大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩施工稳定性分析

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1、硕士学位论文第1章绪论1.1高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的应用与发展近年来我国山区高速公路的蓬勃发展，在山高坡陡、地质条件复杂的场地，必须设置特大跨径桥梁，刚构桥是这类地区高速公路桥梁广泛修建的桥型之一。所谓刚构桥就是桥跨结构（主梁）和墩台整体相连的桥梁。由于两者之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而将减少跨中弯矩，跨中截面也相应减小。[1]连续刚构桥主要是通过悬臂法进行施工。该方法由联邦德国于1950年首创，它利用已建成的桥墩沿桥跨径方向逐段地悬出接长对称施工，因此采用悬臂施工的必要条件是：施工中桥墩与梁固结。早期的T型刚构，得到了广泛的应

2、用，主要是因为T构是一个静定结构，有结构简单，受力明确等优点。但是随着使用年限的增长，T构铰接位置出现跳车，使行车不舒适，而且维护困难。相对而言，连续刚构桥具有以下优点：（1）由于墩梁固结省去了连续梁桥的巨型支座；（2）抗震性能好，水平地震力可以均摊给各个墩来承受；（3）墩梁固结便于采用悬臂施工，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。由于连续刚构桥具有上述这些优点，而且这类桥型造型简洁，经济适用，可以采用对称悬臂施工，施工方便，使其不管是设计还是施工技术上都日趋成熟，并且朝着高墩大跨方向不断的发展。1985年澳大利亚建成了跨径为145m+260m+145m的

3、门道(Gateway)桥，该桥将刚构—连续体系的优点得到了充分的体现，并保持世界第一达12年之久。1998年底建成的挪威的RaftSundet桥，很好的结合地形布置桥型，其最大跨径为298m，几乎在同时挪威又建成了Stolmasundet桥，其主跨达到301m，这几乎是目前建筑材料下连续刚构桥的极限[2]跨径。在我国连续刚构桥1988年开始从外国引入，1990年建成我国第一座跨径为180m的广州洛溪大桥。几年来已建成许多座大跨连续刚构桥，取得举世瞩目的成绩。我国于1997年建成的主跨为270m的虎门大桥辅航道桥，充分说明了我国已经具备非常成熟的连续刚构桥的设计和施工技

4、术。表1.1列出了国内外部分已建和在建的主跨200m以上的混凝土连续刚构桥。-1-大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩施工稳定性分析表1.1国内外部分大跨径混凝土连续刚构桥(L≥200m)序号桥名国家建成年份主跨(m)截面墩的形式1RaftSundet桥挪威1999298单室箱双肢薄壁墩2Gateway桥澳大利亚1985260单室箱双肢薄壁墩3Schottwien桥奥地利1989250—双肢薄壁墩4虎门大桥辅航道桥中国1997270单室箱双肢薄壁墩5Houston运河桥美国1982228.6双室箱—6Mooney桥澳大利亚1985220分离双箱—7Stolma桥挪威19983

5、01—单肢薄壁墩8江津长江大桥中国1997240单室箱单肢薄壁墩9重庆黄花园大桥中国1999250单室箱—10马鞍石嘉陵江大桥中国2001250单室箱—11黄石长江大桥中国1995245单室箱—12Doutor河桥葡萄牙1990250——重庆高家花园13中国1997240单室箱—嘉陵江大桥14泸州长江二桥中国2000240单室箱—15云南元江大桥中国2003265单室箱双肢薄壁墩16龙潭河大桥中国在建200单箱室双肢薄壁墩考虑到刚构桥经济适用以及具有上述优点，加之我国地形条件复杂，特别是在高速公路迅猛发展的西部，更是山多沟深，修建高墩大跨连续刚构桥成为比较理想的选择。

6、在我国高墩桥最早被运用于铁路桥梁，例如南昆铁路喜旧溪大桥的墩高就达100m。随后在高速公路上也得到了广泛的应用。2003年建成的云南元-2-硕士学位论文江大桥于该年8月15日被交通部科学信息研究所和中国公路桥梁与结构学会认定为混凝土连续刚构世界第一高桥（图1.1）。该桥橫跨元江，为昆明至磨黑高速公路上的一座特大公路桥，大桥最高桥墩达123.5m，桥长801m，桥面宽22.5m。2006年建成的黄陵至延安高速公路上的洛河特大桥（图1.2），被誉为“亚洲第一高墩大桥”，该桥全长1056m，主墩高达143.5m,桥面高152米,最大跨度160m。而正在修建的龙潭河特大桥，位

7、于沪蓉西高速公路湖北宜昌至恩施段，其跨径布置为106+3×200+106m，其主墩高达178m，为同类桥型世界之最。图1.1云南元江大桥图1.2洛河特大桥1.2桥梁稳定性研究的背景和意义1.2.1桥梁结构稳定概述由于高墩大跨连续刚构桥的不断修建，该结构在施工和运营阶段的稳定性的研究也成为一个热门的课题。世界上曾经有过不少桥梁因失稳而丧失承载能力的事故。例如，俄罗斯的克夫达（Kebfa）敞开式桥，于1875年因上弦压杆失稳而引起全桥破坏；加拿大的魁北克（Quebec）桥于1907年在架设过程中由于悬臂端下弦杆的腹板翘曲而引起严重破坏事故；前苏联的莫兹尔