楊應(yīng)春 肖洪宇

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

連續(xù)剛構(gòu)橋雙薄壁墩與空心墩的內(nèi)力比較

楊應(yīng)春 肖洪宇

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

介紹了連續(xù)剛構(gòu)橋雙薄壁墩與空心墩兩種主墩形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)燃燈寺大橋主橋橋墩采用的兩種主墩形式進(jìn)行了計(jì)算比較，通過比較可以看出雙肢薄壁墩能夠改善主梁次內(nèi)力。

連續(xù)剛構(gòu)，單肢空心墩，雙肢薄壁墩，計(jì)算

1 項(xiàng)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(jié)構(gòu)為(65+2×120+65)m預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)，半幅橋?qū)?5.9 m，設(shè)計(jì)下構(gòu)采用6.5 m×8.4 m空心薄壁墩，5，6，7號(hào)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(jìn)行比較，采取對(duì)主梁受力有利的主墩形式。

2 兩種主墩形式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

眾所周知，連續(xù)剛構(gòu)主墩通常為柔性墩，以滿足上部結(jié)構(gòu)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(yuǎn)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(nèi)力。

在連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工過程中，難免產(chǎn)生一些不平衡彎矩，在偏載作用和橫風(fēng)作用下，對(duì)主墩有較大的抗扭效應(yīng)，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(yuǎn)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(wěn)定性遠(yuǎn)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(duì)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(jì)算分析

主墩為偏心受壓構(gòu)件，墩身面積必須滿足強(qiáng)度要求不能太小，在滿足強(qiáng)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(jìn)行對(duì)比。原設(shè)計(jì)主墩因?yàn)槭菃沃招亩?，簡化?jì)算墩頂?shù)南鞣遄饔貌粔蛘鎸?shí)，故計(jì)算時(shí)將主墩邊緣對(duì)應(yīng)的主梁節(jié)點(diǎn)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(wěn)定性優(yōu)于單肢空心墩，本次比較未包含此內(nèi)容，僅對(duì)成橋計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。

兩模型如圖1所示。

其運(yùn)營階段次內(nèi)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表1，表2所示。

表1 墩頂主梁次內(nèi)力一(彎矩) kN·m

表2 墩頂主梁次內(nèi)力二(彎矩) kN·m

表3 收縮徐變引起的次內(nèi)力(剪力) kN·m

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

另外對(duì)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(yīng)引起的跨中彎矩較小，這里就不一一列舉。

表4 主墩墩身應(yīng)力(標(biāo)準(zhǔn)值組合) kN·m

對(duì)墩頂兩側(cè)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(yīng)引起的效應(yīng)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(chǎn)生的次內(nèi)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(nèi)力比較，而選擇用墩身應(yīng)力進(jìn)行比較，見表4。

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

4 結(jié)語

從本次建模比較結(jié)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(nèi)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(hào)主墩墩底的承載能力，建議將6號(hào)主墩從墩身底部大約H/3聯(lián)合成一個(gè)整體，做成箱形墩。

[1] 范立礎(chǔ).橋梁工程(上冊(cè))[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(yīng)春(1979- )，女，工程師； 肖洪宇(1979- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)11-0170-02

U448.23

A