连续刚构桥双薄壁墩与空心墩的内力比较

杨应春 肖洪宇

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

连续刚构桥双薄壁墩与空心墩的内力比较

杨应春 肖洪宇

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

介绍了连续刚构桥双薄壁墩与空心墩两种主墩形式的结构特点，对燃灯寺大桥主桥桥墩采用的两种主墩形式进行了计算比较，通过比较可以看出双肢薄壁墩能够改善主梁次内力。

连续刚构，单肢空心墩，双肢薄壁墩，计算

1 项目概况

陕西定汉先宝鸡至坪坎高速公路燃灯寺大桥主桥上部结构为(65+2×120+65)m预应力连续钢构，半幅桥宽15.9 m，设计下构采用6.5 m×8.4 m空心薄壁墩，5，6，7号主墩桥墩高度分别为：73 m，97 m，74 m。

本桥跨径较大，桥墩有一定高度，建议主墩分别采用单肢空心墩和双肢薄壁墩进行比较，采取对主梁受力有利的主墩形式。

2 两种主墩形式结构特点

众所周知，连续刚构主墩通常为柔性墩，以满足上部结构在温度、混凝土收缩徐变及地震横向力影响的纵向水平变形。

柔性墩的柔性以桥墩的抗推刚度来衡量。相同截面的两种桥墩，双肢薄壁墩抗推刚度远小于单肢空心薄壁墩，这能有效减少主梁的温度、混凝土徐变、墩位移等引起的次内力。

在连续刚构悬臂施工过程中，难免产生一些不平衡弯矩，在偏载作用和横风作用下，对主墩有较大的抗扭效应，因此需要主墩具有较大纵向抗弯刚度。而双薄壁空心墩两肢间拉开一定的净距离，其综合抗弯刚度远大于相同截面的单薄壁空心墩的抗弯刚度。因此，双薄壁空心墩顺桥向抗弯刚度大，能满足施工过程中的安全需要，其稳定性远大于单肢薄壁墩。

大于50 m桥墩高度，随着墩高变化，温度变化、混凝土收缩徐变对墩身的影响也越来越显著，选择柔性的双肢薄壁墩，有较大的变形富余。

3 成桥计算分析

主墩为偏心受压构件，墩身面积必须满足强度要求不能太小，在满足强度的前提下，增加它的柔性。故拟采用2 m厚双肢薄壁墩，双肢间的净距离为5 m，双肢中心间距为7 m。通过MIDAS2012建立模型与原主墩进行对比。原设计主墩因为是单肢空心墩，简化计算墩顶的削峰作用不够真实，故计算时将主墩边缘对应的主梁节点与主墩刚性连接，但只约束DY，DZ，以保证主梁能够在顺桥向变形。另双肢薄壁墩施工阶段稳定性优于单肢空心墩，本次比较未包含此内容，仅对成桥计算结果进行了比较。

两模型如图1所示。

其运营阶段次内力计算结果对比如表1，表2所示。

表1 墩顶主梁次内力一(弯矩) kN·m

表2 墩顶主梁次内力二(弯矩) kN·m

表3 收缩徐变引起的次内力(剪力) kN·m

从表中可以看出，除由于主墩结构受力模式引起的局部差异以外(如收缩徐变引起的5号桥墩右侧，7号桥墩左侧等)，单肢空心墩模型中墩顶附近主梁次内力(弯矩)是双肢薄壁墩模型中的墩顶附近主梁次内力(弯矩)的1.05倍～4.26倍。

另外对跨中弯矩较大的因收缩徐变引起的中跨跨中弯矩，单肢空心墩为5 532 kN·m，而双肢薄壁墩为4 411 kN·m。前者为后者的1.25倍。其余效应引起的跨中弯矩较小，这里就不一一列举。

表4 主墩墩身应力(标准值组合) kN·m

对墩顶两侧引起的剪力影响较大的收缩徐变引起的剪力影响(其余效应引起的效应较小，这里不一一列举)，如表3所示。

从表中可以看出，由徐变引起的墩顶主梁剪力，单肢空心墩比双肢薄壁墩产生的次内力弯矩从1.17倍～1.41倍。

由于墩身截面特性不同，主墩比较不采用内力比较，而选择用墩身应力进行比较，见表4。

从表中结果可以看出，在相同的活载与上部恒载下，主墩墩身控制应力单肢空心墩是双肢薄壁墩的1.07倍～1.68倍。

4 结语

从本次建模比较结果来看，双肢薄壁墩能大大改善由于收缩徐变、温度变化、支座沉降引起的次内力，改善墩顶附近主梁及墩身的受力情况。

通过比较，建议本桥主墩采用双肢薄壁墩；为提高6号主墩墩底的承载能力，建议将6号主墩从墩身底部大约H/3联合成一个整体，做成箱形墩。

[1] 范立础.桥梁工程(上册)[M].第2版.北京：人民交通出版社，2012.

[2] 刘效尧，徐 岳.梁桥[M].第2版.北京：人民交通出版社，2013.

The internal force comparison of continuoussteel structure bridges double thin-wall pier and hollow pier

Yang Yingchun Xiao Hongyu

(CCCCSecondHighwaySurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Wuhan430056,China)

This paper introduced the structure characteristics of continuous steel structure bridge double thin-wall pier and hollow pier two kinds of main pier forms, this paper made calculation comparison to two kinds of main pier forms of Randengsi main bridge, through the comparison showed the double thin-wall piers could improve the secondary internal force of main beam.

continuous steel structure, single hollow pier, double thin-wall pier, calculation

2015-02-05

杨应春(1979- )，女，工程师； 肖洪宇(1979- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)11-0170-02

U448.23

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