非对称连续刚构桥特性分析

徐秀成　王　辉　司振清

(天津城建设计院有限公司，天津　300000)



非对称连续刚构桥特性分析

徐秀成王辉司振清

(天津城建设计院有限公司，天津300000)

总结了连续刚构桥的类型及其结构特点，结合三座非对称连续刚构桥实例，从结构选型、结构方案布置、受力特性及施工技术等方面，阐述了非对称连续刚构桥的技术难点及要点，为非对称连续刚构桥的设计施工积累了经验。

连续刚构桥，方案布置，桥型，跨度比

1　概述

近年来，随着我国山区交通建设的快速发展及挂篮施工技术的成熟，连续刚构桥这一桥型因其经济性和良好的受力性能而备受工程师们的喜爱。

对于大部分山区峡谷来说，由于地形条件的限制，适合中等跨度的桥型有连续梁桥、刚构桥及拱桥。连续刚构桥与连续梁桥及拱桥相比，具有施工更加简单，更符合峡谷地形的特点。尤其是薄壁高墩的使用，增加了刚构桥吸收变形的能力，使其具有明显的柔性特性，对抗震特别有利。

国内外已经建成的连续刚构桥大部分为对称布跨，并且主墩墩高差别不大，全桥从结构布置及受力来说，具有明显的对称性(见图1)。然而由于一些特殊原因，出现了非对称布置的连续刚构桥，并且这种桥型并非特例，目前对这种非对称布跨的连续刚构桥特殊类型的研究还存在一些不足，相关文献较少。

图1　对称布置连续刚构桥

与连续梁桥相比，连续刚构桥将部分桥跨结构和墩台刚性相连，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而减少了跨中的正弯矩，从而减少主梁高度。然而刚构桥在竖向荷载作用下，桥墩除承受压力外，还承受弯矩作用，墩底将会产生水平推力。连续刚构桥为超静定结构，在混凝土收缩徐变，温度变化、墩台不均匀沉降及预加力等因素的影响和作用下，会产生附加内力。

2　非对称布置连续刚构桥实例分析

2.1挪威Raftsundet桥

挪威Raftsundet桥，建成于1998年，为世界上最大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。由于受海湾地形条件限制，桥梁采用四跨连续非对称跨径布置，全桥跨径布置为(86+202+ 298+125)m。该桥边跨与主跨之比分别为0.68与0.42，跨径比之差达到0.26，产生非常大的不平衡内力(见图2)。

图2　挪威Raftsundet桥立面布置图(单位：m)

该桥为了解决不平衡内力，采用了以下方法：1)从设计上298 m主跨中224 m部分采用轻质混凝土，以降低梁段重量；全桥主梁采用高强混凝土C60及C65以减小结构尺寸，从而减轻梁重。2)从施工上采用挂篮悬浇的施工方法，按照86 m跨、125 m跨、298 m跨、202 m跨的先后顺序合龙，设置施工临时辅助墩，并在箱梁两端设置混凝土块压重，以平衡施工不平衡内力。

2.2泸州长江二桥

泸州长江二桥为三跨非对称连续刚构桥，由于受地形及通航条件限制，该桥采用(145+252+49.5)m的跨径布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.58与0.20，跨度比之差达到0.38，左右两边跨极不对称，并且最小边中跨比0.20远小于连续梁桥经济合理的边中跨比值0.55～0.65,为设计和施工带来了很多困难(见图3)。

图3　泸州长江二桥立面布置图

该桥为了解决不对称跨径布置的问题，采用了以下方法：1)短边跨侧设置锚碇桥台，以承受由于极小边中跨比(0.20)带来的负反力问题。2)由于锚碇桥台限制了结构在短边跨侧的位移，导致长边跨侧方向的主墩墩底承受过大弯矩，这通过钢沉井设置80 cm的预偏心及在中跨合龙前施加顶推力来缓解。

2.3贵州关兴公路落拉河大桥

落拉河大桥位于贵州省关岭县，桥址区有断裂构造，为避开此种地质条件，主桥设计采用(40+166.5+97)m不对称连续刚构布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.24与0.58，跨度比之差为0.34，为设计和施工带来了很多困难(见图4)。

图4　贵州关兴公路落拉河大桥立面布置图

该桥为了解决不对称跨径布置的问题，采用了以下方法：

1)短边跨侧设置40 m等高的大截面箱梁压重，以平衡主跨不平衡内力，改善中跨受力。

2)长边跨侧主墩的悬浇节段比短边跨侧主墩的悬浇节段多两个节段，即跨中合龙段偏短边跨侧设置，以减少短边跨压重数量。

3)施工过程中悬浇节段施工需要压重，必要时设置临时锚拉杆以抵消不平衡节段力。

3　结语

非对称连续刚构，由于左右边跨与中跨之比差别较大，导致全桥在荷载作用下产生不对称的结构内力，而且很多极其不对称布置的连续刚构桥，其最小的边中跨比往往要远小于连续梁桥建议的合理边中跨比值范围，造成了设计及施工上的复杂。

另外，在海湾，河湾及山区地形条件下，中等跨度范围内的桥梁中，连续刚构这一桥型具有施工安全风险低，经济性好等优点。由于地形条件的特殊性，经常要布置非对称连续刚构这一桥型，就需要工程师合理把握，通过对比分析，采取有效的技术手段解决非对称连续刚构桥的一系列问题，这样非对称连续刚构桥不失为一种既经济又合理的桥型。

[1]范立础.桥梁工程(上册)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]周军生,宋桂峰.挪威Raftsundet桥简介[J].中外公路,2000(20):18-21.

[3]庄卫林.泸州长江二桥主桥结构技术特点[J].桥梁建设,2001(5):30-32.

[4]唐方清.贵州关兴公路落拉河大桥设计[J].人民长江,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，高级工程师；王辉(1985- )，男，工程师；司振清(1979- )，男，高级工程师

U448.23

A