山區(qū)高墩簡(jiǎn)支T梁轉(zhuǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)

楊相展

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

山區(qū)高速公路，橋梁所占比重大，但一般來(lái)講，大跨徑橋梁方案畢竟是少數(shù)，絕大部分還是采用施工方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)。T梁與墩固結(jié)體系橋梁由于具有施工快、行車(chē)舒適、后期養(yǎng)護(hù)少等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在很多實(shí)際工程得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了一些相關(guān)研究。劉昌義在文獻(xiàn)中、謝亞寧等在文獻(xiàn)中對(duì)簡(jiǎn)支T梁轉(zhuǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路和計(jì)算方法進(jìn)行了分析，采用的都是平面桿系計(jì)算模型，只能大致反映出結(jié)構(gòu)的受力性能，未能考慮活載的偏載作用以及復(fù)雜的橫向受力。倪全等在文獻(xiàn)中采用空間模型對(duì)一座6孔25 m、最高墩高29 m的簡(jiǎn)支T梁轉(zhuǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行了分析，選用三種不同結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比分析，得到一些對(duì)設(shè)計(jì)有用的結(jié)論。

本分采用平面模型和空間模型對(duì)一座跨越V型峽谷的7孔40 m、最高墩高51 m的簡(jiǎn)支T梁轉(zhuǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋-灣溝高架橋進(jìn)行了分析。對(duì)平面模型和空間模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，并分析了不同墩截面尺寸、不同固結(jié)方式對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。最后對(duì)此類橋梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行了的介紹。

1 工程概況

灣溝高架橋?yàn)榈ねǜ咚俟返囊蛔缭缴罟鹊纳絽^(qū)高架橋，各墩相差較大，最低的15.9 m，最高的墩51.2 m。橋型布置圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 灣溝高架橋橋型布置圖

該橋上部采用裝配式T梁，下部采用薄壁墩、方樁基礎(chǔ)。左右分幅修建，左右幅橋面各寬11.75 m。上部T梁高2.3 m，采用C50混凝土，橋面鋪裝采用10 cm C50整體化現(xiàn)澆層+9 cm瀝青混凝土。本橋7孔一聯(lián)，2#、3#、4#墩處墩梁固結(jié)，其余墩臺(tái)設(shè)置滑板支座，在0#、7#橋臺(tái)設(shè)置240型伸縮縫。

橋梁施工順序?yàn)椋?1)蓋梁頂預(yù)留焊接鋼板、墩梁固結(jié)鋼筋，預(yù)制T梁吊裝就位;(2)將T梁底、蓋梁頂面預(yù)埋鋼板焊接成整體(墩梁固結(jié));(3)逐孔棒扎橫向連接鋼筋，現(xiàn)澆T梁間的橫向濕接縫;(4)鄰跨之間澆注縱向接縫混凝土，張拉墩頂負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束;(5)現(xiàn)澆T梁頂面整體化混凝土層;(6)防撞墻、橋面瀝青混凝土鋪裝施工。

2 計(jì)算模型

本文采用橋梁博士和MIDAS計(jì)算軟件對(duì)灣溝高架橋進(jìn)行了平面分析和空間分析，計(jì)算中墩頂設(shè)置活動(dòng)盆式支座的橋墩，如果考慮此橋墩參與水平力分配計(jì)算此橋墩的剪力小于滑動(dòng)摩擦力，則考慮此橋墩參入水平力分配，如果大于滑動(dòng)摩擦力，則不考慮此橋墩參入水平力分配。不考慮地基土對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性約束作用，將墩底看作是理想固結(jié)，空間模型中上部主梁采用梁隔法建模。

3 計(jì)算結(jié)果分析

為了探索墩梁固結(jié)T梁橋的一般特性，選取如下幾種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比分析。

(1)固結(jié)2#、3#、4#墩，其余橋墩和橋臺(tái)設(shè)置活動(dòng)盆式橡膠支座(模型一)。

(2) 固結(jié)2#、3#、4#、5#墩，其余橋墩和橋臺(tái)設(shè)置活動(dòng)盆式橡膠支座(模型二)。

(3)同時(shí)為了選取比較合理的橋墩截面，將結(jié)構(gòu)體系(1)中的2#、5#橋墩截面改為4 m×2 m截面(模型三)。

不同結(jié)構(gòu)體系下，在自重+混凝土收縮、徐變+升溫或降溫+制動(dòng)力作用下的上部結(jié)構(gòu)總彎矩見(jiàn)表1，墩柱墩頂和墩底彎矩、軸力見(jiàn)表2。

從表1中可知，墩梁固結(jié)方式的改變并沒(méi)有對(duì)上部梁彎矩產(chǎn)生多大的影響，相差非常的小，設(shè)計(jì)上可以忽略固結(jié)方式對(duì)梁內(nèi)力的影響。原因主要是上部結(jié)構(gòu)線剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部，所以上、下部連接處邊界條件的改變并不會(huì)影響上部的受力情況。另外從表1中空間模型和平面模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比看，空間模型跨中彎矩均小于平面模型，而支點(diǎn)彎矩大于平面模型，如果采用平面模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，則要加強(qiáng)墩頂?shù)呐浣睢?/p>

表1 上部梁總彎矩

表2 墩柱內(nèi)力計(jì)算表

續(xù)表2

從表2中可知，5#橋墩高度與其他橋墩相差較大，固結(jié)5#橋墩后，2#、5#橋墩墩底及墩頂均產(chǎn)生了較大彎矩，配筋數(shù)量將會(huì)大量增加。對(duì)比模型一和模型三的結(jié)果可以看出，將2、5#橋墩截面尺寸增大后，增加了2#、5#橋墩的線剛度，2#、5#橋墩墩底及墩頂彎矩也大大增加，很難滿足規(guī)范要求。從平面模型和空間模型的計(jì)算結(jié)構(gòu)看，平面模型計(jì)算所得彎矩普遍大于空間模型，所以采用平面模型的計(jì)算是偏安全的。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)上述對(duì)比分析，可以得到以下結(jié)論：

(1)墩梁固結(jié)方式對(duì)上部結(jié)構(gòu)受力影響較小，預(yù)制T梁內(nèi)力計(jì)算，可不必考慮墩梁固結(jié)方式的影響。

(2)固結(jié)墩只能選取高度相差較小的幾個(gè)高橋墩進(jìn)行固結(jié)，這樣各橋墩內(nèi)力才能在可控制范圍內(nèi)。

(3)合理選項(xiàng)各固結(jié)橋墩截面尺寸是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，遠(yuǎn)離溫度中心的橋墩應(yīng)盡量減少截面尺寸，使橋墩線剛度較小，這樣才能使各橋墩受力較合理。

(4)固結(jié)橋墩墩頂及墩底均存在較大彎矩，墩身配筋應(yīng)同時(shí)驗(yàn)算墩頂、墩底兩個(gè)控制截面。

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［1］劉昌義.簡(jiǎn)支T梁轉(zhuǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2007，(3)：125-128.

［2］謝亞寧，楊耀銓，雷麗萍.丹本高速公路T梁連續(xù)剛構(gòu)通用圖設(shè)計(jì)以及該橋型的理論分析［J］.華東公路，2003，(2)：41-45.

［3］倪全，宋連林，饒中.裝配式T梁連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)［J］.公路，2008，(7)：198-201.

［4］邵旭東.橋梁工程［M］.人民交通出版社，2004.