预应力环境下混凝土曲线连续刚构形式桥梁悬灌施工中线型操控要点

周平　郭立明　娄艳兵

【摘 要】桥梁是公路和铁路重要的组成部分，近些年我国工程技术和科学水平得到了显著的提高，桥梁工程行业也的到了迅猛的发展。现代化的跨江大桥、铁路桥、公路桥出现在我们的视线中，本文针对预应力环境下混凝土曲线连续刚构形式进行分析，望广大同行给予指导。

【关键词】分布；截面

0.引言

目前，关于曲线梁桥的连续刚构的理论研究取得很大的成果，但是对于一些特殊地段的桥梁设计（集曲线、高墩、大跨于一身）我们的研究理论尚未成熟。虽然高墩曲线桥梁的应用可以为道路的线路选择提供很大的空间，但是由于主梁平面的弯曲影响，曲线梁桥会产生弯扭耦合效应。这就使结构产生复杂的受力影响，并形成扭转和横向变形。这些因素为我们的结构分析增加了难度，当前在进行大跨预应力混凝土曲线连续刚构的施工控制和成桥性上我们的了解还不深刻。

本文利用MIDAS/Civil大型有限元软件对XX高速公路桥的左幅进行空间计算，并对高墩大跨曲线连续刚构桥在成桥阶段和建设阶段的空间结构形成进行分析，并对计算结果进行研究，为日后施工中对同类桥梁设计积累经验。

1.工程概述

XX高速公路特大桥位于国道主干线上。桥身的设计荷载等级汽车为超20级，挂车为120级，主桥设计为预应力多截面混凝土连续刚构桥，主桥墩为复合式桥墩，桥墩高度最大为114m，最小为74m，主桥梁体结构为现浇桥面，材料为C50混凝土，桥墩为C40混凝土，桩基为钻孔桩，采用C25混凝土。桥身的整体平面中有缓和曲线、圆曲线、直线三种形式。桥墩有2处位于缓和曲线上，剩下位于圆曲线上。曲线要素如下：圆曲线半径为R=1000m缓和曲线参数：T=300，E=1113，R=40000m。（见下图）

图1 XX高速公路大桥截面分布图

2.空间有限元分析结果

XX高速公路特大桥的空间计算使用了MIDAS/Civil大型空间有限元软件，其中左幅桥共有237个节点、237个单元。下面结果中分别给出了桥梁在各断面的最大悬臂和成桥状态的应力分布形式。正应力分布情况，箱梁上下边缘的4个角点，分别有点1～4来表示。

结果1 最大悬臂状态控制截面的应力计算结果。

相应截面分别对应数据是：顶板角点1，顶板角点2，底板角点3，底板角点4。

B-B截面：-5.89，-5.88，-6.29，-6.30。C-C截面：-10.20，-10.20，-5.39，-5.40

D-D截面：-4.91，-4.91，-6.50，-6.50。F-F截面：-5.84，-5.82，-6.27，-6.28

G-G截面：-10.20，-10.20，-5.38，-5.38。H-H截面：-4.92，-4.91，-6.48，-6.48

J-J截面：-5.87，-5.85，-6.27，-6.27。K-K截面：-10.10，-10.00，-5.54，-5.54

L-L截面：-4.86， -4.85， -6.51 ， -6.5。

|结果 2 成桥状态控制截面的应力计算结果。

相应截面分别对应数据是：顶板角点1，顶板角点2，底板角点3，底板角点4。

A-A截面：-3.70，-3.72，-7.29，-7.28。B-B截面：-6.92，-6.96，-6.63，-6.61。

C-C截面：-8.87，-8.91，-6.63，-6.61。D-D截面：-6.89， -6.86 ，-7.59，-7.61。

E-E截面：-8.68，-8.55，-8.91，-8.98。F-F截面：-6.79，-6.67，-7.54，-7.60。

G-G截面：-8.41，-8.43， -7.08，-7.07。H-H截面：-6.85，-6.66，-7.67，-7.77。

I-I 截面：-8.79，-8.44，-8.85，-9.03。J-J截面：-7.04，-6.76，-7.33，-7.48。

K-K截面：-8.67，-8.56，- 6.85，-6.91。L-L截面：-7.02，-6.82，-6.50，-6.60。

M-M截面：-3.51，-3.45，-7.35，-7.3。

3.结果分析及结论

通过表1和表2不难看出最大悬臂和成桥状态下，主梁的控制截面全部受压应力最大压应力为1012MPa，主梁使用的材料为C50混凝土，轴心抗压强度标准值fck=3214MPa，轴心抗拉强度标准值ftk=2165MPa，在施工阶段对主梁的应力控制都小于材料标准强度50%另外从表1～2可以看出，同直线桥所不同的是，由于弯扭耦合效应的存在，截面内外侧正应力有所差别，跨中附近顶板上边缘正应力曲线内侧较外侧为大，而底板下边缘正应力曲线内侧小于外侧，反映出跨中附近主梁受自重作用下内侧高外侧低的扭转变化的影响。曲线梁桥截面正应力横向分布不均匀，应在设计中给予重视。但正如本桥计算结果所表明，在高速公路常用曲率半径范围内，应力分布情况基本是横向对称的，与直线桥相比差别不是很大。相对于直线桥只考虑竖向变形问题，曲线连续刚构桥则须同时考虑竖向变形和横向变形问题。曲线连续刚构中支座附近产生偏向曲线内侧的横向变形，并且曲率越小、墩身越高，横向变形就越大，其最大数值的竖向挠度最大数值相差不大，其对施工中桥梁线形的影响很大。梁体产生横向变形的主要原因之一，是主梁的部分扭矩由墩顶部位分配，使墩顶产生向平曲线内侧的横向弯曲，并进而带动了主梁的横向变形，这个问题在曲线刚构悬臂施工过程中变得愈发复杂，也是曲线桥线形控制的难点，有别于一般直线桥梁。

【参考文献】

[1]杜斌，向天宇，赵人达，黄质宏.大跨度预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制方法研究[J].贵州工业大学学报（自然科学版），2008，（03）.

[2]陈斌.预应力混凝土连续刚构桥线形控制[A].中国公路学会桥梁和结构工程学会2002年全国桥梁学术会议论文集[C].2002.