多跨连续刚构桥合龙方案研究

李 冰

(天津市市政工程设计研究院，天津 300457)



多跨连续刚构桥合龙方案研究

李 冰

(天津市市政工程设计研究院，天津 300457)

以某跨径组合为(65+3×110+65)m预应力混凝土连续刚构桥为例，基于Midas Civil有限元分析软件，对比分析了合龙顺序对多跨连续刚构桥结构受力和位移的影响，结果表明，合龙顺序对多跨连续刚构桥运营阶段(10年收缩徐变)位移影响明显，但对最大压应力影响较小。

连续刚构桥，合龙方案，压应力，挠度

连续刚构桥是一种古老且成熟的桥梁结构，它具有变形小、结构刚度好、行车平稳舒适、养护简单、伸缩缝少、抗震性能强等优点而成为最有竞争力的主要桥型之一。同时，由于它墩梁固结、多跨一联的结构形式决定了它是一种多次超静定结构，因此不同的合龙顺序对应着不同的结构体系的转换，进而影响结构的内力和变形。本文以某跨径组合为(65+3×110+65)m预应力混凝土连续刚构桥为依托工程，通过理论分析和数值模拟仿真分析，对该桥合龙方案进行对比研究。

1 工程概况

大桥上部结构采用(65+3×110+65)m预应力混凝土连续刚构桥，箱梁采用C55混凝土。桥梁单幅全宽15 m，箱梁采用单箱单室直腹板断面，箱梁底板宽8.0 m，翼缘板悬臂宽3.5 m。箱梁根部梁高6.5 m，跨中及边跨端部梁高3.0 m，箱梁梁高变化采用1.8次抛物线。桥墩采用双肢薄壁墩，单肢顺桥向宽1.3 m，横桥向宽8 m，双肢间净距为3.0 m；桥墩墩身采用C40混凝土。

主桥箱梁采用悬臂现浇施工，箱梁分段纵向对称，纵向分段为9.0 m(边跨现浇段)+2.0 m(边跨合龙段)+6×4.5 m+6×3.5 m(12个悬浇段)+12.0 m(0号块)+6×3.5 m+6×4.5 m(12个悬浇段)+2.0 m(中跨合龙段)；其中边跨现浇段采用支架施工。桥梁布置图如图1所示。

2 有限元模型建立

构件纵向计算按空间杆系理论，采用空间有限元程序Midas Civil进行建模。全桥共划分为336个单元，345个节点。大桥有限元模型如图2所示。

根据施工总体安排，共划分37个施工阶段。具体施工阶段划分为：阶段1：完成桩基、承台、墩身施工；阶段2～阶段4：托架现浇0号块、1号块；张拉相应预应力；阶段5～阶段6：安装挂篮，绑扎钢筋及浇筑2号梁段混凝土；张拉2号梁段预应力；阶段7～阶段26：移动挂篮，浇筑3号～12号梁段混凝土，张拉3号～12号梁段预应力；阶段27：支架现浇边跨梁段；阶段28～阶段36：合龙段施工；阶段37：运营阶段(10年收缩徐变)。

3 合龙方案分析

3.1 合龙方案介绍

本文通过有限元数值模型计算分析，拟找出不同合龙方案对主桥成桥后位移和应力的影响规律，给出以下6种合龙方案，具体如下：

方案1：边跨→次边跨→中跨；方案2：边跨→中跨→次边跨；方案3：中跨→次边跨→边跨；方案4：中跨→边跨→次边跨；方案5：次边跨→中跨→边跨；方案6：次边跨→边跨→中跨。

3.2 计算结果分析

根据以上6种不同的合龙方案，分别建立有限元数值模型，计算结果如下：

1)运营阶段挠度(10年收缩徐变)。

由图3～图5可知不同的合龙顺序对运营阶段(10年收缩徐变)桥梁挠度曲线影响明显，具体来看：

方案1和方案2，都是先合龙边跨，不同的是次边跨与中跨的合龙顺序调换，因此在边跨合龙段两种合龙方案的挠度曲线基本接近，但是次边跨与中跨合龙段运营阶段挠度曲线差异明显，分析原因，主要是因为次边跨与中跨合龙顺序不同，所以合龙顶推力施加的顺序也不同，方案1先合龙次边跨，因此次边跨的顶推力先加载，此时结构为双悬臂“T”形结构状态，对顶推力敏感，因此导致中跨跨中下挠、次边跨跨中上挠明显。最后在合龙中跨时，此时结构形成两个对称“∏”形超静定结构，结构对顶推力抵抗能力增强，结构挠度曲线线型不再明显变化；相反，方案2先合龙中跨，中跨的顶推力先加载，因此导致次边跨跨中下挠、中跨跨中上挠明显，再合龙次边跨时，结构挠度曲线线型不再明显变化。

方案3与方案4、方案5与方案6挠度曲线基本接近。方案4相较于方案3边跨与次边跨下挠相对较小，且挠度曲线变化平缓，原因与前述类似，不再赘述。

2)运营阶段最大压应力。

由图6可知，不同合龙方案各控制截面最大压应力变化规律基本相近，应力极值点也基本接近，最大压应力都出现在墩顶附近截面，因此说明运营阶段截面最大压应力受合龙顺序的影响较小。

4 结语

合龙顺序对多跨连续刚构桥运营阶段(10年收缩徐变)位移影响明显，但对最大压应力影响较小。这主要是因为不同的合龙顺序，使结构在施工中形成不同结构体系所造成的。

多跨连续刚构桥在合龙时往往需要施加水平顶推力，但是当结构处于双悬臂状态时，其对水平顶推力十分敏感，过大的顶推力可能导致悬臂另一端下挠明显、桥墩向跨中方向偏移，使结构处于不利的受力状态，因此需要选取合适的顶推力和合龙方案使桥梁结构在长期使用过程中处于理想线型。

[1] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 朱世峰.多跨连续刚构桥结构线形控制与合龙技术研究[D].重庆：重庆交通大学,2008.

[3] 王 揩.大跨长联连续梁桥施工控制及合龙顺序优化研究[D].武汉：武汉理工大学硕士论文,2009.

[4] 赵 静.大跨径连续刚构桥合龙方案研究[D].西安：长安大学硕士论文,2010.

Research on closure scheme of multi-span continuous rigid frame bridge

Li Bing

(Tianjin Municipal Engineering Design Institute， Tianjin 300457， China)

The paper rely on the(65+3×110+65) meter prestressed concrete continuous rigid frame bridge as engineering background. Based on the finite element analysis software Midas Civil， analyzed the influence of different closure scheme on the structure stress and displacement.The results show that different closure scheme have a great influence on displacement but less influence on the maximum compressive stress.

continuous rigid frame bridge, closed scheme, compressive stress, the displacement

1009-6825(2017)08-0183-02

2017-01-06

李 冰(1989- )，男，助理工程师

U448.23

A