不同边中跨比对连续刚构桥成桥预拱度设置的影响

孙 龙 华

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

施工及运营过程中主梁的挠度会对桥梁结构产生不利的影响，为了消除不利影响，需要在桥梁施工过程中提前对主梁设置预拱度。

桥梁的预拱度根据时间周期可以分为桥梁施工期间的施工预拱度和桥梁运营期间的成桥预拱度。本文主要以某高速公路大桥主桥为依托，分析不同边中跨比对大跨径连续刚构桥成桥预拱度设置的影响。

1 依托工程简介

依托工程主桥为80 m+4×150 m+80 m的预应力混凝土连续刚构桥，主梁为直腹板变截面箱梁。箱梁顶宽13 m，底宽7.0 m，悬臂长3 m；顶板、底板厚度均为0.3 m，0号主梁节段中心高度9.0 m，底板厚度为1.5 m，主梁高度从悬臂端到0号块按H=3.5+5.5×(x/69)1.8变化。桥梁总体布置图见图1。

2 不同边中跨比的影响分析

依托工程主桥边跨为80 m，中跨为150 m，边中跨比为0.533。为了研究不同边中跨比对桥梁后期挠度的影响，现在原桥的基础上，分别将边跨长度依次增加为90 m,105 m和120 m(边中跨比依次为：0.6,0.7和0.8)，建立计算模型。

除了自然环境和主梁的自身特征，混凝土收缩、徐变及活荷载是影响桥梁后期变形的主要因素。下文对不同边中跨比的桥梁分别在混凝土收缩、混凝土徐变以及车辆活载作用下的主梁挠度进行计算(混凝土的收缩、徐变时间均考虑3 600 d)。

主梁挠度结果分别如图2～图13所示，主梁关键断面挠度值如表1～表4所示。

表1 各因素作用下边跨80 m的主梁关键截面挠度mm

挠度断面0号墩1-3L/81号墩2-L/22号墩3-L/23号墩4-L/24号墩5-L/25号墩6-3L/86号墩混凝土收缩0.0-2.1-5.7-7.2-5.4-7.0-5.6-7.1-5.9-7.1-5.1-1.90.0混凝土徐变0.0-7.3-8.538.9-8.230.2-8.730.4-9.438.8-7.4-6.80.0活载0.0-8.4-0.2-30.0-0.3-31.5-0.3-32.9-0.5-30.2-0.3-8.50.0

表2 各因素作用下边跨90 m的主梁关键截面挠度 mm

表3 各因素作用下边跨105 m的主梁关键截面挠度 mm

表4 各因素作用下边跨120 m的主梁关键截面挠度mm

挠度断面0号墩1-3L/81号墩2-L/22号墩3-L/23号墩4-L/24号墩5-L/25号墩6-3L/86号墩混凝土收缩0.0-1.6-5.8-7.1-5.5-7.0-5.7-7.2-6.0-7.1-5.2-1.30.0混凝土徐变0.0-192.4-9.074.3-8.326.0-8.926.1-9.471.9-7.8-188.90.0活载0.0-38.0-0.4-30.1-0.3-31.0-0.4-31.2-0.4-30.3-0.3-36.80.0

3 结语

从上述计算结果可知：1)在混凝土收缩作用下，随着边跨长度的增加，主梁边跨下挠有减小的趋势，但数值变化不大；中跨和次边跨下挠值基本没有变化。2)在混凝土徐变作用下，随着边跨长度的增加，主梁边跨下挠趋势大幅度增大，中跨上挠有减小的趋势，但数值变化不大，次边跨中跨上挠有较为明显的增大趋势。3)在车辆荷载作用下，随着边跨长度的增加，主梁边跨下挠有明显增大趋势，中跨和次边跨下挠值变化不大。4)在收缩、徐变和车辆荷载的联合作用下，主梁边跨呈现下挠的状态，随着边跨长度的增加，挠度有明显的增大趋势；主梁次边跨呈现上挠的状态，随着边跨长度的增加，挠度有明显的增大趋势，但增量数值小于边跨增量；主梁中跨呈现下挠的状态，随着边跨长度的增加，挠度有增大的趋势，但增量数值变化不大。