某连续刚构大桥中跨合拢前顶推力计算
大跨径连续刚构桥合拢顶推力优化方法
大跨径连续刚构桥合拢顶推力优化方法摘要：合拢顶推力对于大跨径连续刚构桥的合拢施工、成桥受力、主墩变形具有重要的调控作用。
本文基于设置连续刚构桥合拢顶推力的重要作用，提出了优化合拢顶推力的控制参数、控制目标及原则。
以具体工程为例，详细计算了设计合拢顶推力；并根据假设场景，进行了合拢顶推力调整计算；计算结果可靠，验证了本文合拢顶推力优化方法的准确性。
关键词：连续刚构桥；顶推力；优化；位移Closure Jacking Force Optimization Method of Long-span Continuous Rigid Frame BridgeWU Di，SONG De-yaAbstract：Closure jacking force of long-span continuous rigid frame bridge has an important regulatory role for closure construction，stress of completed bridge and main bridge piers deformation.This article is based on the important role of closure jacking force of long-span continuous rigid frame bridge，putting forward the control parameters，control objectives and principles of optimization method.In the case of specific project，calculate the designed closure jacking force.And according to the what-if scenarios，calculate the adjusted closure jacking force.The result of calculation is reliable，verifying the accuracy of optimization method of closure jacking force in this paper.Keywords：continuous rigid frame bridge；jacking force；optimization；displacement1.简介随着中国桥梁的大规模建设，连续刚构桥由于其优越的受力性能，良好行车舒适性，整体刚度大，造价低，施工技术成熟等优点被广泛的采用。
连续刚构大桥中跨合拢前顶推力计算
毛坯子大桥主桥中跨合拢段顶推力计算预应力砼连续刚构桥在完成体系转换后，后期砼收缩徐变与降温效应相组合使两墩之间主梁有缩短得趋势，迫使墩顶向跨中方向发生位移，墩顶、墩底产生较大得弯矩，同时主梁受到砼纤维限制，在结构内部产生拉应力，对结构造成危害。
因此，在边跨合拢后、中跨合拢前对中跨悬臂端部施加一个水平推力，使桥墩产生一个预偏位来抵抗上述位移，有利于桥梁后期受力，增加结构得安全度。
为此，监控组根据设计图纸要求，通过建立有限元模型，计算分析确定合拢顶推力值。
一墩顶偏位与顶推力关系在结构有限元计算模型（图1）中，需在最大悬臂工况下（即中跨合拢前）对悬臂端施加纵向得水平推力P，来消除各墩顶产生得水平偏位。
图1 毛坯子大桥主桥有限元模型在最大悬臂端分别施加0KN、100kN、200kN 、300kN得顶推力,两个主墩墩身对应在0#块中心得节点（25号、71号节点）处得水平位移见表1。
表1 不同顶推力作用下主墩对应节点水平位移（mm）（合拢温差为0）节点25 71顶推力0KN 4、10 -2、89100KN -0、01 1、04200KN -4、26 5、11300KN -8、60 9、26 从表1中可以瞧出，控制截面节点得水平位移变化基本与顶推力呈线性变化，即每增加100KN得顶推力，8#墩对应0#块中心处水平偏位为4、2mm，9#墩对应0#块中心处水平偏位为4、1mm。
有了上述节点位移量与顶推力得关系，即可开展顶推力优化计算与温度影响得分析。
二顶推力计算2、1 收缩徐变对顶推力得影响在确定桥梁在运营一段时间后因收缩徐变影响所需得实际顶推量时，我们需要考虑以下两个因素：（1）理论上得顶推量为长期收缩徐变后得累积纵向水平位移，结构有限元模型就是对桥梁结构理想状态得模拟，而实际桥梁结构得边跨支座位移肯定会受到摩阻力得影响。
（2）从成桥到收缩徐变完成需要很长时间，若预先顶推100% 收缩徐变效应值，这样结构在合龙完成后在运营阶段将会带有由于顶推作用而引起得反向过大位移，并且在这期间还有活荷载得作用，这对运营阶段得桥墩产生很大得不利弯矩，更有可能引起开裂。
连续刚构桥的顶推力计算浅析
连续刚构桥的顶推力计算浅析0 引言随着我国交通事业的迅速发展，我国桥梁事业得到了迅猛发展，连续刚构体系桥梁因跨越能力大、能很好地适应高山地区地形的特点，越来越受桥梁设计者的青睐。
连续刚构桥是一种兼具连续桥梁和T型钢构桥优势的桥梁，不论是从它的建造过程还是行车平稳性甚至是跨径上都远远超越了傳统的桥梁设计。
基于连续刚构桥的种种优势，连续刚构桥已经逐渐成为近年使用最多的梁式桥。
悬臂浇筑是近年来常用的桥梁施工方法，尤其在桥梁合龙时，它是桥梁体系进行转换的必由之路。
由于其混凝土从浇筑到预应力的施加，实现真正的“合龙”期间，昼夜温差的影响、新浇混凝土的早期收缩、收缩徐变等因素，都会在结构中产生变形、引起内力，所以必须采取合理的措施，确保桥梁顺利合龙。
1 工程概况赶水大桥为S204线万盛至綦江梨园坝段二级公路改建工程中的控制性工程，位于重庆市綦江区赶水镇，跨越綦河。
赶水大桥为预应力混凝土连续刚构桥，其跨径布设为68+120+68米。
桥墩采用双肋式柔性薄壁墩，两肋间净距4米，墩身横桥向宽度与主桥梁箱底板同宽，1#墩、2#墩墩身高分别为35.5m、37m。
箱梁跨中梁高2.8米（箱中心），墩顶根部梁高7.5米，箱高以1.75次抛物线变化。
箱梁顶宽21.5m，底宽11.5m，箱梁两侧悬臂板长度均为5m。
箱梁底板厚从箱梁根部截面的90cm厚渐变至跨中及边跨支点截面的35cm厚，按2.0次抛物线变化。
箱梁腹板厚度采用60、70厘米两个级别变化，主梁零号块腹板厚度为100cm。
桥梁箱梁共11道横隔板，分别在两主墩墩顶各设两道横隔板，边跨梁端各设一道横隔板，1/4跨位置各设置一道。
此外，在桥梁中跨合拢段（跨中）设置一道50cm厚横隔板。
箱梁悬臂浇筑梁段长度共划分为3.0 米和4.0米两种。
全桥合计共有3个合拢段，即1个中跨合拢段两个边跨合拢段，合拢段长度均为2米，每个边跨现浇段长2.84米。
桥梁箱梁设置三向预应力，即箱梁纵向预应力、箱梁顶、底板横向预应力以及箱梁竖向预应力。
某连续刚构大桥中跨合拢前顶推力计算
毛坯子大桥主桥中跨合拢段顶推力计算预应力砼连续刚构桥在完成体系转换后，后期砼收缩徐变与降温效应相组合使两墩之间主梁有缩短的趋势，迫使墩顶向跨中方向发生位移，墩顶、墩底产生较大的弯矩，同时主梁受到砼纤维限制，在结构内部产生拉应力，对结构造成危害。
因此，在边跨合拢后、中跨合拢前对中跨悬臂端部施加一个水平推力，使桥墩产生一个预偏位来抵抗上述位移，有利于桥梁后期受力，增加结构的安全度。
为此，监控组根据设计图纸要求，通过建立有限元模型，计算分析确定合拢顶推力值。
一墩顶偏位与顶推力关系在结构有限元计算模型（图1）中，需在最大悬臂工况下（即中跨合拢前）对悬臂端施加纵向的水平推力P，来消除各墩顶产生的水平偏位。
图1 毛坯子大桥主桥有限元模型在最大悬臂端分别施加0KN、100kN、200kN 、300kN的顶推力,两个主墩墩身对应在0#块中心的节点（25号、71号节点）处的水平位移见表1。
表1 不同顶推力作用下主墩对应节点水平位移（mm）（合拢温差为0）节点2571顶推力0KN100KN200KN300KN从表1中可以看出，控制截面节点的水平位移变化基本与顶推力呈线性变化，即每增加100KN的顶推力，8#墩对应0#块中心处水平偏位为，9#墩对应0#块中心处水平偏位为。
有了上述节点位移量与顶推力的关系，即可开展顶推力优化计算和温度影响的分析。
二顶推力计算收缩徐变对顶推力的影响在确定桥梁在运营一段时间后因收缩徐变影响所需的实际顶推量时，我们需要考虑以下两个因素：（1）理论上的顶推量为长期收缩徐变后的累积纵向水平位移，结构有限元模型是对桥梁结构理想状态的模拟，而实际桥梁结构的边跨支座位移肯定会受到摩阻力的影响。
（2）从成桥到收缩徐变完成需要很长时间，若预先顶推100% 收缩徐变效应值，这样结构在合龙完成后在运营阶段将会带有由于顶推作用而引起的反向过大位移，并且在这期间还有活荷载的作用，这对运营阶段的桥墩产生很大的不利弯矩，更有可能引起开裂。
例析高墩大跨连续刚构桥合拢顶推力确定
例析高墩大跨连续刚构桥合拢顶推力确定0 引言由于连续刚构能明显降低结构高度而且具有外形美观、整体性能好等显著优点，在桥梁工程中被广泛采用。
但是，由于混凝土收缩、徐变、温度变化等都会对结构产生一定的附加内力，特别是对温度的敏感程度较高，在合龙段施工过程中，合龙时的实际温度同设计温度可能会有偏差，该温差将会使梁体产生位移，引起主墩产生水平偏位，产生二次应力。
同样，后期的收缩徐变也会使梁体产生竖向挠度和水平位移以及附加内力，造成主墩的偏位，影响了桥梁的美观和行车的舒适性，同时对主墩的受力产生不利影响。
对高墩大跨连续刚构桥，顶推力的大小与水平位移量有关。
本文以某在建连续刚构桥为研究对象，开展了高墩连续刚构桥合龙顶推力确定的探索。
1 工程背景某在建连续刚构桥全长372m，桥跨布置为96m+180m+96m。
上部箱梁为变截面单箱单室断面，采用纵向、横向和竖向三向预应力体系。
从悬臂端到0 号块根部箱梁高度和底板厚度均按1.8 次抛物线变化。
主墩由双肢薄壁墩+箱墩组成，薄壁墩为矩形空心截面，双肢薄壁墩之间设一道系梁，墩身上部端与箱梁0号梁段固接，下部端箱墩固结，箱墩下部与承台固结。
墩高分别为146m、142.1m。
本桥采用悬臂浇筑施工，0#块在临时支架上进行浇筑，1～20#节段利用挂篮悬臂浇筑，而后进行边跨、中跨合龙。
结构分析采用MIDAS—CIVIL 有限元程序，计算采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JT G D62- 2004）。
全桥共划分196个单元，200个节点。
其中上部结构单元106 个，桥墩单元90 个，墩顶节点与对应箱梁节点刚性连接。
全桥共划分53个施工阶段。
2 顶推的作用通过理论计算及工程实际应用可知，改善因长期荷载作用下混凝土收缩、徐变及温度效应对连续刚构桥墩柱受力及变位产生的不利影响是顶推力设计的首要目的。
连续刚构桥可以使用千斤顶改善合龙段受力情况，一般只在中跨合龙时适当使用，其主要作用是：首先，改善温度对合龙的影响。
大跨度连续刚构合龙顶推效应分析
大跨度连续刚构合龙顶推效应分析摘要：以龙藏沟特大桥为例，介绍了连续刚构桥合龙顶推力的计算及对成桥状态的有利影响。
关键词：连续刚构桥；合龙；顶推力1 引言连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥，其综合了T型刚构桥在悬臂施工中保持体系平衡的特点，又吸收了连续梁桥在整体受力上能承受正负弯矩的优点，所以在工程实践中得到了广泛应用。
连续刚构桥一般应用于大跨度桥梁，由于整个结构属于多次超静定结构，因而由预加应力、混凝土收缩徐变和温度变化所引起的结构纵向位移将在体系中产生较大的次内力，对箱梁及主墩的受力产生不利影响。
在合龙的施工过程中，合龙时的实际温度同设计温度可能会有偏差，此温差也会使梁体产生位移，引起主墩偏位，产生次内力。
为了消除上述的不利影响，可以在连续刚构桥梁进行跨中合龙时，对梁体施加一个朝向桥台的水平推力，使桥墩产生一个预偏位来抵抗结构由于收缩徐变、合龙温差等引起的不利影响，改善箱梁应力，并能有效减小桥墩根部弯矩，改善桥墩受力。
2 工程简介2.1 工程背景龙藏沟特大桥为张掖至河南公路同仁至多福屯段公路工程拟建的特大桥。
桥长1467m，全桥共9联，5×40+（67+125+67）+4×40+3×40+3×（4×40）+2×（3×40），第2联采用预应力连续刚构结构型式，本文以龙藏沟特大桥的第二联进行合龙顶推效应分析。
2.2 桥梁结构参数上部结构为单箱单室直腹板预应力混凝土箱梁。
箱梁顶宽10m，底宽6m，悬臂长度2m。
合拢段中心梁高2.6m，顶板厚度0.28m，底板厚度0.32m。
0号块根部梁高7.6m，顶板厚度0.28m，底板厚度1m。
箱梁梁高、底板厚自根部至跨中按1.8次抛物线变化。
刚构墩为实体双薄壁墩，墩高分别为83m、73m。
本桥采用悬臂施工，共15个悬臂现浇段。
箱梁和桥墩均采用C50混凝土，预应力筋采用低松弛高强度钢绞线，单根钢绞线直径Φj=15.2mm，钢绞线面积139mm2，fpk=1860MPa，弹性模量EP=1.95×105MPa。
分析连续刚构桥合龙段顶推力设计要点
分析连续刚构桥合龙段顶推力设计要点发表时间：2018-05-28T10:39:44.653Z 来源：《基层建设》2018年第8期作者：王明明[导读] 摘要：针对某连续刚构桥实际情况，拟定两套合龙顶推力方案，采用有限元法对不同方案的顶推力施加效果进行分析对比，最后得出第二套方案更为优化，可作为实际工程的首选方案。
身份证号码：37052319841203xxxx摘要：针对某连续刚构桥实际情况，拟定两套合龙顶推力方案，采用有限元法对不同方案的顶推力施加效果进行分析对比，最后得出第二套方案更为优化，可作为实际工程的首选方案。
关键词：连续刚构桥；合龙；顶推力连续刚构桥具有外观良好、施工简单和整体性好等优势，在当前的高速公路工程建设中使用广泛。
但刚构桥在合龙以后，由于存在收缩、徐变的效应，易使主梁变形或墩身发生水平方向的位移，导致桥墩整体应力变大。
对此，需在合龙以前施加一定顶推力来改善受力。
1工程概况某特大刚构桥总长1791m，其主桥跨径为66m+120m+120m+120m+120m+120m+120m+66m，采用连续刚构形式。
主桥分左、右两幅，主梁为单箱单室箱形截面，主梁高度与底板厚度变化均符合二次抛物线。
T构根部与跨中梁高分别为700cm、310cm。
顶、底板宽度分别为1200cm和650cm。
每个T构均分18段进行浇筑，其中，0#段总长1300cm，1#-3#长250cm，4#-11#长300cm，12#-17#长350cm；边跨长度为500cm；中、边跨的合龙段长度均为200cm。
在22#-28#墩之间共有7个T构，采用对称悬臂法进行现浇施工，边跨采用吊架进行浇筑施工，长度500cm。
其中，22#-28#为主墩，采用变截面空心墩形式。
墩两肢的中心间距为700cm，墩壁厚度为60cm，墩顶尺寸350 cm×700cm，中部尺寸300 cm×700cm。
根据工程实际情况，现确定以下两套合龙方案：第一，（1）采用吊架进行施工，对21#-22#以及28#-29#墩边跨进行合龙；（2）向24#-25#以及25#-26#主墩施加一定顶推力，设为X1，同时进行合龙；（3）向23#-24#以及26#-27#主墩施加一定顶推力，设为X2，同时进行合龙；（4）向22#-23#以及27#-28#主墩施加一定顶推力，设为X3，同视进行合龙，至此即可形成整体刚构桥。
连续刚构桥顶推力实用计算方法探讨
连续刚构桥顶推力实用计算方法探讨作者：侯照保于洋来源：《建筑工程技术与设计》2015年第17期摘要：合理确定中跨合龙时的水平顶推力是控制连续刚构桥施工质量的关键因素。
顶推力计算值主要有两部分组成：1、克服成桥初期到成桥后期收缩徐变效应所需的理论计算值；2、克服实际合龙温度与设计合拢温度的温差效应所需的理论计算值。
本文以赶水大桥为工程背景，这里实际合龙温度与设计合龙温度基本一致，所以就不再考虑温差效应了，主要介绍连续刚构桥克服成桥后期收缩徐变效应的顶推力实用计算方法。
关键词：连续刚构桥；合拢；顶推力；桥墩0 引言随着我国交通事业的迅速发展，我国桥梁事业得到了迅猛发展，连续刚构体系桥梁因跨越能力大、能很好地适应高山地区地形的特点，越来越受桥梁设计者的青睐。
连续刚构桥是一种兼具连续桥梁和T型钢构桥优势的桥梁，不论是从它的建造过程还是行车平稳性甚至是跨径上都远远超越了传统的桥梁设计。
基于连续刚构桥的种种优势，连续刚构桥已经逐渐成为近年使用最多的梁式桥。
悬臂浇筑是近年来常用的桥梁施工方法，尤其在桥梁合龙时，它是桥梁体系进行转换的必由之路。
由于其混凝土从浇筑到预应力的施加，实现真正的“合龙”期间，昼夜温差的影响、新浇混凝土的早期收缩、收缩徐变等因素，都会在结构中产生变形、引起内力，所以必须采取合理的措施，确保桥梁顺利合龙。
1 工程概况赶水大桥为S204线万盛至綦江梨园坝段二级公路改建工程中的控制性工程，位于重庆市綦江区赶水镇，跨越綦河。
赶水大桥为预应力混凝土连续刚构桥，其跨径布设为68+120+68米。
桥墩采用双肋式柔性薄壁墩，两肋间净距4米，墩身横桥向宽度与主桥梁箱底板同宽，1#墩、2#墩墩身高分别为35.5m、37m。
箱梁跨中梁高2.8米（箱中心），墩顶根部梁高7.5米，箱高以1.75次抛物线变化。
箱梁顶宽21.5m，底宽11.5m，箱梁两侧悬臂板长度均为5m。
箱梁底板厚从箱梁根部截面的90cm厚渐变至跨中及边跨支点截面的35cm厚，按2.0次抛物线变化。
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毛坯子大桥主桥中跨合拢段顶推力计算预应力砼连续刚构桥在完成体系转换后，后期砼收缩徐变与降温效应相组合使两墩之间主梁有缩短的趋势，迫使墩顶向跨中方向发生位移，墩顶、墩底产生较大的弯矩，同时主梁受到砼纤维限制，在结构内部产生拉应力，对结构造成危害。
因此，在边跨合拢后、中跨合拢前对中跨悬臂端部施加一个水平推力，使桥墩产生一个预偏位来抵抗上述位移，有利于桥梁后期受力，增加结构的安全度。
为此，监控组根据设计图纸要求，通过建立有限元模型，计算分析确定合拢顶推力值。
一墩顶偏位与顶推力关系
在结构有限元计算模型（图1）中，需在最大悬臂工况下（即中跨合拢前）对悬臂端施加纵向的水平推力P，来消除各墩顶产生的水平偏位。
图1 毛坯子大桥主桥有限元模型
在最大悬臂端分别施加0KN、100kN、200kN 、300kN的顶推力,两个主墩墩身对应在0#块中心的节点（25号、71号节点）处的水平位移见表1。
表1 不同顶推力作用下主墩对应节点水平位移（mm）（合拢温差为0）
节点
25 71
顶推力
0KN 4.10 -2.89
100KN -0.01 1.04
200KN -4.26 5.11
300KN -8.60 9.26 从表1中可以看出，控制截面节点的水平位移变化基本与顶推力呈线性变化，即每增加100KN的顶推力，8#墩对应0#块中心处水平偏位为4.2mm，9#墩对应0#
块中心处水平偏位为4.1mm。
有了上述节点位移量与顶推力的关系，即可开展顶推力优化计算和温度影响的分析。
二顶推力计算
2.1 收缩徐变对顶推力的影响
在确定桥梁在运营一段时间后因收缩徐变影响所需的实际顶推量时，我们需要考虑以下两个因素：
（1）理论上的顶推量为长期收缩徐变后的累积纵向水平位移，结构有限元模型是对桥梁结构理想状态的模拟，而实际桥梁结构的边跨支座位移肯定会受到摩阻力的影响。
（2）从成桥到收缩徐变完成需要很长时间，若预先顶推100% 收缩徐变效应值，这样结构在合龙完成后在运营阶段将会带有由于顶推作用而引起的反向过大位移，并且在这期间还有活荷载的作用，这对运营阶段的桥墩产生很大的不利弯矩，更有可能引起开裂。
另外双薄壁墩一般采用柔性墩，设计上原本就容许有一定的纵向位移。
根据工程经验一般只需预顶实际收缩徐变量的60%。
考虑桥梁运营十年后，主墩对应0#块中心处节点位移如表2所示。
表2 桥梁运营十年后对应节点水平位移（mm）(未顶推，合拢温差为0)
在顶推力Pi 作用下, 各节点的水平位移量可按式(1) 计算:
δi =δ1-i×P i(1)
δi =60%*δ10(2)
即P i=δi/δ1-i (3)
式中:δi 为各节点顶推产生的水平位移；δ1-i为单位顶推力作用下各节点水平位移；P i为顶推力；δ10为桥梁运营十年后节点累计水平位移。
通过表1，表2及公式（3）,可计算出:
P25=δ25/δ1-25=-21.87×0.6/0.042=-313KN；
P71=δ71/δ1-71=20.54×0.6/0.041=301KN；
中跨合拢前对两悬臂端顶推时，为了便于施工，两个中跨合拢段的顶推力应保持相等，即|P25|= P71。
因此顶推力P=(|P25|+ P71)/2=307KN。
2.2 温度对顶推力的影响
现实条件下，实际合拢温度往往与设计合拢温度有一定差值，由于桥梁合拢后升温较降温对结构受力有利，故尽量选择低温合拢。
为了分析在设计温度合拢后降温对结构的不利影响，计算了10个降温值对主墩对应0#块中心节点水平位移的影响，结果见表3。
表3 合拢后降温作用下对应节点水平位移（mm）
由表3可以看出，温度变化与各节点水平位移成线形比例关系,因此若合拢温度与设计温度温差不为零，就要使各节点产生水平位移，就必须采取预顶推的方法来消除合拢温差产生的效应。
由合拢温差产生的合拢变形需优化的顶推力为:
P iΔT =ΔT×δ
iΔT
÷δ
1-i
（4）
式中: P
iΔT
为因合拢温差各节点所需调整的顶推力( kN)；
ΔT为设计合拢温度与实际合拢温度的差值( ℃) ；
δi
ΔT
为升温或降温1℃各节点的水平位移(mm)（结构降温效应与升温效应相反）；
δ
1-i
为单位水平顶推力作用下各节点水平位移。
由表3及公式（4）得出
P
25ΔT =ΔT×δ
25ΔT
÷δ
1-25
=0.58×ΔT/0.042=13.8ΔT
P
71ΔT =ΔT×δ
71ΔT
÷δ
1-71
=0.59×ΔT/0.041=14.4ΔT
为方便施工，两个中跨合拢段的顶推力应保持相等，即|P
25ΔT |=|P
71ΔT
|，顶推力
P ΔT =( P
25ΔT
+P
71ΔT
)/2=14.1ΔT。
2.3 最终合拢顶推力计算
综合考虑到体系转换，混凝土收缩徐变及合拢温度等影响因素，最终顶推力计算公式为：
P i顶推= P i±P iΔT（5）
依照设计图纸，设计合拢温度为18°C，毛坯子大桥主桥合拢时间暂定为7、8月份。
根据实际合拢温度顶推力由下表所示：
毛坯子大桥施工监控组
2015年03月13日。