滇藏公路某连续刚构桥边中跨比取值研究

付 雷 沈兆坤 周 旭

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

滇藏公路某连续刚构桥边中跨比取值研究

付 雷 沈兆坤 周 旭

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

指出在连续刚构桥中，边中跨比取值在很大程度上决定了桥梁受力是否合理，国内外大多连续刚构桥的边中跨比都在0.5～0.8的范围内变化，据此将依托工程桥梁的边中跨比设置为0.523～0.75不同的3个比值进行了研究验算，结果表明：0.625的边中跨比在结构受力方面是最优的。

连续刚构桥，边中跨比，优化

在连续刚构桥的设计中桥梁边跨比是否合适成为结构受力状态是否合理的关键因素之一。结构的刚度随着跨径的增大而减小，当边跨与主跨的比值过大时边跨刚度就偏大，反之，如果边跨与主跨之比过大,边跨的刚度就会偏小。如果边跨与主跨之比过小，会增加主墩向主跨方向偏移的趋势和程度。一定的刚度是保证桥梁正常运营使用的基本条件，过小的刚度会带来桥梁跨中挠度过大等病害，势必影响桥梁本身的正常使用和耐久性。由此可以看出，连续刚构边中跨比对桥梁的影响较大，合理的边中跨比能够使桥梁获得良好的受力状态、能够有效降低主梁的跨中挠度。

1 依托工程简介

国道317线珠角拉山隧道及连接线新建工程为国道317线滇藏公路珠角拉山隧道及连接线新建工程的一部分。根据设计需要修建一座具有弯、坡、斜特征的梁桥，经过多方案比选后确定桥型为力学性能良好、适应性强的曲线连续刚构桥，桥跨布置为(25+40+25) m，桥梁全长94.36 m，本桥主梁梁底曲线采用三折线设计，主桥总体布置如图1所示。

2 国内外连续刚构桥边中跨比研究

对于连续刚构桥合理边跨比的选择国内外已有不少专家学者进行研究。靳志刚等在《大跨度预应力混凝土连续刚构桥合理边中跨比研究》一文中指出,国内外大多连续刚构的边中跨比都在0.5～0.8的范围内变化。当连续刚构的边中跨之比小于0.3时,主梁受力状态接近“固端梁”,与此同时，为了承受负反力边跨桥台支座要做成拉压式。等截面连续梁的边中跨比值一般是在0.5～1.0之间变化，变截面连续梁一般是在0.43～0.871之间变化。变截面连续梁的边中跨比一般都在0.5～0.8之间,对于大跨度预应力混凝土连续梁的边跨比可在0.6～0.65之间取值,特别是地形复杂和桥下通航净空有要求而不利于边跨合龙时更应如此，因为按照0.6～0.65这个比值选取边跨比能够充分发挥悬臂拼装或者悬臂浇筑技术的优势,同时，各跨的受力也相对较均匀。在桥梁概念设计阶段,对边中跨比的取值一般都是先借鉴国内外同类桥梁的取值,然后再根据工程的实际需要来拟定边跨比,最后通过计算对比后得出采用的边跨比。因此，本文也借鉴国内外大跨度连续梁桥采用的边跨比，分析总结后得出最后用作对比计算的边跨比值。

一座桥梁从最开始的筹划到最后建成完工的每一个过程都需要借鉴以往成功的经验。本文从实际出发，收集、整理、总结国内外已建桥梁的边中跨比取值经验，分析其规律，希望能够从中得出本文所参考的取值。

表1 国内部分主跨跨径在100 m以上梁桥

从表1和图2中可以看出，国内跨径在100 m以上的桥梁边跨比大多集中在0.5～0.8之间，并没有严格统一的走势，基本上都在0.6上下浮动。

从图3国外8座150 m跨径以上桥梁来看，边跨比的平均值是0.55，同样也是没有固定的趋势，没有统一的规律，但基本都分布在0.42～0.7之间。

国外部分主跨跨径在150 m以上梁桥边中跨比统计见表2。

表2 国外部分主跨跨径在150 m以上梁桥边中跨比统计

3 本桥边中跨比取值研究

根据以上对国内、国外收集桥梁的信息得出，边跨比分布在0.5～0.8之间，本桥原桥的边跨比为0.625，选取边跨比为0.75,0.523和原桥对比分析。模型对比方案见表3。

表3 模型对比方案

根据选取的边中跨比建立有限元模型，有限元模型保持和原模型一样的墩高、梁长，由于本桥原模型在中跨20 m和边跨15 m是等截面的Π型梁，所以在边跨比改变时相应的截面形式不改变，保持和原桥一致。因此，最后得到的模型除了跨径改变之外，桥梁的自重没有改变，这样就保证了单因素分析的原则。

从图4中可以看出，跨中弯矩随边跨比的增加逐渐减小，边跨跨中弯矩随边跨比的增加而增大，跨中弯矩随边跨比的减小基本上呈线性增加。

对比1模型的边跨比是0.75，边跨最大弯矩为4 287.58 kN,跨中最大弯矩为3 368.12 kN，边跨成了控制截面。

原桥模型的边跨比是0.625，边跨最大弯矩为2 669.43 kN,跨中最大弯矩为5 226.95 kN，跨中为控制截面。

对比4模型的边跨比是0.523，边跨最大弯矩为1 200.37 kN,跨中最大弯矩为6 904.57 kN，跨中为控制截面。

从对比1模型开始，随着边跨比的减小跨中弯矩逐渐增加，边跨亦随之减小。从此处可以看出，各模型中对比1的0.75边跨比较为合适。

从图5可以看出，主梁各截面的上下缘应力变化和主梁弯矩变化一致，其中：

对比1模型边跨下缘受拉区最大应力为4.32 MPa，上缘受压区最大应力为-1.62 MPa；中跨下缘受拉区最大应力3.4 MPa，上缘受压区最大应力为-1.28 MPa。

原桥模型边跨下缘受拉区最大应力为2.69 MPa，上缘受压区最大应力为-1.01 MPa；中跨下缘受拉区最大应力5.26 MPa，上缘受压区最大应力为-1.99 MPa。

对比4模型边跨下缘受拉区最大应力为1.21 MPa，上缘受压区最大应力为-0.45 MPa；中跨下缘受拉区最大应力为6.94 MPa，上缘受压区最大应力为-2.64 MPa。

从中可以看出，边跨下缘受拉区的最大拉应力随着边中跨比的增大而增大，跨中下缘受拉区的最大拉应力随着边中跨比的增大而减小；边跨上缘受压区的最大压应力随着边中跨比的增大而增大，同样，跨中上缘受压区的压应力随着边中跨比的增大而减小。

在图6中：

对比1模型边跨最大挠度为4.7 mm，中跨最大挠度为5.5 mm，主梁全部下挠，没有出现上拱现象。

原桥模型边跨最大挠度为1.9 mm，中跨最大下挠11 mm，主梁全部下挠没有出现上拱现象。

对比4模型边跨最大挠度为0.1 mm，中跨最大下挠18 mm，特别的是，在边跨出现上拱现象，上拱值最大为0.7 mm，如果再继续减小边跨比，边支点将需要承受拉力，此时支座需要设置成拉压双向支座，处理麻烦。

4 结语

根据以上分析得出以下结论：

1)对比1模型中边跨弯矩值大于中跨跨中弯矩值成为控制截面，受力不合理。

2)对比4模型在边跨受力及挠度方面都不及原桥，边跨过短使得边跨受力极不合理，在不能充分利用材料性能的同时会带来跨中挠度过大、受力不好的后果，所以可以不作考虑。

由此可以得出，原桥中0.625的边中跨比是合理的。

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Research on ratio center span to side span of some continuous rigid frame bridges along Kunming-Tibet Road

Fu Lei Shen Zhaokun Zhou Xu

(GuizhouExpresswayGroupCo.,Ltd,Guiyang550000,China)

The paper points out the ratio center span to side span determines the reasonable bridge stress in the continuous rigid frame bridges, indicates the ratio of most of the bridges at home and abroad is between 0.5 to 0.8, devises the ratio to be the three ratios between 0.523 to 0.75 on the engineering bridges, undertakes the research and calculation, and illustrates the ratio of 0.625 is optimal for the structural stress.

continuous rigid frame bridge, ratio center span to side span, optimization

2015-05-28

付 雷(1988- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)22-0175-03

U448.23

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