连续刚构桥梁的结构设计探讨

李晓洒

摘  要：连续刚构桥是一种重要的桥梁形式，其具有极大的结构刚度，构造美观性更加显著。但是由于其本身涉及到比较多的结构荷载影响因素，加强其优化设计显得尤为重要。文章以连续刚构桥梁为研究对象，重点对其结构设计的受力特性、特色理念与要点进行探讨，以期可以确保所设计连续刚构桥梁结构的质量。

关键词：连续刚构桥梁;结构设计;要点

中图分类号：U448.23 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0088-02

Abstract： Continuous rigid frame bridge is an important form of bridge， which has great structural rigidity and more beautiful structures. But because it involves many structural load factors， it is very important to strengthen its optimal design.In this paper， the continuous rigid frame bridge is taken as the research object， and the stress characteristics， characteristic concepts and key points of its structural design are discussed in order to ensure the quality of the continuous rigid frame bridge structure.

Keywords： continuous rigid frame bridge; structural design; main points

作为交通运输体系的重要组成部分，桥梁工程建设关系民生建设的成败。其中连续刚构桥梁是当前路桥工程项目建设中广泛应用的一种桥梁结构形式，对结构设计稳固性与可靠性具有较高要求。但是如果没有科学进行设计，容易使相应桥梁结构因为下挠过大而形成比较严重的裂缝，进而影响其使用的安全性与可靠性。因此，如何科学、系统地设计桥梁结构值得深入探讨。

1 连续刚构桥梁结构的受力特征

在现阶段道桥工程项目建设过程中，连续刚构桥梁体系是比较常见的一种结构体系形式，尤其是在跨越河流、山谷等地段的时候更是得到了广泛应用。在结构体系层面，连续刚构桥梁继承了刚构桥结构（图1）与连续梁桥结构（图2）两种结构体系桥梁的优势，并且配合自身结构形式的优化设计，可以保证自身的受力达到最佳的状态。相较于上述这两种桥梁结构形式，连续刚构桥梁的主梁、桥墩等结构在结构方面也存在一些独特的特征，如其主梁跨高、中跨比、箱梁底部线形等都有其自身的一些独特特征，如主梁根部跨高比一般控制在15.7～20.6范围內，但是大多数控制在18左右。相较于同跨、同径的连续桥梁结构，连续刚构桥在跨中区域部位处的正弯矩更小等等。通过对这些基本结构特征进行设计，才能够更好地对其受力情况进行分析，也才能更好地分析其受力特色。

鉴于连续刚构桥梁结构体系本身的特殊性，使得其相应的受力特征也具有区别于刚构桥与连续桥梁两种结构体系桥梁的一些独特受力特征与特性，具体表现如下：其一，连续刚构桥梁的墩梁固结体系主要设置在主梁与桥墩的结合部位处，它们在恒载作用下会具有相同的竖向位移与跨中弯矩。如果柱墩结构形式为薄壁柔性墩，那么相应墩顶截面部位处的荷载弯矩值要比同跨径连续梁桥更小。其二，在墩梁固结共同工作状态下，可以对跨中部位处的梁高进行充分降低，并对主梁的跨中截面尺寸进行减小，这样可以进一步减小其所受的恒载内力，同时也可以对主桥的跨径进行增大。其三，受力结合了T型刚构桥以及连续梁桥两种桥梁结构形式的结构及受力特征，可以在极大程度上对混凝土的温度变化、收缩变化以及徐变等变化现象进行有效控制，这样更有利于增强整体结构受力的合理性。

2 连续刚构桥梁结构设计的特色理念

在连续刚桥梁结构设计最具特色和鲜明的一个设计理念是“强梁弱墩”设计理念，这也是连续刚构桥梁建造与施工中需要重点关注的一个特色。通过对主梁结构尺寸进行增大，可以显著增强梁的刚度，这样有利于提升主桥的实际跨越能力。而通过设计的手段减小主墩的刚度，增加其柔性特性，那么有利于增加墩梁的尺寸与跨径，这样更有利于确保所设计连续刚构桥梁结构的整体适宜性。在混凝土收缩聚变作用下以及温度应力与荷载等的共同作用下，可以使连续刚构桥梁的主梁与墩顶部位处形成比较大的转角位移与顺桥向水平位移，同时可以快速增加桥梁墩身的弯矩值与剪力值。针对这种情况，通过灵活地设计抗推力比较小的薄壁墩身方式来对其结构所承受的内力值进行降低，取而代之的是转角位移与顺桥向水平的自由支座，这样可以保证连续刚构桥梁在承载力作用下始终保持良好的稳定性，且承载力也符合设计要求。基于这种柔性比较强的墩身结构形式来对桥墩抗推力进行降低，这样可以借助“强梁弱墩”这一设计理念来保证整体所设计连续刚桥梁结构设计的成效。

3 连续刚构桥梁结构设计的一些要点

3.1 做好结构受力计算工作

在设计连续刚构桥梁结构期间，为了保证上部结构、主梁结构等各部分结构部件设计的质量，离不开各种结构受力情况的深入分析。首先需要切实做好结构受力计算工作。比如，在当前的结构受力计算当中，常常借助有限元模拟计算软件，但是这种计算方式的结果精度不佳，常常无法满足后续的施工要求与规定，进而使得最终的设计结果无法对箱梁和中跨底板的预应力受力情况进行准确反映，进而使得所设置的预应力钢束不合理，增加了底板出现变形问题的概率，甚至会使桥梁底板出现崩裂破坏问题。又或者如果没有准确计算底板所受的横桥向应力，那么同样容易对底板上层和下层部位处所设置的防崩钢筋或横向钢筋的合理性带来不利影响。因此，必须要切实做好各种桥梁结构部件的受力计算和分析工作，如果可以精准计算结构的预拱度，那么可以避免后续结构施工中出现的多次局部调整预拱度的问题。通过准确进行受力计算与分析，那么保证合拢段两端高差，管道以及桥面的预拱度与竖曲线误差等都满足规定要求。

3.2 加强桥梁主梁截面设计

主梁是构成连续刚桥梁结构的一个重要组成部分，其涉及到截面、跨高、梁高等众多设计参数，这些都是设计中需要重点考虑的设计因素。比如，针对主梁截面设计而言，除了可以通过采取增强主梁刚度、柔性墩结构设计与梁墩固结设计等设计手段来提高桥梁结构本身的跨越能力之外，还要结合上述连续刚桥梁的基本受力特征，将連续刚桥梁的主梁截面设计为变截面形式。首先，鉴于连续刚构桥梁结构本身具有比较大的跨度，所承受的恒载内力也相对较大，如果可以灵活应用变截面形式，那么可以对跨中部位的恒载内力进行降低，同时使主梁的受力曲线分布情况同截面变化形式之间趋于一致，借助这种设计方式显著减少结构混凝土的使用量与恒载自重，节省设计资源，在后续项目施工环节中采用挂篮悬臂施工作业形式时可以保证其结构形式更加契合其所受的内力状态，更有利于确保其整体的设计效果。

3.3 桥梁结构其他设计要点

除了上述连续刚构桥梁结构设计要点之外，也需要重点做好如下一些设计工作：

（1）尽可能地降低刚构桥本身的抗推刚度，这样有利于减少其所受到的温度内力。鉴于连续刚构桥梁本身多采用高桥墩设计形式，如果实际的桥墩主体结构高度不足，那么需要将其替换为柔性桩基，这样可以保证相应的抗推刚度更小。

（2）连续刚构总长度进行有效限制。如果设置过长的刚构长度，那么会形成过大温度应力，为了对温度内力进行缩小，应用有机结合连续刚构与连续桥梁所形成的桥梁结构体系，保证可以全面提升其设计质量。

（3）如果连续刚构桥梁本身具有比较大的跨径，相应的自重也会比较大，其恒载占比会接近90%及以上。如果直接采取跨径或面径增大的方式，那么实际的效果不佳，在设计过程中对桥梁造型进行更改，配合现代化设计技术、手段与方法应用，可以保证所设计连续刚构桥梁结构的合理性，确保其结构的承载力满足规定要求。

（4）为了防范船只碰撞，可以采用双薄壁式桥墩结构形式，利用这种柔性结构形式和防撞设计的有效结合可以更好提升桥梁结构设计整体效果。比如，在设计刚构桥桥墩结构期间，可以专门性增设分离式、人工刚性等类型的防撞岛，以及柔性比较大的防撞设施，借助这些防护结构等辅助性结构设计可以更好提升其结构设计的效果。

4 结束语

总之，连续刚构桥梁是当前大跨度桥梁结构设计中最为常用的一种结构形式。在开展连续刚构桥梁结构设计期间，需要对其受力特色和设计理念进行深刻认知的基础上，做好结构受力计算工作以及主梁截面等关键结构部分设计工作，这样才能全面确保结构设计效果。

参考文献：

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[2]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].人民交通出版社，2001.

[3]王欣.关于大跨度连续刚构桥梁设计探讨[J].中国水运（下半月），2016（3）：218-219.

[4]王博.基于风险分析的桥梁设计优化[D].长安大学，2016.