4.结构分析

(1)计算模式

顺桥向总体结构静力分析采用平面杆系综合程序进行。接施工阶段将结构分为328个单元325个节点，共63个施工阶段。由于地质条件相对较好，因此未按等刚度原理将桩基础进行模拟，即不计桩基础的影响，近似按承台底固结考虑。中主墩与主梁固结，边墩为单向交承，计算中计入了边主墩。

(2)计算荷载

汽车：半幅桥横向按布置 4个车队数考虑，横向折减系数为 0.67，纵向折减系数为0.97，偏载系数 1.15。

挂车：按全桥布置一辆考虑，偏载系数 1.15。

满布人群:3.5KN/平方米

二部恒载：7t／m。

温度：结构体系温差考虑升温20℃，降温20℃；梁体温差考虑了由于太阳辐射和其他影响引起上部结构顶层温度增加时产生的正温差及由于再辐射和其他影响，热量由桥面顶层散失时产生的负温差，参照BS5400荷载规范取用；箱内外温差为5℃；桥墩墩体考虑日照不均匀温度差：升温时，两片墩身的一侧比另一侧和中间高5℃，降温时，两片墩身的一侧和中间比另一侧高5℃。温度效应考虑两种组合：体系升温十正温差十升温时墩体温差，体系降温十反温差十降温时墩体温差。

静风荷载：施工风速按30年一遇，成桥风速按100年一遇计。横桥向风力按规范公式计算。

船撞力：横桥向18400kN，顺桥向9200kN。作用点位置按规范或专题确定。

(3施工方法及主要工况

拟采用悬臂浇注法施工。为确保施工阶段单T的顺桥向抗弯及根桥向抗扭稳定性，将P2、P5号墩墩顶与主梁临时固结，在次边跨合龙施工完成后予以解除，完成体系转换。主要工况为；①施工基础及墩身，悬臂浇筑至最大悬臂状态，形成单T；②满堂支架浇筑边跨现浇段，配重施工；③边跨合龙，现浇段支架拆除；④次边跨合龙；⑤中跨合龙，形成结构体系对施加二部恒载；⑦运营。

(4)计算参数及荷载组合

混凝土：徐变特征终级值2.3，弹性继效系数0.3，徐变速度系数0.021，收缩特征终级值0.00015，收缩增长速度系数 0.021。

预应力：松弛率0.03，管道摩阻系数0.22，管道偏差系数0.001，一端锚具变形及钢束回缩值 0.006m。

考虑五种组合：①恒十汽；②恒十汽十温度；③恒十挂;④恒十满人；⑤恒十汽十温度+船撞力。

(5)计算结果

主梁次边跨跨中汽车活载挠度为0.111m，中跨跨中为0.096m。

主梁应力：成桥状态混凝土应力最大约155kg／平方厘米，最小约26kg／平方厘米，组合①混凝土应力最大约 17Ikg／平方厘米，最小约 10kg／平方厘米，组合②混凝土应力最大约 215kg／平方厘米，最小约一6kg／平方厘米。

五、几个问题的探讨

1.结构方案比较

在维持主跨规模不变的前提下，为寻求一个受力合理、结构安全、适用美观的方案，对结构形式及主墩厚度作了计算比较。比较的方案有 138＋ 3 X 240＋ 138（m）连续刚构方案，墩厚2.5m；138＋3x240＋138（m）连续刚构方案，墩厚2.1m；138＋3x240＋138（m)刚构一连续组合梁方案，固接墩厚 2.5m； 138 ＋ 3 x 240＋ 138（m)刚构一连续组合梁方案，固接墩厚2.lm。经过计算分析得出如下结论：

(1)相同布跨和墩厚的两种方案，主梁的内力和位移相差较小，中主墩由于高度较大，且距顺桥向变形零点较近，内力相差也不大，而边主墩受力则相差悬殊。在连续刚构方案中，由于高度较矮，且距变形零点很远，因此，尽管在设计上采取了措施，在恒载、活载及温降组合工况下，墩身两端仍产生了很大的弯矩，而且靠外侧的墩身轴力难以提高，而在刚构一连续组合梁方案中，墩底弯矩是由支座最大静摩阻力决定的，因此相对较小，另外墩顶轴力通过配重措施可以得到很好的解决。

(2)墩身厚度的降低，迅速降低了墩身刚度，从而迅速减小了温度产生的墩身的荷载效应，对边主墩效果更为明显。但墩身厚度同时受截面应力状态和稳定性的限制，存在一个低限。

2边主墩合理型式的选择

对于规模较小的桥梁，最不利组合下的墩顶竖向力相对较小，支座数量少且容易布置，而且最大悬臂状态下的稳定性问题显得次要的情况，采用单柱式墩是合适的。但对于大跨径刚构一连续组合梁桥，从以下几方面的研究可见，采用双柱式墩是边主墩的合理型式。

(1)结构受力比较

设单柱式墩的截面尺寸为BX2H，双柱式墩为BXH，中心距2r，墩高相同。在其他条件相同的前提下，经计算，边主墩若采用单位式墩，与采用双柱式墩相比较：

主梁内力：中跨跨中的M，Q，N略有减小，边跨跨中和次边跨跨中的M，Q，N均略有增大；边主墩顶和中主墩顶的N，Q均略有增大，变化值不大，但M却增大很多，对边主墩顶：成桥状态增大81％，最不利组合增大45％，对中主墩顶：成桥状态增大 1.3％，最不利组合增大6.l％；

中主墩墩身内力：N，Q略有增大，M成桥状态增大9％，最不利组合增大8％；

主梁挠度；次边跨跨中汽车荷载挠度增大36％，中跨跨中汽车荷载增大8％。

可见，边土墩采用双柱式可减小上部结构的计算跨径，降低箱梁截面内力和挠度。

(2)采用双柱式墩有利于施工阶段最大悬臂状态下的安全性

施工阶段，由于墩身与箱梁临时固结，因此，采用双柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为

而采用单柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为

对于本桥，前者为后者的 5.92倍。

(3)能保证桥梁横向抗风的要求

施工期间，桥梁处于悬臂状态，其横向抗风稳定性尤为重要。此时墩顶与主梁固接，对于单柱式墩，当其受到横桥向扭矩后，柱身产生扭转角，从而产生抵抗扭矩，对于双柱式墩，桥墩的抗扭能力由两部分组成：一是两片柱身扭转产生的抵抗扭矩，二是由于柱身产生横桥向水平力Q，从而产生抵抗扭矩，其值为Q与2r的乘积，它是双柱式墩的主要抵抗扭矩。从数值上看，后者远大于前者，因此能保证大跨径桥梁横向抗风稳定性的要求。

（4）构造和美观要求

最不利组合下墩顶的竖向力决定了支座的数量，大尺寸的大吨位支座的布置及在施工期间墩身与主梁的临时固结构造决定了墩身的最小平面尺寸。对本桥而言，若采用单柱式墩，其墩身厚度在6m以上，显得过于厚重，与轻巧的中主墩不协调，在材料用量上与双柱式墩相差很少。

3边主墩支座力的平衡措施

由于边主墩距桥梁中心线较远，加上特定的合龙顺序和边中跨比，在不采取措施的前提下，两片边主墩墩身的竖向力会相差较大，这样一会导致支座吨位很大且规格相差悬殊；二来增加基础的工程量。为解决此问题，在边跨合龙前在外侧悬臂端施加配重能较好的解决。

本桥的设计措施是在边跨合龙前在外侧悬臂端施加 90t的永久配重，其与不配重计算结果。

可见，配重对平衡边墩墩顶轴力的效果是明显的。

最大悬臂状态下顺桥向施工稳定性取决于该状态下的最大不平衡荷载，其由箱梁已浇筑梁段的自重偏差、挂篮等机具的安装偏差、正浇筑梁段的自重偏差、浇筑时的动力系数偏差、两端挂篮装拆和移位的不平衡和墩身两侧的风压不平衡等其中的几种相组合得出，其值往往达100t以上。因此，配重施工前采取的有效措施并在良好的施工环境下，配重施工时顺桥向的施工稳定性是可以得到保证的。

4计算模式的处理

中主墩墩身与主梁固结，两者相连接的部位可用综合程序系统的带刚臂杆件单元来处理，能比较准确而简单地模拟构件交汇点的刚域效应。对于边墩，其对结构总体受力影响很小，一般不计入总体结构计算中，而从中分离出来，其对结构的效应用该处的约束（单向支承）来代替。而对于边主墩，其对结构总体受力影响较大，宜计人总体结构计算模型中。为此，综合程序增设了两个特殊杆件元，来解决实际结构中非刚性中间节点的约束模拟问题。

在本桥计算中，将P2，P5号墩与主梁间的支座连接约束用两端铰接刚性杆（А→∞，I→0）来处理，使计算图式归为全部刚结的形式。

5其他方面

由于主梁受力状态同连续刚构相差不大，因此三向预应力设计基本相同。但由于施工过程中的配重措施，必然使得在各合龙阶段施工时，合龙段两端的高程会有所差值，这可以通过设置预拱度或采取加卸载措施进行施工挠度控制于以解决。另外，由于0号块同连续刚构相比，其边界条件有了变化，应作相应的空间有限元分析。

六、结语

刚构一连续组合梁兼顾了连续梁和连续刚构的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有优越性。在大墩位大位移支座逐步开发和应用、悬臂施工技术已相当成熟的前提下，只要对施工阶段进行合理的安排，施工中采取必要的措施，大跨径刚构一连续组合梁桥不失为受力合理、施工可行、造价经济的方案。

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