广东省交通规划设计研究院股份有限公司 广东省广州市 510507
摘要：连续刚构桥因造型简单大方，施工工艺成熟，造价相对较低,而被广泛应用于主跨300m以内的混凝土梁桥中。文中结合黄社大桥的工程背景，阐述了非对称连续刚构桥的设计比选与特点，为同类型桥梁设计提供参考。
关键词：连续刚构；双肢墩；非对称；设计
引言
随着预应力技术的发展，大跨径梁桥普遍采用预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥两种结构，由于后者不需进行施工过程体系转换、跨越能力更大以及不需设置支座而减少了养护工作量等突出优点，而在实际工程中广泛应用。
工程概述
黄社大桥位于广东省道223线的一级景观公路，跨越梅江，主桥跨径布置为(60+95+150+90)m非对称连续刚构，造型简单大方，桥墩采用双薄壁实心墩。为整条线路的控制工程。
主要技术指标
1、公路等级：一级路。
2、设计速度：80km/h。
3、桥梁设计荷载：公路－I级。
4、设计洪水位：61.02m。
5、地震动峰值加速度：0.1g。
6、通航等级：规划III级航道。
总体布置
本桥桥位跨越梅江和隆文河，为规划III级航道，桥轴线与梅江水流交角约90°，与隆文河交角约52°。梅江水面宽度约240m。抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.10g。根据水利和通航单位意见，将主桥90+150+90m预应力混凝土连续刚构桥调整为60+95+150+90m 非对称连续刚构桥，并通过了水利防洪、通航论证的评审会。总体布置见图1。
总体桥型布置图
主梁设计
主桥按双向4车道设计，箱梁顶宽为21.5 m,底宽为14m，采用单箱双室截面。0号块根部梁高为9 m，跨中梁高为3.8 m，腹板厚度分别为80cm、65cm、50cm，底板厚度由端部的32cm按二次抛物线变化至根部的110cm。0#块采用双空腔配置横向预应力。箱梁采用三向预应力结构，按部分预应力A类构件设计。边跨与次边跨的边中跨比较大，小桩号边跨、次边跨以及大桩号侧边跨端部附近的梁段采用现浇段等高梁，辅助墩顶设置球形钢支座。根据计算，单侧增设小边跨，对上部结构内力分配影响不大，对第二孔正弯矩有减小。
桥墩比选
连续刚构桥墩的水平抗推刚度较大，主梁的预应力张拉、收缩、徐变、温度变化等因素所引起的变形受到桥墩的约束后，将会在主梁内产生较大的次拉力，并对桥墩也产生较大的水平推力，从而会在结构混凝土上产生裂缝，降低结构的使用功能。相反地，大跨连续刚构桥在横桥向的约束弱则桥梁在横向不平衡荷载或风载作用下，易产生扭曲、变位。连续刚构桥的桥墩不仅应满足施工、使用等各阶段支承上部结构重量和稳定性等方面的要求，而且其柔度应适应由温度变化、混凝土收缩徐变及制动力等因素引起的水平位移，尽量减小这些因素对结构产生的次内力。因此考虑不同墩身截面形式，对结构内力、施工和成桥运营阶段的稳定性进行分析研究，具有一定的工程指导意义。
目前常用的桥墩形式有矩形和箱型截面的单薄壁墩、双薄壁墩。为了选取合适的墩型，本桥取三种墩身截面进行对比计算。由于本桥通航水位较高，考虑双肢实心墩的刚度较小，对双肢墩是否系梁进行对比计算。
表1 稳定分析对比表
采用桥梁专用有限元计算软件MIDAS/civil 2015计算其各阶段的稳定系数。得到结论：
墩高不高的情况下，双肢薄壁空心墩的稳定性比双肢实心墩好，增设系梁后实心墩的稳定性显著提高，但设置系梁处的局部受力较为复杂。
单肢薄壁墩与双肢薄壁墩相比,单薄壁墩的抗扭性能好,抗推能力强，双肢薄壁墩，墩身允许的水平位移较大，但随着墩身高度的增加，双薄壁墩柔度增强，纵向变形大使桥梁偏于不安全。
根据上述计算结果，本桥墩高不高，采用双肢实心墩是较好选择。且双肢保持一定的距离，构成较大的整体抗弯刚度，可减小主梁墩顶负弯矩，使结构内力分配更加合理。墩高不高的情况下，采用双肢墩避免了敦实厚重感，增加桥梁美感。
本桥主墩墩身采用双薄壁实心墩，墩宽14m，厚2.0m；主墩基础采用8根D280群桩基础，辅助墩采用板式实心墩，墩宽14m，厚2.0m；过渡墩采用双柱板式空心墩，厚2.0m。
由于桥跨不对称，两个主墩受力不同，边跨合拢后，内力分配不均匀，小桩号侧主墩弯矩较小，但差异在10%以内。各荷载工况下，两侧主墩受力差异并不大，两侧过渡墩的内力差异较大。
结束语：
1 横系梁对结构的稳定性有较大的影响,设计中可通过增设横系梁来满足结构稳定，既节约材料，又达到稳定的效果。但设置系梁处的局部受力较复杂，因此在保证了稳定的情况下应尽量少设置系梁。
2 墩高较高时，选择空心墩的整体稳定性较好，墩高较矮时，可选择双肢实心墩。
3 结构的内力及变形受主梁跨径不对称程度的影响较大，对于单侧增设小边跨的不对称结构布置对结构受力影响虽呈不对称分别，但影响并不大。
4连续刚构因结构视野通透，行车平顺，养护简单，还能减少大型桥梁支座，并且其墩身固结有利于悬臂施工，无需墩、梁连接形式的体系转换，成为大跨度预应力混凝土桥梁的首选桥型。本文介绍了150m跨非对称连续刚构的设计比选，希望能对类似桥梁结构的设计提供有益的参考。
参考文献：
[1] 李晓蛟 不对称连续刚构桥受力与变形研究， 大连理工大学 2016.6
[2] 蒙昊 预应力混凝土连续刚构桥的概念设计，西南交通大学硕士研究生学位论文 2013.5
[3] 项海帆，肖汝诚，徐利平等 桥梁概念设计[M] 人民交通出版社，2011
[4] 李艳明，王留洋，空心墩和实心墩对连续刚构桥受力影响的比较 [J]铁路标准设计，2005（6）
论文作者:罗霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/29
标签：薄壁论文; 预应力论文; 结构论文; 桥墩论文; 实心论文; 桥梁论文; 内力论文; 《防护工程》2018年第2期论文;