多跨高墩连续刚构的设计研究

2012-08-15贺玉娥

黑龙江交通科技 2012年8期

关键词：刚构主墩墩身

贺玉娥

(贵州省铜仁公路勘察设计院)

多跨高墩连续刚构的设计研究

贺玉娥

(贵州省铜仁公路勘察设计院)

主要是结合实例对多跨高墩连续刚构的设计展开了说明和分析，并在此基础之上对其方案的选择、合拢工艺的完善以及下部结构的优化等多个方面展开了说明和分析。

多跨高墩连续刚构;设计;研究

1 多跨高墩连续刚构的研究背景

在我们国家当前的工程建设环境条件下，连续刚构在较大跨径桥型的选择中与连续梁桥进行相比往往还是更加具有优势的，这一点尤其是对于特高墩桥梁来说更是如此，无论是从其内部的受力状况还是外部的美观性来说都是更加科学合理的，除此之外，连续刚构还在经济效益上有着较好的表现，因此在现代的桥梁建设中已经得到了较为广泛的应用和深入。

但即便是连续刚构在应用环境下有着诸多优势，我们还是要认识到其固然存在的不足之处，对于连续刚构来说其最为突出的不足就是其应用具有一定的局限性，一般都只能够应用于较小的联长，对于一些桥墩较矮的刚构，为得到较大的联长往往就需要采用刚构-连续组合体系。而对于多跨高墩刚构如何解决联上和墩高带来的问题就成为了我们现今环境下的关键性技术难题，这样同样是本文进行研究和分析的重点所在。本文将结合这样一个现实的问题对多跨高墩连续刚构的设计进行说明和分析。

2 多跨高墩连续刚构的技术要点

大家都知道，墩身内力主要是和顺桥方向上抗推刚度以及距离主梁水平纵向位移零点上的距离有关，因此我们在进行分析和讨论的时候也就需要结合这样一点来说明。对于一个典型的三孔高墩刚构来说，我们在进行设计的时候只要能够保证其主墩的刚度满足较小的位移要求，则基本上能够保证其上部结构延续连续梁桥的受力特征。对于三孔高墩刚构来说，其本身的刚度并不大，这也就为意味着在实际的工程环境下对于桥墩结构形式的要求不高，但是随着联长的不断加大，墩身距离主梁水平纵向位移零点的距离也会不断的加大，在这样一种作用的同时墩身还会发生混凝土收缩徐变等变化，使得墩顶随主梁一起就能够在桥梁的方向上产生顺桥水平方向上的位移，使得边墩以及主跨弯矩在短时间内迅速增加，最终导致墩身的承载能力和抗裂能力不够而最终产生不良的事故。正是因为这样，我们在实际的工程环境下就需要从以下几个方面来对多跨高墩刚构结构的成立条件进行说明和分析。

首先一点就是要尽可能的保证主墩抗推刚度足够小，这样一种要求实际上就是希望墩身本身能够最大程度的释放出其因为温度和收缩徐变而产生的附加弯矩;其次就是在进行分析和讨论时不能够忽略掉由于主墩竖向荷载所引起的墩身附加弯矩;再次就是需要对主墩的形式进行一定的优化，以此来保证一些具有较小刚度的主墩仍然能够满足我们所给出的设计要求，在实际操作中想要达到这样一种目的和要求，就需要降低边主墩的弯矩，其操作就是直接降低主墩的刚度，但是主墩刚度的降低无疑会使得截面抗力的大幅降低，正是因为这样才需要对其进行良好的优化;还有一点就是要尽量考虑采取措施来减少两边主墩的弯矩峰值，这主要是因为主墩弯矩峰值一般会从中间向两边不断的增大;最后一点就是要认识到合拢的顺序对于成桥内力的影响比较大，因此在设计与建设的过程中还需要较好的优化合拢工艺。

3 多跨高墩连续刚构中的关键技术问题探讨

3.1 主桥结构形式的比选

在实际的工程中采用特大跨径梁式桥造价相对来说比较高，因此在建设的过程当中为节约投资，往往更倾向于选择和采用多孔中等跨径的梁式结构，这样一种设计的形式相对来说更加的合理。一般情况下其设计的结构形式主要有三种：一联刚构-连续组合结构、两联连续刚构和一联连续刚构。这样三种方案的选取一个大原则就是在技术条件允许的条件下尽可能的选择一联刚构方案。

3.2 主墩的优化

(1)初步分析与设计。在我们国家常见的连续刚构柔性墩形式主要有以下两种，也就是实心薄壁墩和空心薄壁墩。上文中已经明确的提出过，在刚构蹲身的内部其应力与桥墩抗推刚度是密切相关的，而抗推刚度较小的薄壁式桥墩往往能够较好的降低其自身应力，实际上，这也正是连续刚构一般都采用柔性墩的最根本原因。但是随着联长的不断增加，墩身距离顺桥方向水平位移变形零点的距离也是不断增加的，上文中对于这样一种状况在实际环境下的变化状况已经予以了说明，当墩高相对较矮的时候，其刚度往往就是很难降低的，此时这样一种长联的解决方案往往也就是完全不成立的。

(2)合理的主墩结构形式。在这里我们主要是从纵向受力的角度上来进行分析，连续刚构主墩的抗推刚度在实际的工程环境下最不容易与截面的尺寸想协调，因此在实际的过程中为了能够较好的降低抗推刚度并优化截面内力，就必须要尽可能的减少截面的实际尺寸，而这样一种尺寸的减少无疑就会使得整个截面的承载能力大大降低。除此之外，还需要注意和认识到的一点就是连续刚构联长受桥墩内力的影响还是比较大的，联长越长，在温度变化以及收缩徐变所引起的墩位移也就越大，尤其是一些边墩，对于联长的变化更是非常的敏感。

(3)横撑的设置与说明。在实际的桥梁工程设计中未增加高墩的稳定性而在高墩中加设横撑这样一种做法是非常之常见的，一般来说，加设横撑主要是有以下两个方面的作用：一方面是能够较好的加强结构本身的稳定性，以此来切实的提高主墩本身的刚度;另一方面则是能够通过高墩计算长度的减少来较好的降低长杆的压弯效应。

3.3 优化合拢工艺

一般情况下，梁式桥的合拢顺序有以下两种：一种是由中间向两边逐步的合拢中跨，最后再进行边跨的合拢，这样一种合拢的顺序和工艺只适合于一些跨数比较少且联长比较短的桥梁，而对于一些结构纵向上受温度和收缩徐影响较大的桥梁则应当排除掉这样一种方法。另一种就是先进行边跨的合拢，再逐步的合拢中跨，这样一种合拢顺序实际上是在梁式桥中应用相当普遍的。