大跨径多连跨预应力混凝土梁桥结构体系探讨

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发布时间：2022-07-03

资料介绍

近年随着我国桥梁建设的发展,总体设计时选
系的受力特点,以采取有效的结构优化设计措施。
用大跨径预应力混凝土梁桥结构的桥梁项目不断增
2.1 下部结构刚度与主梁刚度的关系
多,且采用3跨以上的多连跨形式,其特点为：主桥
对于大跨径连续刚构桥,主梁截面尺寸较大,梁
总长较大,导致混凝土收缩徐变及温度等变形量增
的纵向拉压刚度相对主墩的纵向抗推刚度有量级上
大,结构构造尺寸大导致结构刚度大,因此在选取结
的区别，因此主梁因混凝土收缩徐变及温度等产生
构体系时各种矛盾较为突出。本文从分析结构体系
的纵向变形几乎不受主墩刚度的影响，它对主墩的
受力特点的角度出发,探讨其优化设计问题。
作用近似于墩顶强迫位移，因此当由主梁纵向变形
控制主墩设计时，要通过增大主墩结构尺寸来满足
1 结构体系概述
强度验算是不可取的，这有别于一般构件设计时强
度不足就增大尺寸的做法。
大跨径多连跨预应力混凝土梁桥通常采用以下
2.2主墩高度对连续刚构体系的影响
3种结构体系，即:连续刚构、连续梁、刚构-连续梁
对于连续刚构的主墩，可近似看成两端固定约
组合体系,其中以连续刚构体系的综合性能最优,主
束、高度为L的构件，墩顶单位位移产生的水平力为
要表现在该体系不需设置支座,可避免大型支座的
12EI/L3,墩身弯矩为6EI/L2,并可推知墩身应力也
安装施工及维护、更换等问题；施工时无需进行体系
与L2成反比,因此随着墩高的增大,主墩刚度对选
转换，降低了施工难度与费用；结构整体受力性能
用连续刚构体系的制约就越弱,当墩高达 50m以上
好,有利于抗震,在结构设计时通常优先考虑采用连
时,可能反而需采取增大主墩刚度的措施,以满足限
续刚构体系,但该体系要求下部结构有足够的柔度，
制结构变形的要求。
以适应上部主梁的变形。
在多连跨结构中，不同位置的墩高宜尽可能相
若下部结构刚度过大而无法选用连续刚构,则
同,以有利于各墩平均分配汽车制动力、地震作用、
可选用刚构-连续组合或连续梁体系,在墩顶设置纵
风荷载等产生的效应，同时由于上部结构温度变形
向滑动支座来释放墩顶纵向约束。对于大径桥梁
零点位于中间，可最大限度地减小边主墩因温度作
需选用吨位较高（约40MN 以上）的造价昂贵的支
用产生的内力。当受建设条件限制各主墩无法实现
座,施工时还需设置临时固结,合拢后再进行体系转
等高时,也应尽量使墩或主墩刚度相对跨中对称。
换,施工难度和费用增大。此外由于支座的设计寿
2.3 影响连续刚构主墩内力的因素
命一般在50年以内,小于桥梁结构设计基准期 100
连续刚构的主墩受到的作用力包括结构重力、
年,若运营时需更换大型支座则难度很大,因此宜采
预加力、汽车荷载、汽车制动力、温度作用、风荷载、
用一些优化设计措施,尽可能实现连续刚构体系。
混凝土收缩及徐变作用等，位于水中的主墩还需考
虑船舶撞击作用，地震基本烈度Ⅵ度以上地区还需
2 连续刚构体系的受力特点
进行抗震验算。上述作用对主墩内力的影响程度,随
结构具体情况的不同而有所变化，以下通过具体算
当下部结构刚度较大时,就要分析连续刚构体
例加以说明。