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大跨度连续刚构桥的研究和发展分析

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：王舟笠朱秦媛

[导读] 针对大跨度连续刚构桥的特性进行简单的说明，并且对连续刚构桥的受力情况进行分析，同时还以武汉军山长江公路大桥作为例子，探讨了连续刚构桥在实际的运用以及发展中所表现出的特点。

四川农业大学土木工程学院王舟笠朱秦媛 611830

摘要：针对大跨度连续刚构桥的特性进行简单的说明，并且对连续刚构桥的受力情况进行分析，同时还以武汉军山长江公路大桥作为例子，探讨了连续刚构桥在实际的运用以及发展中所表现出的特点。除此之外，还对连续刚构桥的设计和施工方法的优化进行了说明。
关键词：大跨度；连续刚构桥；受力
        引言
        以目前人们在对大跨度桥梁方面的相关技术来说，虽然在设计方法以及施工方案等方面都有着独特的特色，但也存在着某些不足，这些不足将会给桥梁的建设工作带来非常大的阻碍，而解决大跨度桥梁在设计及建造等过程中存在的问题将可以给大跨度桥梁带来更好的发展，同时让大跨度桥梁的建设工作能够带来更大的经济效益，促进国家道路的发展，为人们的通行提供更大的便利，将更多的地区进行更好的联系起来。
在关于大跨度的桥梁的设计方案中，连续桥梁性表现出了其优越的特点，相比于其它的桥型方案具有更大的优势。而连续桥梁在结构方面还可以继续进行分类，分成连续桥梁、连续刚构桥以及连续桥桥梁和连续刚构桥梁的组合桥梁。关于刚构连续组合梁桥，一般是将连续梁中的一孔或者多孔使用墩梁固结的刚构，两边多孔解除墩梁固结，进行设置支座的结构。
        1连续刚构桥的结构受力特点、应用及现状
        1.1结构受力特点
        连续刚构桥在受力方面，凭借着优秀合理的设计结构，使其能够承受住较大的压力的同时还能维持自身结构的稳定。这是因为连续刚构桥的墩身和主梁之间形成了刚架，承受了上部的压力，让主梁的受力大小处于一个合理的范围内，并且还突显出了墩身在结构上的特点。由于这些优秀的特点，让连续刚构桥在我国进行了快速的发展并且进行应用，在经过快速的发展后，让连续刚构桥的的一个主孔的跨径可以达到270m，还能使多个主孔的跨径达到250m，并且让联长也达到了1060m长。而连续刚构桥的发展并没有就此停滞下来，经过这些年在材料上的发展，材料的开发和应用得到了非常大的进步，同时，连续刚构桥在设计以及施工方案上也有着非常大的提升，这让主孔的单孔跨径的提高打下了良好的基础，让单孔跨径有希望可以达到300m的可能，而在连续刚构上的发展也能让联长得到一定的提高。关于墩身的内力和墩身顺桥向抗推刚度与距主梁顺桥向的水平位移变形零点的距离有着非常紧密的关系，在使用抗推刚度比较小的薄壁式墩身可以明显的降低墩身所受到的内力，而在实际的建设过程中，加大联长后，墩身距主梁顺桥向水平位移变形的零点的距离也跟随着增大，并且在温度以及混泥土收缩的条件下，墩顶和主梁之间会出现大到难以忽视的顺桥向水平位移以及转角位移，墩身的剪力和弯矩辉出现快速的增大，并且出现难以忽略的附加弯矩，这些问题将导致刚构方案不能顺利的完成。而如果把墩身和主梁之间的固结约束接触，使用顺桥向水平位移和转角位移自由的支座来进行代替，形成刚构-连续组合梁的结构。这样的结构方式解决了边主墩墩身强度不足的缺点，同时还能够适当的延长联长的长度。由此可以看出，刚构-连续组合梁这样的组合能够将两者之间的有点很好的保留下来，并且还能相互弥补各自所存在的缺点，很好的将两者的特点发挥了出来，让这样的组合结构在受力以及使用上等方面都有着更好的效果。根据连续刚构在各个方面上的特点，在大跨径预应力混凝土桥的设计上，应该首先考虑这种桥型。但是也得根据实际的情况来进行选择，在桥墩比较矮的情况下，使用这种桥型会受到极大的阻碍，因此在桥型的选择上得根据实际的情况进行选择。
        1.2应用情况以及现状
        从桥型的特点上看，PC连续刚构桥与PC连续梁桥和PCT型刚构桥相比，PC连续刚构桥有着好的跨越能力。

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在应用方面，世界各国修建的PC连续刚构桥数量众多，尤其是在世界经济得到飞速发展后，PC连续刚构桥也得到了快速的发展，并且挪威在1998年建造出了世界第一的Stolma大桥，其主跨度长达301m，超越了世界第二的拉夫特桥（298m）3m，让PC连续刚构桥的跨径发展到了一个非常高的高度。1988年，我国建造出了广东洛溪大桥，其主跨度为180m，此座大桥的建造成功为我国的PC连续刚构桥建造发展创建了一个良好的开端，我国更是在1997年建造成功了当时PC连续刚构世界第一的虎门大桥副航道桥，其主跨度为270m。并且在近几年内陆续建造了泸州长江二桥和重庆黄花园大桥等知名大桥，这些大桥的建造成功证明了我国在大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术得到了飞速的发展，并且处于世界领先的地位。
        2刚构-连续组合梁桥实例
        本文将以武汉军山长江公路大桥为实例，对其中的问题进行分析。
        将结构方案进行对比，在保持主跨规模不变的基础上，为了制定出受力在安全范围内且结构安全稳定，还能适应美学的方案，将结构的形式和主墩的厚度进行了对比，在对比后得出了以下的结论。
        （1）在相同布跨和墩厚的方案中，主梁产生的内力和位移差距相比较小。中主墩因为高度的影响和距顺桥向变形零点近，在内力大小上没有太大的差距，但边主墩的受力差距却特别大。在连续刚构方案时，因为高度相对较矮，并且距变形零点较远，所以即使在设计上采取了有关的方案进行避免缺陷，但在恒载和活载等情况的共同影响下，墩身的两边依旧会产生较大的弯矩，并且偏靠外侧的墩身轴力很难得到提升。在刚构-连续组合梁的方案中，墩地的弯矩是支座的最大摩擦阻力来决定的，使用可以让弯矩更小，同时，墩顶的配重措施也能够进行解决。
        （2）墩身的厚底降低后，会快速降低墩身的刚度，进而快速降低温度产生的墩身的荷载效应，这对边主墩来说会有更大的效果。但是墩身的厚度会受到截面应力和稳定性的制约，有着一个最低限度。
        3连续刚构桥的创新发展
        3.1注意问题
       随着新材料的发展，爽片柔性墩也随之出现，双片柔性墩让连续刚构的受力范围变得更加正常。双片柔性墩在进行使用时具有多项有点，比如能够节约圬工材料，还能对次内力进行降低，因为墩身可以分成两片，在墩顶使用后，可以明显的降低负弯矩的峰值，甚至让弯矩变号。但也存在着一些缺陷，比如墩身相对比较柔软，在碰撞问题上还需要制定相应的方案进行改良。
        3.2创新与发展
        在对连续刚构桥的研究分析中，人们对连续刚构桥的设计以及施工等各个环节开始了不断的优化，让新的结构体系以及施工方案不断的更新换代，比如宜万铁路宜昌长江大桥，这是大跨度的连续刚构柔性拱新型组合结构。经过了多年的发展，对连续刚构桥的耦合横向振动的有了初步分析，并且还设计出了专门的施工程序-连续刚构施工监控专用程序。
        4总结
        我国经过这些年来在大跨度连续刚构桥方面的研究，不断的超越自我，取得了许多成就，并且在技术上也开始有了领先世界的水平，但随着新材料以及其它领域的发展，大跨度连续刚构桥技术也存在着进步的空间，还需要进行进一步的发展。
参考文献
[ 1 ] 王福天. 车辆系统动力学 [M ]. 北京 :中国铁道出版社 , 1994.
[ 2 ] 顾安邦. 桥梁工程 [M ]. 人民交通出版社 , 1995.
[ 3 ] 向中富. 桥梁施工控制技术 [M ]. 北京 :人民交通出社 , 2001.
[ 4 ] JTG D62 - 2004公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范 [ S].