大跨连续刚构桥上部结构的优化设计-论文.pdf

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1、公路与汽运总第162期Highways&AutomotiveApplications153大跨连续刚构桥上部结构的优化设计梁启元(湖南华罡规划设计研究院有限公司，湖南长沙410076)摘要：结合长潭坪预应力砼连续刚构桥，对其上部结构进行优化设计，主要包括下部结构的模拟、桥面铺装优化、梁高优化。优化结果采用沥青砼桥面铺装，梁高为墩顶处采用8．3m，跨中采用3．5m。桥面铺装优化后，沥青砼铺装的梯度温度效应产生的应力比砼铺装的显著降低，截面正应力得到明显改善；梁高优化设计后，在最不利效应组合下，最大压应力均未超出规范要求的17．75MPa，截面正应力满

2、足规范要求。关键词：桥梁；连续刚构桥；等效框架模拟；桥面铺装；梯度温度中图分类号：U442．5文献标志码：A文章编号：1671—2668(2014)03—0153—05近年来，随着中国交通事业的迅速发展，桥梁建为了保证通航、泄洪以及经济性，采用大跨结构，结设得到迅猛发展。在公路桥梁中，连续刚构桥作为合地形采用(84+145+84)m连续刚构桥，全长一种跨越能力大、适应性强的桥型得到了广泛认可，322．48m，全宽10m。桥梁位于平面直线段上，立特别是在山高沟深等地区，连续刚构桥得到了更为面位于一3的下坡段。广泛的使用。该文结合一座预应力砼连续刚构桥

3、，桥梁上部采用(84+145+84)m预应力砼连续对其上部结构设计优化进行探讨。刚构桥；下部结构，1～2桥墩采用箱形薄壁墩，桥墩下接4．5m厚承台，基础采用4根D3O0cm桩基l工程概况础；0、3桥台采用桩柱式桥台、D180cm桩基础。长潭坪大桥位于长潭坪渡口上游，跨越漤水。桥型布置如图1所示。1立面图一～⋯七图1长潭坪大桥桥型布置(单位：标高为m，其他为cm)154公路与汽运2O14年5月主桥箱梁单个“T”共分19段悬臂浇筑，1、2梁梁高为8．3ITI，跨中梁高为3．5121，箱梁顶板全宽主墩顶0梁段长12m；1～7梁段分段长3m；为10ITI，

4、顶板厚度为25cm；底板宽度为51TI，厚度8～14梁段分段长3．51TI；15～l9梁段分段长为100(墩顶)～28cm(跨中)；腹板厚度为70、60、504In；中、边跨合龙段长21TI；边跨现浇段长10．5In。cm。主梁采用C55砼。主桥采用预应力变截面现浇箱梁。变截面箱梁桥梁节段划分及立面构造如图2所示，横断面梁底线形按1．8次抛物线变化，1、2主墩顶处箱如图3所示。图2箱梁节段划分及立面构造(单位：cm)龙束，除顶板束采用15．2—19钢束外，其余均采2％2％．k用15·2—17钢束。纵向预应力钢束立面布置如r～星；卅昱～8—————一

5、一—图4所示。150x302上部结构优化设计80n0盥2．1下部结构的模拟-一∞连续刚构桥上、下部构造通过刚性结点连接，在计算分析时无法将上、下部构造分割开来，而必35x20须将上、下部构造当成一个整体来考虑。以往设计虱时，直接将墩底近似作为固定支承处理，即不计基础／<10o5o＼对结构整体受力的参与作用，这不够合理，因为不仅上部结构和墩身具有一定的柔度，基础也是如此。_803舶80}250’500：．250但由于基础受力的复杂性，往往较难精确计算，为此，采用等效模拟的方法，将图5所示的实际基础等(a)墩顶处横断面效模拟为图6所示的结构。在结构计算

6、中计及基础2％2．的柔度。～星—卜—、g-—————一根据桩基的柔度，按等效框架模拟。等效框架150x30法将群桩基础用等效框架代替，保证两种结构具有35x20相同的柔度，令两种结构在单位水平力、单位竖向力和单位弯矩作用下所产生的位移相等(假定承台为Ir——2—5—0——下—————一500r——2—5—0——1l无限刚性体)。(b)跨中处横断面设柱的截面积为A，惯性矩为J，两柱间距为c，图3箱梁横断面构造(单位：cm)柱高h，则有：主桥连续箱梁预应力采用纵向及竖向预应力体^一系。纵向预应力束包括腹板束、顶板束、底板束及合2014年第3期梁启元：大

7、跨连续刚构桥上部结构的优化设计155『84OO／1＼／J＼14500／2I10502∞5x400：2000l7x350：2450／J1~~3oo=2100I1五JoI7x300=-2100／ll＼7x350=2450I5x400=2000I【OCIIIIrI1＼TI’／Jl、TI1T‘L一．。．。一。f⋯⋯I季，一_乙l／

8、l／K／／1／nIdNl＼’＼＼：＼I—～1一’～’’桥台合束—一7／合跨3台边跨底板束腹板束十且L腹板束中跨底板束心中1墩i线墩图4纵向预应力钢束立面布置(单位：cm)厂1^21／l‘-41’j一式中：H为实际结构由H一1作用

9、在承台底的转角；M为实际结构由M一1作用在承台底的转角；为实际结构由F一1作用在承台底的竖向位移；为实际结构由H一1作用在