簡支轉連續梁橋施工工藝及溫度效應計算理論研究

吳濤，陳慶，陶潘深

（湖南聯智橋隧技術有限公司，湖南長沙410019）

簡支轉連續梁橋施工工藝及溫度效應計算理論研究

吳濤，陳慶，陶潘深

（湖南聯智橋隧技術有限公司，湖南長沙410019）

先簡支后連續梁橋同時具有簡支梁橋和連續梁橋的特點，也因為其施工便利，以及良好的使用性能已在公路及市政橋梁建設中得到了廣泛運用?，F首先介紹簡支轉連續梁橋的一般施工工藝，然后推導出簡支轉連續梁橋溫度效應的計算公式。其研究內容可為簡支轉連續梁橋的設計和施工提供參考。

簡支轉連續梁橋；施工工藝；溫度效應；應用

0　引言

隨著我國交通網絡的不斷完善，修建了許多20～40m的中等跨徑的橋梁，在中等跨徑的橋梁中，簡支轉連續梁橋占有舉足輕重的地位。簡支轉連續梁橋由于綜合了簡支梁橋和連續梁橋兩種橋型，具有橋面裂縫少，整體性好，施工周期短，工程造價低等優點，已在公路及市政橋梁建設中得到了廣泛運用。雖然簡支轉連續梁橋已經被廣泛運用在設計和施工中，但是有些施工單位還停留在簡支梁和連續梁施工工藝上，對簡支轉連續梁橋的施工工藝未給予足夠的重視，導致在施工中出現質量問題，甚至出現安全事故。當橋梁結構受到大氣中的溫度、太陽輻射等自然環境的影響時，其表面溫度會迅速改變，溫度沿截面高度變化，從而形成溫度梯度，導致結構產生溫度次內力，而溫度次內力將使橋梁結構產生裂縫、變形等病害。針對這些問題，本文將介紹簡支轉連續的施工工藝和溫度效應計算理論，并將施工工藝和結構理論兩者結合，以促進簡支轉連續梁橋的推廣應用。

1　簡支轉連續的施工工藝

簡支轉連續梁橋的工藝步驟為：箱梁在預制場內集中預制加工；完成后采用運梁車運至施工現場；然后采用雙導梁架橋機縱向逐跨安裝；箱梁簡支安裝后，再采取結構連續的方法將受力體系轉換為連續梁結構（見圖1）。

圖1　簡支轉連續施工工藝流程圖

2　溫度效應計算理論研究

當橋梁結構受到大氣中的溫度、太陽輻射等自然環境的影響時，其表面溫度會迅速改變，溫度沿截面高度變化，從而形成溫度梯度，導致結構產生溫度次內力，而溫度次內力將使橋梁結構產生裂縫、變形等病害，并且在靜定和超靜定結構中均能產生。橋梁結構中的溫度效應是溫度自應力（內部自平衡應力）和溫度次應力（外部約束溫度應力）兩部分之和（見圖2）。

圖2　箱梁截面溫度計算圖式

2.1溫度自應力計算

在橋梁工程中，箱梁截面（見圖2）頂板的厚度一般不小于100mm，橋梁結構的局部溫度梯度如下式：

溫度梯度作用導致箱梁截面應變的曲率Ψ、沿箱梁界面高度y=0處的應變ε0為：

由溫度梯度t（y）引起的溫度自應力σs（y）為：

溫度自應力σs為：

式中：A為橋梁結構的橫截面面積；E為混凝土的彈性模量；a為材料的膨脹系數；I為箱梁截面的抗彎慣性矩。

2.2溫度次應力計算

如圖3所示，通過結構受力分析可求解溫度次內力。設橋梁結構有n跨，取中支點主梁彎矩為未知力，有n-1 個未知力，則力法的方程為：

圖3　計算圖式

式中：［δ］為柔度系數矩陣；｛x｝為贅余力矩陣；｛Δt｝為載變位矩陣。

解該力法方程，可得到溫度次內力。

邊墩墩頂截面溫度次內力如公式（3-41）所示，中間墩墩頂截面溫度次內力如公式（3-42）所示：

邊跨：由于僅單側墩頂具有溫度次內力效應，溫度次內力效應計算公式如公式（3-43）所示：

次邊跨：由于兩側墩頂具有不同的溫度次內力效應，溫度次內力效應計算公式如公式（3-44）所示：

中間各跨：由于兩側墩頂均有相同的溫度次內力效應，溫度次內力效應計算公式如公式（3-45）所示：

這樣，就建立了針對簡支轉連續梁橋各跨溫度次內力效應的計算公式。求得次內力后，自然可求得溫度次應力。與溫度自應力疊加，可得溫度總應力。

3　結論

簡支轉連續梁橋施工就是將兩跨及兩跨以上的預應力混凝土梁通過現澆混凝土形成連續結構的施工方式。這種施工方式結合了簡支梁橋和連續梁橋的優點。本文介紹了簡支轉連續梁橋的一般施工工藝，推導出了簡支轉連續梁橋溫度效應的計算公式，可為今后簡支轉連續梁橋的設計和施工提供參考。

U445.4

A

1009-7716（2015）01-0052-02

2014-09-04

吳濤（1972-），男，湖南人，工程師，實驗室主任，從事橋梁、遂道檢測及工程技術研究工作。