高墩大跨连续刚构桥合拢顶推力确定

贾路斌

摘要：本文以某在建连续钢构桥为例对合龙顶推力的确定进行研究，给出中跨合龙的合理性建议。

关键词：高墩；连续钢构桥；收缩徐变；合拢温差；顶推力

0 引言

由于连续刚构能明显降低结构高度而且具有外形美观、整体性能好等显著优点， 在桥梁工程中被广泛采用。但是， 由于混凝土收缩、徐变、温度变化等都会对结构产生一定的附加内力， 特别是对温度的敏感程度较高， 在合龙段施工过程中， 合龙时的实际温度同设计温度可能会有偏差， 该温差将会使梁体产生位移， 引起主墩产生水平偏位， 产生二次应力。同样，后期的收缩徐变也会使梁体产生竖向挠度和水平位移以及附加内力， 造成主墩的偏位， 影响了桥梁的美观和行车的舒适性， 同时对主墩的受力产生不利影响。对高墩大跨连续刚构桥，顶推力的大小与水平位移量有关。本文以某在建连续刚构桥为研究对象，开展了高墩连续刚构桥合龙顶推力确定的探索。

1 工程背景

某在建连续刚构桥全长372m，桥跨布置为96m+180m+96m。上部箱梁为变截面单箱单室断面，采用纵向、横向和竖向三向预应力体系。从悬臂端到0 号块根部箱梁高度和底板厚度均按1.8 次抛物线变化。

主墩由双肢薄壁墩+箱墩组成，薄壁墩为矩形空心截面，双肢薄壁墩之间设一道系梁，墩身上部端与箱梁0号梁段固接，下部端箱墩固结，箱墩下部与承台固结。墩高分别为146m、142.1m。

本桥采用悬臂浇筑施工，0#块在临时支架上进行浇筑，1～20#节段利用挂篮悬臂浇筑，而后进行边跨、中跨合龙。

结构分析采用MIDAS—CIVIL 有限元程序， 计算采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ JT G D62- 2004） 。全桥共划分196个单元，200个节点。其中上部结构单元106 个， 桥墩单元90 个， 墩顶节点与对应箱梁节点刚性连接。全桥共划分53个施工阶段。

2 顶推的作用

通过理论计算及工程实际应用可知，改善因长期荷载作用下混凝土收缩、徐变及温度效应对连续刚构桥墩柱受力及变位产生的不利影响是顶推力设计的首要目的。连续刚构桥可以使用千斤顶改善合龙段受力情况，一般只在中跨合龙时适当使用，其主要作用是：首先，改善温度对合龙的影响。

其次，改善桥墩受力。目前连续刚构桥多用于大跨度的薄壁高墩上，双肢薄壁墩的柔性对桥梁的承受温度变形，消弱墩顶负弯矩及增加施工稳定性都有一定的益处。

3 顶推量与顶推力的确定

在设计合龙方案确定的情况下，墩顶水平位移主要考虑长期荷载作用下，混凝土收缩徐变以及温度变化引起的水平位移。对结构进行有限元分析，在长期荷载作用下，各截面和墩柱必将发生水平的位移。长期荷载作用下混凝土10年期的收缩徐变见表1：

设计合拢温度为10℃，合龙位于七月份，考虑到天气原因对温度的影响，现以15℃温降分析。15℃温降引起墩顶位移如表2所示：

经过有限元分析，该特大桥中跨合龙按抵销收缩徐变及后期整体温降产生的墩顶位移考虑，即该特大桥跨中合龙顶推力可取为N=N1（抵消10年期收缩徐变的顶推力）+N2（抵消后期实际温降的顶推力）。

4 结论

通过对某在建特大桥合龙顶推力采用有限元法分析计算得出顶推力优化的计算， 对该桥的合龙顶推的结果分析，总结以下几点：（1） 实际情况中一般都存在合龙温差的问题， 所以要对设计顶推力进行优化，合龙温差所需的顶推力与温差值近似成线性关系。若高温状态下进行合龙，则要增大顶推力来抵消高温合龙温差产生的墩顶水平偏位，从而减小合龙温差对结构的影响。（2）大跨径砼连续刚构桥合龙时施加顶推力后，不但减小了薄壁墩墩顶的水平偏位，而且还能有效地改善主墩的受力，特别是桥墩底部的内力。因此，对于高墩大跨径砼连续刚构桥，在合龙前实施顶推是非常必要的。

参考文献：

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