連續剛構橋雙薄壁墩與空心墩的內力比較

楊應春 肖洪宇

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

連續剛構橋雙薄壁墩與空心墩的內力比較

楊應春 肖洪宇

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

介紹了連續剛構橋雙薄壁墩與空心墩兩種主墩形式的結構特點，對燃燈寺大橋主橋橋墩采用的兩種主墩形式進行了計算比較，通過比較可以看出雙肢薄壁墩能夠改善主梁次內力。

連續剛構，單肢空心墩，雙肢薄壁墩，計算

1 項目概況

陜西定漢先寶雞至坪坎高速公路燃燈寺大橋主橋上部結構為(65+2×120+65)m預應力連續鋼構，半幅橋寬15.9 m，設計下構采用6.5 m×8.4 m空心薄壁墩，5，6，7號主墩橋墩高度分別為：73 m，97 m，74 m。

本橋跨徑較大，橋墩有一定高度，建議主墩分別采用單肢空心墩和雙肢薄壁墩進行比較，采取對主梁受力有利的主墩形式。

2 兩種主墩形式結構特點

眾所周知，連續剛構主墩通常為柔性墩，以滿足上部結構在溫度、混凝土收縮徐變及地震橫向力影響的縱向水平變形。

柔性墩的柔性以橋墩的抗推剛度來衡量。相同截面的兩種橋墩，雙肢薄壁墩抗推剛度遠小于單肢空心薄壁墩，這能有效減少主梁的溫度、混凝土徐變、墩位移等引起的次內力。

在連續剛構懸臂施工過程中，難免產生一些不平衡彎矩，在偏載作用和橫風作用下，對主墩有較大的抗扭效應，因此需要主墩具有較大縱向抗彎剛度。而雙薄壁空心墩兩肢間拉開一定的凈距離，其綜合抗彎剛度遠大于相同截面的單薄壁空心墩的抗彎剛度。因此，雙薄壁空心墩順橋向抗彎剛度大，能滿足施工過程中的安全需要，其穩定性遠大于單肢薄壁墩。

大于50 m橋墩高度，隨著墩高變化，溫度變化、混凝土收縮徐變對墩身的影響也越來越顯著，選擇柔性的雙肢薄壁墩，有較大的變形富余。

3 成橋計算分析

主墩為偏心受壓構件，墩身面積必須滿足強度要求不能太小，在滿足強度的前提下，增加它的柔性。故擬采用2 m厚雙肢薄壁墩，雙肢間的凈距離為5 m，雙肢中心間距為7 m。通過MIDAS2012建立模型與原主墩進行對比。原設計主墩因為是單肢空心墩，簡化計算墩頂的削峰作用不夠真實，故計算時將主墩邊緣對應的主梁節點與主墩剛性連接，但只約束DY，DZ，以保證主梁能夠在順橋向變形。另雙肢薄壁墩施工階段穩定性優于單肢空心墩，本次比較未包含此內容，僅對成橋計算結果進行了比較。

兩模型如圖1所示。

其運營階段次內力計算結果對比如表1，表2所示。

表1 墩頂主梁次內力一(彎矩) kN·m

表2 墩頂主梁次內力二(彎矩) kN·m

表3 收縮徐變引起的次內力(剪力) kN·m

從表中可以看出，除由于主墩結構受力模式引起的局部差異以外(如收縮徐變引起的5號橋墩右側，7號橋墩左側等)，單肢空心墩模型中墩頂附近主梁次內力(彎矩)是雙肢薄壁墩模型中的墩頂附近主梁次內力(彎矩)的1.05倍～4.26倍。

另外對跨中彎矩較大的因收縮徐變引起的中跨跨中彎矩，單肢空心墩為5 532 kN·m，而雙肢薄壁墩為4 411 kN·m。前者為后者的1.25倍。其余效應引起的跨中彎矩較小，這里就不一一列舉。

表4 主墩墩身應力(標準值組合) kN·m

對墩頂兩側引起的剪力影響較大的收縮徐變引起的剪力影響(其余效應引起的效應較小，這里不一一列舉)，如表3所示。

從表中可以看出，由徐變引起的墩頂主梁剪力，單肢空心墩比雙肢薄壁墩產生的次內力彎矩從1.17倍～1.41倍。

由于墩身截面特性不同，主墩比較不采用內力比較，而選擇用墩身應力進行比較，見表4。

從表中結果可以看出，在相同的活載與上部恒載下，主墩墩身控制應力單肢空心墩是雙肢薄壁墩的1.07倍～1.68倍。

4 結語

從本次建模比較結果來看，雙肢薄壁墩能大大改善由于收縮徐變、溫度變化、支座沉降引起的次內力，改善墩頂附近主梁及墩身的受力情況。

通過比較，建議本橋主墩采用雙肢薄壁墩；為提高6號主墩墩底的承載能力，建議將6號主墩從墩身底部大約H/3聯合成一個整體，做成箱形墩。

[1] 范立礎.橋梁工程(上冊)[M].第2版.北京：人民交通出版社，2012.

[2] 劉效堯，徐 岳.梁橋[M].第2版.北京：人民交通出版社，2013.

The internal force comparison of continuoussteel structure bridges double thin-wall pier and hollow pier

Yang Yingchun Xiao Hongyu

(CCCCSecondHighwaySurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Wuhan430056,China)

This paper introduced the structure characteristics of continuous steel structure bridge double thin-wall pier and hollow pier two kinds of main pier forms, this paper made calculation comparison to two kinds of main pier forms of Randengsi main bridge, through the comparison showed the double thin-wall piers could improve the secondary internal force of main beam.

continuous steel structure, single hollow pier, double thin-wall pier, calculation

2015-02-05

楊應春(1979- )，女，工程師； 肖洪宇(1979- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)11-0170-02

U448.23

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