静定结构中均能产生。桥梁结构中的温度效应是温度自应力（内部自平衡应力）和温度次应力（外部约束温度应力）两部分之和（见图2）。

图2　箱梁截面温度计算图式

2.1温度自应力计算

在桥梁工程中，箱梁截面（见图2）顶板的厚度一般不小于100mm，桥梁结构的局部温度梯度如下式：

温度梯度作用导致箱梁截面应变的曲率Ψ、沿箱梁界面高度y=0处的应变ε0为：

由温度梯度t（y）引起的温度自应力σs（y）为：

温度自应力σs为：

式中：A为桥梁结构的横截面面积；E为混凝土的弹性模量；a为材料的膨胀系数；I为箱梁截面的抗弯惯性矩。

2.2温度次应力计算

如图3所示，通过结构受力分析可求解温度次内力。设桥梁结构有n跨，取中支点主梁弯矩为未知力，有n-1 个未知力，则力法的方程为：

图3　计算图式

式中：［δ］为柔度系数矩阵；｛x｝为赘余力矩阵；｛Δt｝为载变位矩阵。

解该力法方程，可得到温度次内力。

边墩墩顶截面温度次内力如公式（3-41）所示，中间墩墩顶截面温度次内力如公式（3-42）所示：

边跨：由于仅单侧墩顶具有温度次内力效应，温度次内力效应计算公式如公式（3-43）所示：

次边跨：由于两侧墩顶具有不同的温度次内力效应，温度次内力效应计算公式如公式（3-44）所示：

中间各跨：由于两侧墩顶均有相同的温度次内力效应，温度次内力效应计算公式如公式（3-45）所示：

这样，就建立了针对简支转连续梁桥各跨温度次内力效应的计算公式。求得次内力后，自然可求得温度次应力。与温度自应力叠加，可得温度总应力。

3　结论

简支转连续梁桥施工就是将两跨及两跨以上的预应力混凝土梁通过现浇混凝土形成连续结构的施工方式。这种施工方式结合了简支梁桥和连续梁桥的优点。本文介绍了简支转连续梁桥的一般施工工艺，推导出了简支转连续梁桥温度效应的计算公式，可为今后简支转连续梁桥的设计和施工提供参考。

U445.4

A

1009-7716（2015）01-0052-02

2014-09-04

吴涛（1972-），男，湖南人，工程师，实验室主任，从事桥梁、遂道检测及工程技术研究工作。