悬浇法T形刚构现浇段长度不同的内力变化规律

何永平

摘要：高墩T形刚构桥多用来跨越山谷河流，本文主要探究采用悬臂浇筑法施工的高墩T形刚构桥在选用不同的边跨现浇段长度时，主梁的受力规律。并据此为主梁预应力配束提出指导性意见，同时考虑实际地形地质等情况给出建议的现浇段长度。

关键词： T形刚构；高墩；悬臂浇筑；现浇段；预应力配束；

Abstract: the high bridge pier T shape more across the valley to river, this paper mainly discusses with the cantilever construction method of high bridge pier T shape with different side cast-in-site segments span length, the stress of the main girder rule. And based on the main girder of prestressed and put forward to the opinions, taking into account the actual the circumstance such as topography and geology advise cast-in-site segments of the length.

Keywords: T shape in the impend construct way; High pier; The cantilever; Cast-in-site segments; Prestressed and beam;

中图分类号： U448.23+1文献标识码：A 文章编号：

1 研究目的

高墩T形刚构桥多用来跨越山谷河流，这种结构能够最大程度避免两侧的不良地质条件，为施工带来很大方便，从而缩短工期。同时，相对于连续刚构桥来说，这种结构可以减少温度和混凝土收缩徐变对桥梁的影响。在建工程大西客运专线、长昆客运专线，已建工程宜万铁路等已有多处选用了这种桥型。

本文主要探究采用悬臂浇筑法施工的高墩T形刚构桥(简称T构)在选用不同的边跨现浇段长度时，主梁的受力规律。并据此为主梁预应力配束提出指导性意见，同时考虑实际地形地质等情况给出建议的现浇段长度。

2 研究背景

2.1 工程概况

本文选取某客运专线上跨度为70+70m的T形刚构为对象进行研究。该桥位于V形山谷，地形陡峭，谷底深度大于50m，采用悬臂浇筑法施工。

2.2 技术标准

1)计算活载：ZK活载。

2)设计速度：正线250km/h。

3)线路情况：客运专线、双线正线。

4)环境等级：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化锈蚀环境T2级。

5)施工方法：主梁挂篮悬浇法施工，0号块及边墩现浇段用托架施工。

3 结构设计

3.1 主梁设计

主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构，计算跨度为(70+70)m，支座中心线至梁端0.75m。中支点处梁高8.0m，边支点梁高4.0m。

截面采用单箱单室、变截面直腹板形式。箱梁顶宽12.0m，底宽7.0m。顶板厚度除梁端附近及中支点附近外均为400mm；腹板厚500～900mm，按折线变化；底板厚由400mm按二次抛物线变化至根部的1000mm。箱梁两侧腹板外侧与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。典型断面如下图所示：

图3-1 典型断面图(单位：cm)

3.2 桥墩设计

主墩采用普通钢筋混凝土结构，主墩墩高55.0m；桥墩采用矩形空心墩，墩顶纵横向尺寸为6.0×8.0m；桥墩纵向采用直坡，横向除墩顶2.0m范围采用直坡外，其余采用1：15的比例向下放坡，墩底设置4.0m实心段。

4 模型介绍

计算分析时采用MIDAS CIVIL 2010建立有限元模型，整体模型如下图所示：

图4-1 整体模型示意图

5 分析思路

T形刚构桥为超静定体系，在边跨合拢时的体系转换会影响结构的整体受力。本文将根据边跨合拢时现浇段长度的不同，对结构的内力进行比较，同时根据实际地形地质等其它情况推荐合适的边跨现浇段长度，并为预应力配束提出指导性意见。

6 主要结果

根据结构的受力特点，边跨现浇段长度的不同影响到恒载的内力及反力；而成桥后各种荷载的内力和反力仅受成桥状态的结构形式及边界条件的影响，故体系转换前的过程对成桥后的内力和反力没有影响。

以下列出主要荷载作用下的主梁内力图：

恒载内力图：

图6-1 现浇段0m主梁弯矩图(KN.m)

图6-2 现浇段4.25m主梁弯矩图(KN.m)

图6-3 现浇段8.25m主梁弯矩图(KN.m)

图6-4 现浇段12.25m主梁弯矩图(KN.m)

活载内力包络图：

图6-5 活载内力包络图(KN.m)

均匀温度包络图：

图6-6 均匀温度内力包络图(KN.m)

温度梯度包络图：

图6-7 温度梯度内力包络图(KN.m)

以下列出各主要荷载作用下边支点反力：

表6-1 主要荷载作用下边支点反力表

荷载工况 反力值(KN)

说明：1、恒载反力包括主梁自重及二期，其中二期反力为2915.8KN。2、不考虑顶板温度梯度降温。

从以上结果可以看出成桥状态主梁恒载内力的变化规律：在边跨现浇段越短时，中墩墩顶截面负弯矩越大，且负弯矩区域也越大；同时边跨正弯矩值越小，且正弯矩区域也越小。

从以上结果可以看出成桥状态主梁恒载反力的变化规律：在边跨现浇段越短时，边支点反力越小(当现浇段长度为0时，边支点自重作用下反力为0)；同时也可以看出不利组合作用下边支点也不至于出现负反力。

7 结论建议

受桥位处地形限制(如地形较陡、边墩较高、地质不良等)部分T形刚构的边跨合拢不再适合支架法施工，故边跨现浇段不宜过长；

同时若现浇段过短，造成中墩墩顶主梁截面负弯矩较大(现浇段由12.5m变化到0m时，此截面负弯矩增加了约38%)，增加了中墩墩顶截面的配束难度及施工风险，故边跨现浇段不宜过短。

根据结构的受力规律，主梁预应力配束应把握以下两个原则：

一、现浇段较小时，中墩墩顶主梁截面上缘应适当增加钢束量，同时跨中下缘应适当减少钢束量；

二、现浇段较大时，跨中下缘应适当增加钢束量，同时中墩墩顶主梁截面上缘应适当减少钢束量。

从施工方法及结构受力两方面来分析，建议边跨现浇段长度控制在5.0m左右比较合适，其施工方法可选择墩顶托架施工(边墩较高时)，也可选择支架法(边墩较矮且地形地质较好时)，同时预应力配束难度也较适当。

参考文献

[1] 郑健.中国高速铁路桥梁.高等教育出版社，2008.

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