高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥位移分析

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发布时间：2021-09-14

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高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥位移分析
郭凡，杨永清，贾舒阳
(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)
摘要：在介绍高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥结构特点的基础上，分析主梁自重、预应力、混凝土徐变以及平曲线等
对结构应力和变形的影响。结合某工程实例，建立有限元模型计算分析高墩曲线刚构桥的受力和位移规律，研究此类桥梁在
施工阶段和成桥阶段的空间结构行为，为高墩大跨曲线刚构的设计与施工提供参考。
关键词：预应力混凝土；高墩；大跨；曲线连续刚构；弯扭作用
中图分类号：335378 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2010)01—015—03
Displacement analysis of curved prestressed concrete rigid frame bridge
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WiUl long-span ann m gn piers
GUO Fan，YANG Yongqing，JIA Shuyang
(School of CM1 Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)
Abstract：Based on introducing the structural characteristics of curved prestressed concrete rigid frame bridge with long—span and hish
piers，analysis the efect on stress and displacement which are caused by beam deadweight，prestress，shrinkage and creep of the
concrete，and horizontal curve．Combining 山an engineering project，build a finite element model to analysis the regularity of stress
and displacement，then the structural spatial behaviors of this type bridge were investigated．The study may provide some suggestions for
design and construction of curved frame bridge to a certain extent．
Key words：prestressed concrete；high pier；long-span；curved continuous rigid frame bridge；torsional action
1 研究背景
与直线刚构相比，曲线连续刚构由于弯扭耦合
的作用，合拢预应力引起的次内力会使结构产生扭
转变形，使得墩梁发生径向偏移。施工过程中，曲线
连续刚构也将产生偏向曲线内侧的径向偏位，并且
曲率越小、墩身越高，径向偏位越大，其原因主要在
于墩顶部位分配了主梁的部分扭矩，产生向平曲线
内侧的横向弯曲，并带动了主梁的径向偏位，这些特
点使弯桥的设计和施工更为复杂。因此，需要控制
曲线连续刚构的横桥向变形。
2 弯扭耦合作用
曲线梁桥的力学特性主要体现在“弯扭耦合”
上，由曲线梁微分方程(符拉索夫微分方程)：
Ⅳ
一 +Elo,q~Iv- ”+ (1)
收稿日期：2008-06-05
作者简介：郭凡(1981一)，男，山东日照人，博士研究生(硕博连
读)，研究方向为大跨度预应力混凝土桥梁结构行为和现代桥式及
桥梁结构设计理论。
E —mail：guofanwn@ 163．COlrl
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(3)
可以看出，式(3)中只包含一个位移量(横向位
移) ( )可以独立求解，而式(1)和式(2)中包含有
竖向位移W(z)和扭转角 ( )两个位移量，因而必
须联立才能求解，这就是弯梁桥计算中的弯扭耦合
效应，即在外荷载作用下，梁截面内产生弯矩的同时
必然伴随产生耦合扭矩，同理，在产生扭矩的同时，
也必然产生耦合弯矩。
3 工程实例计算分析
某特大桥为85+2×150+85 m预应力混凝土
4跨连续刚构(图1)，桥面宽度25．0 in。主梁采用
单箱单室截面，三向预应力体系；3个主墩为复合式
桥墩，最低墩高74．4 m，最大墩高105 m，墩顶75 m
范围为双柱式薄壁墩身，双薄壁墩中间设一道横向
联系梁，双薄壁墩下采用30m的混凝土刚性薄壁箱