大跨度预应力混凝土连续刚构桥合理边中跨比研究
关于大跨连续刚构优化设计研究
６本桥处 于直线段 内 ， ） 桥墩均平行 布置 。桥 台背墙线 与梁端 ６ 结语
应平行， 以满足放置伸缩缝－ 的要求。
后会朱家川 ４号大桥 的设计 ， 满足规 范 要求 的基础 上 ， 在 根
５ 个人认 识
据地形条件 、 路线高度 和施工 因素 确定桥 型方 案 ； 据桥 位处 的 根
关 于 大 跨 连 续 刚构 优 化 设 计 研 究
孙 飞
摘 要： 鉴于 国内既有 大跨度连 续刚构桥 出现诸 多病害 的现状 ， 以东江南特大桥为例 ， 通过对边 中跨 比优化 、 主墩 双肢开
叉、 竖向预应力优化 、 顶推力的施加等问题进行探讨， 并将成果应用于设计当中， 为大跨连续刚构桥的优化设计提供 了依据。 关键词 ： 连续 刚构桥 ， 中跨 比， 边 双肢开叉 ， 顶推力
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第３ ４卷 第 ２ ５期
・
３４ ・ ２
２００８年 ９月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ瑚 １ １ Ｅ
Ｖｏ． ４ Ｎｏ ２５ １３ ． Ｓ ｐ ，０ ８ ｅ． ２０
文章编号：０ ９６ ２ ２０ ２ —３ ４０ １０ —８５（０ ８）５０ ２ —２
东江南特 大桥采用双 肢薄壁 墩 ， 同时 在墩顶 约 １ 范围 内 ７ｍ 由单肢 ２ ５ｍ厚开叉为两 肢 １２ｍ 厚 ， 低纵桥 向刚度 ， ． ． 降 以减 小
将对大跨度连续 刚构桥设计 中的几个 问题进行探讨 ， 并将成 果应
用 于设计 当中。
东江南特大桥为 在建广 州一深圳 沿江 高速公路 跨越 东江 时 墩顶弯矩 ， 在同一个 墩 的单肢 与双肢 ， 肢与零 号块 横隔板 结构 双 的一座特大桥 ， 孔跨 布置为 ： －９ｍ ＋（４ ４ｘ４ １６＋２６＋１６ ｍ＋４ 尺寸 的过 渡、 ５ ４） × 刚度转换 、 受力都相 当复杂 。 ４ 主桥 为（４ ９ｍ， １６＋２ ６＋１６ ｍ 连续 刚构 ， ５ ４） 引桥采用简 支 Ｔ梁 ， ２ １ 杆 系模 型 力学 分析 ． 全长为 ９ ０ｍ。该桥设计时借鉴 国 内成熟 设计经 验 ， ４ 同时进行优 分别建立 薄壁 墩分叉模型和不分叉模 型 ， 进行墩 身 内力和主
ＵＨＰＣ-ＮＣ_混合梁连续刚构桥合理桥跨布置研究
总第３２３期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３ ２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０１５收稿日期：２０２３ １２ ０４湖北省交通运输厅科技项目（２０２０ ２ １ ３）资助第一作者：郭福宽（１９９０－），男，硕士，工程师。
ＵＨＰＣ ＮＣ混合梁连续刚构桥合理桥跨布置研究郭福宽 李 秋（中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉 ４３００５６）摘 要 为了减轻自重提升跨越能力，文中提出将连续刚构桥主跨跨中普通混凝土（ＮＣ）替换成超高性能混凝土（ＵＨＰＣ），并开展其桥跨布置和经济性研究。
结果表明，恒载作用在总内力中占很大比重，故将恒载作用下墩顶弯矩平衡、边跨支座受压、结合段弯矩小等指标作为评价标准；当边主跨比犽１介于０．５５～０．７０区间，墩顶弯矩基本平衡，边跨支座受压且数值较低；此时，ＵＨＰＣ段长度与主跨跨径比值犽２介于０．３０～０．４０区间，结合段弯矩接近０，墩顶和ＵＨＰＣ跨中弯矩较低；与原桥方案相比，混合梁连续刚构方案材料总费用降低１１．４％。
因此，犽１和犽２分别介于上述两区间时，混合梁连续刚构桥能够达到良好的受力状态且具有经济性优势。
关键词 连续刚构桥 ＵＨＰＣ ＮＣ 桥跨布置 经济性中图分类号 Ｕ４４２．５＋４ 超高性能混凝土（ＵＨＰＣ）是过去３０年中最具创新性的水泥基工程材料，具有强度高、耐久性好、黏结性能好、收缩小等优点，被土木工程界广泛认为是最具潜力的建筑材料［１］。
利用超高性能混凝土的优点可以解决现有普通混凝土（ＮＣ）桥梁所面临的结构自重过大、跨越能力受限、抗裂性能差和耐久性不足等问题［２ ４］。
结合ＮＣ和ＵＨＰＣ材料性能、经济成本，以及现有桥梁结构的力学性能，已有一种新型混合桥梁结构，即在预应力混凝土连续刚构桥主跨跨中区域采用ＵＨＰＣ梁段替换原普通混凝土梁段，减轻跨中主梁重量，提升跨越能力。
连续刚构桥高跨比取值分析
１国内外取值经验
的建 成 ， 设 计人 员拥 有 了丰 富 的 经 验可 以 借
的范 围 。
之 间， 其平均 值为１ ／ ５ ８ ； 国 外 部 分 刚 构 桥 性 。 选 取 较 大 的 跨 中高 跨 比 时 ， 主 梁 上 缘
１ ／ ２ ７ ． ８ ～１ ／ ９ １ 之 间， 最大值为ｌ ／ ２ ７ ． ８ ， 最 小 主 粱 下 缘 受 力 较 好 ； 从 结 构 受 力的 角 度 出 发， 跨 中高 跨 比取 值 在 １ ／ ３ ０ ～ｌ ／ ７ ２ 之 间 都 其平均值为１ ／ ５ ０ ， 比我 国 Ｈ ／ Ｌ 值 大。 其 平 可 行 ， 考 虑 到 减 轻 主 梁 自重 的 因素 ， 建 议 均 值 为 我 国Ｈ ／ Ｌ 平均 值 的 １ １ ５ ％， 国外 桥 梁 跨 度 较 大 时 取 １ ／ ６ ０ ～ｌ ／ ７ ２ ， 跨 度 较 小 时 取
跨 的长 度 比较 大 时 ， 支 点 高跨 比 的取 值设 置 在０ ． ０ ４ ０ ５ ～０ ． ０ ５ ０ ５ 之 间较 为 合 适 ， 若 桥 梁 （ ２ ） 跨 中高 跨 比研 究 时发 现 ： 桥 梁 主
就 占了所 有 承 载 力 的一 大 部 分 ， 要想减轻 自 重， 除 了单 纯 从 使 用 的 材 质上 入手 外 ， 还 应 考 虑 结 构 内 部 各 参 数 相 互 间的 影 响 ， 其中 高 跨 比的 取 值 就 是 一个 不 可忽视 的 方面 。
关键词 ： 连续刚构 设计参数 数值 分析 高跨比
中图分类号 ： Ｕ ４ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编 号： １ ６ ７ ４ — ０ ９ ８ ｘ （ ２ ０ ｌ ４ ） ０ ９ （ ａ ） 一 ０ ｌ ｌ 卜０ ｌ
大跨度预应力混凝土连续刚构桥合理边中跨比研究
在 桥梁设 计 中， 中跨 的 取值 往 往 先借 鉴 国 边 内外 同类 跨 度桥 梁 的 取 值 经 验 ， 合实 际 的场 地 结 条 件 来 拟 定 ， 通 过 计 算 来 验 证 取 值 的合 理性 。 再 本 文也采 用类 似 方 法 ， 总 结 国内外 大 跨 度梁 桥 先 边 中跨 比取值 经验 ， 确定 常用 的取值范 围 ， 在此 基
由于桥 跨 的分 孔 受 到 工 程地 质 条 件 、 通航 等 因数 的制 约 ， 际桥 跨 的布 置 首 先 要 满 足 场地 条 实 件 的要 求 ， 考虑 结构 受力 的需 要 。因此 ， 再 大跨度
刚构桥 常常会 出现 不对 称 布 置 ， 如 著 名 的 Ｓｏ— 例 ｔｌ
ｍａ ９ 桥 ４ｍ＋ ３ １ｍ ＋ ７ 和 Ｒ ｆ ｓ ｎ ｅ 桥 ３ Ｏ ２ｍ ａｔ ｕ ｄ ｒ ６
０８１ ． ７ 问变 化 。很 多 资料 显示 ， 变截 面连续 梁边 中 跨 比在 ０ ５ ． ． ～０ ８间 取用 ， 大跨 度预应 力混凝 土连 续 梁 可取 ０ ６ ． ５ 按 这 个 比值 分孔 ， 下不 能 ． ～Ｏ ６ ， 剩
用 悬臂 施工 的梁 段 不 长 ， 利 于 充 分发 挥 悬臂 施 有 工 的特 点 ， 各跨受 力 亦 比较 均 匀 ， Байду номын сангаас抑制复 杂边 对 跨 梁端 开裂 有利 。
参 考 文 献
桥型 方案 的选 择 应 结 合 各 桥 型 方 案 的特 点 ，
充 分考虑 桥梁结 构 的安 全耐 久 、 足使 用 的要 求 ， 满 同时兼顾 造价较 低 、 施工 及维 修养 护 方便 ， 与周 围 景 观相协 调等 原则 ， 合 比较 各 桥 型 方 案 在 满 足 综
预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥对比分析
预应⼒混凝⼟简⽀梁桥、连续梁桥和刚架桥对⽐分析预应⼒混凝⼟简⽀梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对⽐分析⼀、预应⼒混凝⼟简⽀梁桥1、构造布置：常⽤跨径：20～50m之间，我国编制了后张法装配式预应⼒混凝⼟简⽀梁桥的标准设计，标准跨径为25m、30m、35m、40m。
主梁梁距：1.5～2.2m之间横梁布置：端横梁、中横梁（布置在跨中及四分点处）2、主要尺⼨：主梁：⾼跨⽐1/15～1/25；肋厚14～16cm；横梁：中横梁3/4h，端横梁与主梁同⾼，宽12～20cm，可挖空；翼板：不⼩于1/12h，⼀般为变厚度。
马蹄：为了满⾜布置预应⼒束筋的要求，应T 梁的下缘做成马蹄形。
（⼀）主梁1、梁⾼：我国后张法装配式预应⼒混凝⼟简⽀梁的标准设计有25，30，35，40m 四种，其梁⾼分别为1.25～1.45，1.65～1.75，2.00，2.30m。
标准设计中⾼跨⽐值约为1/17～1/20，其主梁⾼度主要取决于活载标准，主梁间距可在较⼤范围内变化，通常其⾼跨⽐在1/15～1/25 左右。
主梁⾼度如不受建筑⾼度限制，⾼跨⽐宜取偏⼤值。
增⼤梁⾼，只增加腹板⾼度，混凝⼟数量增加不多，但可以节省钢筋⽤量，往往⽐较经济。
2、肋厚：预应⼒混凝⼟，由于预应⼒和弯起束筋的作⽤，肋中的主拉应⼒较⼩，肋板厚度⼀般都由构造决定。
原则上应满⾜束筋保护层的要求，并⼒求模板简单便于浇筑。
国外对现浇梁的腹板没有预应⼒管道时最⼩厚度为200mm，仅有纵向或竖向管道的腹板需要300mm，既有纵向⼜有竖向管道的腹板需要380mm。
对于⾼度超过2400mm 的梁，这些尺⼨尚应增加，以减少混凝⼟浇筑困难，装配式梁的腹板厚度可适当减少，但不能⼩于165mm。
如为先张法结构，最低值可达125mm。
我国⽬前所采⽤的值偏低，⼀般采⽤160mm，标准设计中为140~160mm，在接近梁的两端的区段内，为满⾜抗剪强度和预应⼒束筋布置锚具的需要，将肋厚逐渐扩展加厚。
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究连续刚构桥梁在桥墩及桥梁梁体处采用固结的结构形式，使得桥梁梁体与桥墩形成一个整体共同受力。
这种结构形式将影响结构刚度将影响桥梁的结构变形，总的来说就是桥梁跨中下挠。
且跨径越大，恒载所占比例越大，跨中下挠问题就越严重。
桥墩的越高，结构柔度越大，施工中越容易产生产生偏差。
本文主要对跨中下挠原因进行分析，并提出相关建议，为后续运营提供参考性意见。
一、广州地铁连续刚构桥梁现状广州地铁二十一号线、十四号线存在较多的高架段，高架主要以连续刚构桥梁为主。
二十一号线连续刚构桥单跨最大为95米，十四号线单跨最大为150米。
而随着桥梁跨度的增大，恒载所占的比例也愈来愈大，进而引发了次生病害。
病害主要体现为箱梁裂缝、跨中下挠等问题。
跨中下挠会加剧梁体开裂，而裂缝发展又会使得连续刚构桥梁结构刚度降低，进一步加剧跨中下挠，两者相互影响，形成恶性循环。
以65米跨为例，采用39.3+65+39.3m跨度，主跨65m跨越规划路，梁位于直线及缓和曲线范围，全长143.6m。
上部结构采用单箱单室斜腹板箱梁，梁顶宽10m，箱梁翼缘悬臂长2.1m。
中墩顶梁段截面梁高为3.5m；边跨墩顶截面、中跨跨中截面，梁高均为2.0m；梁高按2.0次抛物线变化。
中跨跨中主梁底板宽3m，边跨跨中主梁底板宽2.4m。
箱梁顶板厚度30cm，除设横隔位置及墩顶处沿全桥一致。
悬臂浇筑段底板厚度从跨中截面的46cm到中墩截面变化至100cm，按二次方抛物线变化。
合龙段箱梁底板厚度为46cm。
悬臂浇筑段腹板厚度从跨中截面的42.2cm按折线变化至71.4cm。
箱梁悬臂板端部厚度为25.5cm，根部厚度为45cm。
箱梁内在边中墩顶、中跨跨中设置横隔板，边跨端部及中跨跨中横隔板宽0.8m，中墩支点处横隔板宽2m。
根据设计文件及规范要求，在列车荷载作用下，梁体挠度容许值如下：梁体竖向挠度容许值该线路于2018年底开通试运营，运营期间每年对桥梁挠度进行一次监测，从监测数据显示，跨桥梁梁体挠度最大下挠-0.41mm，在挠度容许值范围内，结构处于稳定状态。
体外预应力加固连续刚构桥研究
体外预应力加固连续刚构桥研究大跨度预应力混凝土连续刚构桥具有许多优点,在近几十年来得到了广泛应用。
长期应用表明,国内外已建成的混凝土连续刚构桥均出现了不同程度的主梁开裂和中跨跨中持续超下挠现象。
主梁开裂与中跨下挠之间相互耦合,对桥梁的安全与使用性能造成严重的影响。
体外预应力加固是混凝土连续刚构桥的主要加固方法之一,是一种积极主动的加固方法,可以有效地提高主梁抗弯承载能力、增加主梁压应力储备以及改善中跨跨中下挠发展。
虽然体外预应力加固法已被大量应用于桥梁加固项目中,但仍有很多问题需要进行进一步研究。
本文通过对预应力混凝土连续刚构桥的梁体开裂和中跨下挠问题进行分析,讨论了体外预应力的加固方法,并结合清泉寺嘉陵江特大桥的工程实例,对该桥的病害和成因、加固方案与加固监测进行了研究,主要内容有: (1)论述了国内外预应力混凝土连续刚构桥的现状与问题,以及体外预应力加固方法的意义与作用。
(2)总结了预应力混凝土连续刚构桥梁体开裂与中跨下挠的问题,并分析其主要原因。
(3)阐述了体外预应力的加固体系与构造、体外预应力钢束的布置形式以及体外预应力加固的计算理论与方法。
(4)结合加固工程实例,介绍了清泉寺嘉陵江特大桥的病害问题,分析梁体开裂以及中跨跨中下挠等病害的产生原因,并对加固过程中梁体的挠度、应力以及体外预应力张拉情况进行了监测。
(5)利用有限元分析软件建立整体以及局部模型,对体外预应力加固效果进行分析,对体外预应力加固的有效性进行研究。
工业厂房中大跨度预应力混凝土梁的研究与应用
工业厂房中大跨度预应力混凝土梁的研究与应用发布时间：2021-06-16T11:15:44.080Z 来源：《建筑科技》2021年3月下作者：康亮亮梁广远[导读] 近年来，我国预应力混凝土运用越来越广泛，桥梁的施工技艺也随之在不断进步，路桥建设也已成为我国建设领域较为重要的建设项目，在我国基础的建设之中也有着十分重要的地位。
它缩短了货物运输的距离，使我国的运输效率得到了大幅度的提高，因此越来越多的桥梁施工技艺被发掘和运用，本文就大跨度的桥梁施工过程所应用的技术原理以及项目施工的控制方法进行分析和探讨，并对混凝土预应力桥梁建设等问题进行分析。
天津市中国五冶集团有限公司天津分公司康亮亮梁广远 300180摘要：近年来，我国预应力混凝土运用越来越广泛，桥梁的施工技艺也随之在不断进步，路桥建设也已成为我国建设领域较为重要的建设项目，在我国基础的建设之中也有着十分重要的地位。
它缩短了货物运输的距离，使我国的运输效率得到了大幅度的提高，因此越来越多的桥梁施工技艺被发掘和运用，本文就大跨度的桥梁施工过程所应用的技术原理以及项目施工的控制方法进行分析和探讨，并对混凝土预应力桥梁建设等问题进行分析。
关键词：工业厂房；大跨度预应力混凝土梁；研究；应用引言新中国成立之初，就开始引进预应力混凝土技术，广泛应用于生产工业厂房的一些重要结构支架和其他建筑物的支撑构架。
在发展初期，由于技术的制约，生产的成本较高，这项预应力混凝土技术没有广泛得到使用。
随着科技和生产的不断发展，大量高大建筑物如雨后春笋般涌现了出来，仅仅靠预应力混凝土技术已经无法满足生产力发展的需求，在这个时候，我国的高强钢材得到了迅速发展，为高大建筑物奠定了基础。
1大跨度预应力混凝土梁结构概述 1.1预应力混凝土转换梁结构的概述我国高层建筑的增多，以及高层建筑功能的多样化已经成为未来的一种发展趋势，这种发展趋势也为我国高层建筑的施工提出了更高的要求，尤其是在钢筋混凝土梁的施工上。
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比值之间没有明显的线性关系。
２模型的建立
以某桥跨８０ＩＴＩ＋２×１４５ｍ＋８０ｒｒｔ预应力混凝土连续刚构桥为原始模型，在此桥的基础上修改边跨长度并进行结构计算。
２．１原始模型设计参数
主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构箱梁，单箱单室截面，箱梁顶宽１４．５８ｍ，底宽７ｍ，翼缘板悬臂长３．７９ｍ；箱梁根部梁高８ｍ，跨中梁高３．２０５ｍ，顶板厚２８ｃｍ，底板厚由跨中３６ｃｍ渐变至根部截面１００ｃｍ。
箱粱０号阶段长８ｍ，每个悬臂纵向分为２１个节段，梁段数及梁段长由根部至跨中分别为：７×２．５ｍ、６×３．０ｒｎ、８×４ｒｎ，２２号节段为合拢段，长２ｍ，２３号节段为边跨现浇段，长６．５ｒｆｌ。
腹板厚度０号～ｌｌ号节段采用８０ｃｍ，１２号～１３号节段由８０ｃｍ渐变至６０ｃｍ，１４号～２２号节段采用６０ｃｍ，边跨现浇２３号段由６０ｃｍ渐变至８０ｃｍ。
刚构悬臂部分箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按１．６５次抛物线渐变。
箱梁采用Ｃ６０混凝土。
桥墩采用双薄壁墩，墩身与箱梁固结，墩壁厚１４０ｃｍ，墩身横桥向宽度为７００ｃｒｎ，端头做成圆端，采用Ｃ４０混凝土。
２。
２计算模型
运用Ｍｉｄａｓ／ｃｉｖｉｌ软件建立６个模型，除边中跨比不同外，其他参数均相同。
每个模型由１９７个节点、１９０个单元、７２个截面组成。
计算荷载包括梁自重、预应力、二期恒载、车道荷载、考虑温度变化及墩的不均匀沉降，实际分析时采用荷载为主梁自重、车辆荷载以及一个组合荷载。
计算模型见图３。
图３计算模型
２．２．１工况
在参考国内外边中跨比取值经验的基础上，选取具有代表性的６个工况，工况１～６分别对应Ｌ边／Ｌ，为０．５０６、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．８。
中跨跨径不变，通过调整边跨长度来改变边中跨比。
２．２．２荷载
计算结果中荷载主要考虑自重、车辆荷载。
车辆荷载为公路一Ｉ级荷载，单向２车道，车道分别位于距顶板中轴线３．５ｉＴＩ处两侧。
二期恒载为３３．３ｋＮ／ｍ。
混凝土、钢绞线等材料设计参数以及车辆荷载等相关参数取值均参照规范口。
４］。
３计算结果
３．１自重作用下
３．１．１应力
自重作用下，随着边中跨比的增大，对应原模型边跨跨中截面上缘由压应力转为拉应力，截面下缘由拉应力转为压应力，上、下缘应力随边中跨比值的增大呈指数增长；边跨根部、中跨根部以及中跨Ｌ／４截面上、下缘的应力均随着边中跨比比值的增大而增大，３个截面中，边跨根部截面应力增加幅度最大，且应力绝对值也最大；中跨跨中截面应力随着边中跨比的增大而减小。
可见，增大边中跨比值，有利于减小中跨跨中应力，同时会增加根部截面、中跨１．／４截面应力，尤其会增大边跨根部截面应力。
３．１．２变形
自重作用下，随着边中跨比的增加，原模型边跨跨中以及边跨根部截面挠度会迅速增加，尤其是边跨跨中截面，此截面边中跨比为０．８时的挠度是边中跨比为０．５０６时的１２倍。
中跨根部、中跨Ｌ／４、中跨Ｌ／２截面挠度随着边中跨比值的增加而减小。
可见，增加边中跨比对减小跨中截面挠度有利，但会迅速增加边跨截面尤其是边跨跨中截面的挠度。
３．１．３薄壁墩反力
自重作用下，随着边中跨比的增加，边墩支反力会缓慢增加，主墩靠近边跨的支反力会迅速增加，而主墩靠近中跨的支反力会迅速减小。
在边中跨比接近０．７时，靠近边跨主墩和靠近主跨主墩支反力非常接近。
３．２车道荷载作用下
３．２．１应力
车道荷载作用下，随着边中跨比的增加，边跨跨中截面上缘拉应力、下缘压应力先减后增，上缘压应力、下缘拉应力则逐渐减小，此截面上、下缘应力绝对值都不大。
边跨根部截面上缘主要受拉、下缘主要受压，上缘拉应力、下缘压应力随边中跨比值的增加而增加，最大拉应力为１．３４ＭＰａ，最大压应力为１．４２ＭＰａ。
中跨根部截面上
缘主要受拉，下缘主要受压，上缘拉应力、下缘压。