連續剛構橋梁結構設計分析

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摘要：連續剛構橋是一種重要的橋梁形式，其具有極大的結構剛度，構造美觀性更加顯著。但是由于其本身涉及到比較多的結構荷載影響因素，加強其優化設計顯得尤為重要。文章以連續剛構橋梁為研究對象，重點對其結構設計的受力特性、特色理念與要點進行探討，以期可以確保所設計連續剛構橋梁結構的質量。

關鍵詞：連續剛構橋梁；結構設計；要點

作為交通運輸體系的重要組成部分，橋梁工程建設關系民生建設的成敗。其中連續剛構橋梁是當前路橋工程項目建設中廣泛應用的一種橋梁結構形式，對結構設計穩固性與可靠性具有較高要求。但是如果沒有科學進行設計，容易使相應橋梁結構因為下撓過大而形成比較嚴重的裂縫，進而影響其使用的安全性與可靠性。因此，如何科學、系統地設計橋梁結構值得深入探討。

1連續剛構橋梁結構的受力特征

在現階段道橋工程項目建設過程中，連續剛構橋梁體系是比較常見的一種結構體系形式，尤其是在跨越河流、山谷等地段的時候更是得到了廣泛應用。在結構體系層面，連續剛構橋梁繼承了剛構橋結構（圖1）與連續梁橋結構（圖2）兩種結構體系橋梁的優勢，并且配合自身結構形式的優化設計，可以保證自身的受力達到最佳的狀態。相較于上述這兩種橋梁結構形式，連續剛構橋梁的主梁、橋墩等結構在結構方面也存在一些獨特的特征，如其主梁跨高、中跨比、箱梁底部線形等都有其自身的一些獨特特征，如主梁根部跨高比一般控制在15.7～20.6范圍內，但是大多數控制在18左右。相較于同跨、同徑的連續橋梁結構，連續剛構橋在跨中區域部位處的正彎矩更小等等。通過對這些基本結構特征進行設計，才能夠更好地對其受力情況進行分析，也才能更好地分析其受力特色。鑒于連續剛構橋梁結構體系本身的特殊性，使得其相應的受力特征也具有區別于剛構橋與連續橋梁兩種結構體系橋梁的一些獨特受力特征與特性，具體表現如下：其一，連續剛構橋梁的墩梁固結體系主要設置在主梁與橋墩的結合部位處，它們在恒載作用下會具有相同的豎向位移與跨中彎矩。如果柱墩結構形式為薄壁柔性墩，那么相應墩頂截面部位處的荷載彎矩值要比同跨徑連續梁橋更小。其二，在墩梁固結共同工作狀態下，可以對跨中部位處的梁高進行充分降低，并對主梁的跨中截面尺寸進行減小，這樣可以進一步減小其所受的恒載內力，同時也可以對主橋的跨徑進行增大。其三，受力結合了T型剛構橋以及連續梁橋兩種橋梁結構形式的結構及受力特征，可以在極大程度上對混凝土的溫度變化、收縮變化以及徐變等變化現象進行有效控制，這樣更有利于增強整體結構受力的合理性。

2連續剛構橋梁結構設計的特色理念

在連續剛橋梁結構設計最具特色和鮮明的一個設計理念是“強梁弱墩”設計理念，這也是連續剛構橋梁建造與施工中需要重點關注的一個特色。通過對主梁結構尺寸進行增大，可以顯著增強梁的剛度，這樣有利于提升主橋的實際跨越能力。而通過設計的手段減小主墩的剛度，增加其柔性特性，那么有利于增加墩梁的尺寸與跨徑，這樣更有利于確保所設計連續剛構橋梁結構的整體適宜性。在混凝土收縮聚變作用下以及溫度應力與荷載等的共同作用下，可以使連續剛構橋梁的主梁與墩頂部位處形成比較大的轉角位移與順橋向水平位移，同時可以快速增加橋梁墩身的彎矩值與剪力值。針對這種情況，通過靈活地設計抗推力比較小的薄壁墩身方式來對其結構所承受的內力值進行降低，取而代之的是轉角位移與順橋向水平的自由支座，這樣可以保證連續剛構橋梁在承載力作用下始終保持良好的穩定性，且承載力也符合設計要求。基于這種柔性比較強的墩身結構形式來對橋墩抗推力進行降低，這樣可以借助“強梁弱墩”這一設計理念來保證整體所設計連續剛橋梁結構設計的成效。

3連續剛構橋梁結構設計的一些要點

3.1做好結構受力計算工作

在設計連續剛構橋梁結構期間，為了保證上部結構、主梁結構等各部分結構部件設計的質量，離不開各種結構受力情況的深入分析。首先需要切實做好結構受力計算工作。比如，在當前的結構受力計算當中，常常借助有限元模擬計算軟件，但是這種計算方式的結果精度不佳，常常無法滿足后續的施工要求與規定，進而使得最終的設計結果無法對箱梁和中跨底板的預應力受力情況進行準確反映，進而使得所設置的預應力鋼束不合理，增加了底板出現變形問題的概率，甚至會使橋梁底板出現崩裂破壞問題。又或者如果沒有準確計算底板所受的橫橋向應力，那么同樣容易對底板上層和下層部位處所設置的防崩鋼筋或橫向鋼筋的合理性帶來不利影響。因此，必須要切實做好各種橋梁結構部件的受力計算和分析工作，如果可以精準計算結構的預拱度，那么可以避免后續結構施工中出現的多次局部調整預拱度的問題。通過準確進行受力計算與分析，那么保證合攏段兩端高差，管道以及橋面的預拱度與豎曲線誤差等都滿足規定要求。

3.2加強橋梁主梁截面設計

主梁是構成連續剛橋梁結構的一個重要組成部分，其涉及到截面、跨高、梁高等眾多設計參數，這些都是設計中需要重點考慮的設計因素。比如，針對主梁截面設計而言，除了可以通過采取增強主梁剛度、柔性墩結構設計與梁墩固結設計等設計手段來提高橋梁結構本身的跨越能力之外，還要結合上述連續剛橋梁的基本受力特征，將連續剛橋梁的主梁截面設計為變截面形式。首先，鑒于連續剛構橋梁結構本身具有比較大的跨度，所承受的恒載內力也相對較大，如果可以靈活應用變截面形式，那么可以對跨中部位的恒載內力進行降低，同時使主梁的受力曲線分布情況同截面變化形式之間趨于一致，借助這種設計方式顯著減少結構混凝土的使用量與恒載自重，節省設計資源，在后續項目施工環節中采用掛籃懸臂施工作業形式時可以保證其結構形式更加契合其所受的內力狀態，更有利于確保其整體的設計效果。

3.3橋梁結構其他設計要點

除了上述連續剛構橋梁結構設計要點之外，也需要重點做好如下一些設計工作：（1）盡可能地降低剛構橋本身的抗推剛度，這樣有利于減少其所受到的溫度內力。鑒于連續剛構橋梁本身多采用高橋墩設計形式，如果實際的橋墩主體結構高度不足，那么需要將其替換為柔性樁基，這樣可以保證相應的抗推剛度更小。（2）連續剛構總長度進行有效限制。如果設置過長的剛構長度，那么會形成過大溫度應力，為了對溫度內力進行縮小，應用有機結合連續剛構與連續橋梁所形成的橋梁結構體系，保證可以全面提升其設計質量。（3）如果連續剛構橋梁本身具有比較大的跨徑，相應的自重也會比較大，其恒載占比會接近90%及以上。如果直接采取跨徑或面徑增大的方式，那么實際的效果不佳，在設計過程中對橋梁造型進行更改，配合現代化設計技術、手段與方法應用，可以保證所設計連續剛構橋梁結構的合理性，確保其結構的承載力滿足規定要求。（4）為了防范船只碰撞，可以采用雙薄壁式橋墩結構形式，利用這種柔性結構形式和防撞設計的有效結合可以更好提升橋梁結構設計整體效果。比如，在設計剛構橋橋墩結構期間，可以專門性增設分離式、人工剛性等類型的防撞島，以及柔性比較大的防撞設施，借助這些防護結構等輔助性結構設計可以更好提升其結構設計的效果。

4結束語

總之，連續剛構橋梁是當前大跨度橋梁結構設計中最為常用的一種結構形式。在開展連續剛構橋梁結構設計期間，需要對其受力特色和設計理念進行深刻認知的基礎上，做好結構受力計算工作以及主梁截面等關鍵結構部分設計工作，這樣才能全面確保結構設計效果。

參考文獻：

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作者：李曉灑 單位：中設設計集團股份有限公司