大跨徑鐵路剛構(gòu)‐連續(xù)組合梁橋靜動力分析

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074）

大跨徑鐵路剛構(gòu)‐連續(xù)組合梁橋靜動力分析

方傳俊

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074）

本文通過鐵路大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋與連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的靜動力對比分析，結(jié)合模型試驗，探討剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋的力學(xué)特性和使用性能，對于完善大跨徑剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋的設(shè)計理論、確保結(jié)構(gòu)安全、設(shè)計合理及指導(dǎo)工程施工方面具有重要參考價值。

鐵路剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋；靜力分析；預(yù)應(yīng)力混凝土；模型試驗

1.概述

連續(xù)梁橋在結(jié)構(gòu)體系上可分為連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋和剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋等，這些橋型受力相近，但在使用上各有特色。

連續(xù)梁橋除兩端外無伸縮縫，有利于行車，但需墩梁臨時固結(jié)和體系轉(zhuǎn)換，需設(shè)大噸位盆式支座，費用高，養(yǎng)護(hù)工作量大。

連續(xù)剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)，利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、徐變和溫度變化所產(chǎn)生的位移。它保持了連續(xù)梁的優(yōu)點，同時墩梁固結(jié)節(jié)省支座費用，并改善了水平荷載下結(jié)構(gòu)的受力性能。但是在聯(lián)長的增大，在溫度、混凝土收縮徐變等荷載的作用下，墩頂和主梁將產(chǎn)生很大的順橋向水平和轉(zhuǎn)角位移，墩頂位移也隨之增加，并產(chǎn)生不可忽視的附加彎矩，因此，多跨一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)橋難以突破聯(lián)長的限制[2]。

連續(xù)-剛構(gòu)組合梁橋是連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)合體，通常是在一連連續(xù)梁的中部采用墩梁固結(jié)的剛構(gòu)，邊部設(shè)置支座的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋兼顧了連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)點而揚棄了各自的缺點，在結(jié)構(gòu)受力、使用性能等方面具有一定的優(yōu)越性[3]。

2.結(jié)構(gòu)體系靜力分析

2.1實例介紹

本文通過剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋與連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋的實例對比分析，并結(jié)合模型試驗來探討剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋的靜力特性和使用性能。該橋主橋上部為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)-連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主跨為:70+120+70=260m,單幅凈寬14m，設(shè)計荷載為列車中-活載，箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用掛籃懸臂澆筑。

2.2結(jié)構(gòu)體系對比分析

維持主跨規(guī)模不變，探討剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋的整體受力特點，對剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋、連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行對比分析。

（1）參照該橋的結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造尺寸，分別計算三種橋型在恒載、活載和溫度變化等荷載作用下，該橋梁控制截面的內(nèi)力。

（2）計算內(nèi)容。主要包括內(nèi)力和位移。內(nèi)力有結(jié)果自重、二期恒載、中-活載及均勻升溫、均勻降溫時結(jié)構(gòu)控制截面的M,N,Q。

（3）內(nèi)力對比。在不同體系的內(nèi)力分析中，采用了兩種內(nèi)力組合，其中組合一為自重、二期恒載與中-活載的組合；組合二為自重、中-活載及溫度變化的內(nèi)力組合[4]。

2.3內(nèi)力對比分析結(jié)論通過以上三種結(jié)構(gòu)體系在不同荷載工況下的內(nèi)力對比，可以得到以下結(jié)論：（1）上部結(jié)構(gòu)彎矩：連續(xù)梁橋的跨中彎矩較大，連續(xù)剛構(gòu)橋的支點彎矩較大，剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋居中。

（2）下部結(jié)構(gòu)彎矩：設(shè)雙支座的橋頂部位彎矩比固結(jié)的墩頂部位彎矩大3~4倍。在樁頂部位，固結(jié)墩比雙支座墩要打10倍以上。

（3）軸力：連續(xù)剛構(gòu)橋主梁部分受軸力的影響大一些；連續(xù)梁橋下部結(jié)構(gòu)受軸力的影響大一些。

（4）剪力:主梁正彎矩控制截面的剪力，三種不同結(jié)構(gòu)體系相差不大；連續(xù)剛構(gòu)橋下部結(jié)構(gòu)的剪力要大一些。

（5）總之，三種橋型結(jié)構(gòu)體系分析中，無論彎矩、剪力和軸力，總體上說，剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋比連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋要略小一些。

3.結(jié)構(gòu)體系動力特性

主要分析了連續(xù)梁橋（橋型一）、連續(xù)剛構(gòu)橋（橋型二）和剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋（橋型三）三種橋型的動力特性。計算了三種橋型前200階振型，下表列出前10種動力特性的描述。

3.1各橋型動力特性描述

從上表可看出三種橋型的前五階振型相同；第六階振型橋型二和橋型三一致，都為三階正對稱側(cè)彎，橋型一出現(xiàn)了一階反對稱豎彎；第七階振型三種橋型一致；第八階振型橋型二為四階正對稱側(cè)彎，橋型一、三分別提前出現(xiàn)了一階反、正對稱豎彎；第九階振型橋型二為一階反對稱豎彎，橋型一、三為四階正對稱側(cè)彎；第十階振型橋型二、三為一階正對稱豎彎，橋型一出現(xiàn)了二階反對稱豎彎。以上說明，隨著墩梁固結(jié)被墩梁支座連接所替代，豎彎振型提前出現(xiàn)。同時，各階振型對應(yīng)的頻率逐步降低，說明結(jié)構(gòu)的整體剛度在下降，特別是豎向剛度下降更快。

4 結(jié)論

4.1綜合分析結(jié)論

（1）剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋的主梁彎矩比連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋都要小，其中連續(xù)梁橋跨中彎矩大些，連續(xù)剛構(gòu)橋支點彎矩大些；在下部結(jié)構(gòu)的受力中，設(shè)雙支座的墩頂截面比墩梁固結(jié)的墩頂截面的彎矩要大很多，相反，墩底截面的彎矩墩梁固結(jié)要大一些。

（2）在同等荷載作用下，剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋產(chǎn)生的位移介于連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋之間。總之，剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋在結(jié)構(gòu)受力及使用性能等方面都優(yōu)于連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋。

（3）隨著墩梁固結(jié)數(shù)的減少，結(jié)構(gòu)的豎向彎曲頻率迅速減小，豎向彎曲振型提前出現(xiàn)。

[1]王文濤.剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]鞏春領(lǐng)，肖汝誠.大跨徑剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋整體受力分析與探討[J].結(jié)構(gòu)工程師，2004.

[3]肖汝誠.橋梁結(jié)構(gòu)分析及程序系統(tǒng)[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]柯亮亮.剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋結(jié)構(gòu)分析[J].長安大學(xué)，2006.

U45

B

1007-6344（2017）06-0052-01

方傳?。?993-），男（漢族），江西贛州，重慶交通大學(xué)，研究生，大跨徑橋梁設(shè)計理論