1 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状
1.1 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状
1 9 6 4年,联邦德国所建成的主跨达208m地本道夫桥非常成功的现实了悬臂施工方法的优势,并且在结构上有创新之举,薄型主墩和上部的连续梁固结组合形成带铰的连续钢构体系。而1985年由澳大利亚所建成的主跨达260m的门道桥使连续钢构体系的优点得到了更加充分的体现。表1为连续刚构桥的优缺点。
预应力混凝土连续刚构桥是预应力桥梁的一种,拥有整体性能与抗震性能好、变形小、刚度大,尤其是主梁变形挠曲线平缓,行车的舒适性佳,桥面的伸缩缝少等优点。在国内,连续刚构桥的施工和设计都已比较成熟,能够有效控制施工的质量和工期,在成桥之后所需的养护工作也较少。通常,预应力混凝土连续刚构桥的适用范围是150m。
连续刚构桥是由墩梁固结而成的连续结构,综合了T型刚构与连续梁的受力特点,使桥梁的跨越能力与行车性能得到了大幅度提高。通过高墩的柔度来适应由于预应力、温度和混凝土收缩所导致的位移。使用连续钢构体系能够在保持连续梁体系优点的同时拥有自己的特点,和设支座的连续梁桥相比,连续刚构桥由于不需临时锚固而省去了大吨位盆式支座,降低了造价;既保持了行车平稳、无伸缩缝的优点,还不需要在支墩处设置支座与体系转换,更加方便了施工的开展;同时,具有的横向扭刚度和顺桥向抗弯满足了大跨径桥梁所需的受力要求。由于这些特点,大跨径预应力混凝土连续刚构桥在桥梁工程领域非常活跃。国内外均有相当多的大跨径连续刚构桥。
我国从20世纪50年代开始修建混凝土梁桥,虽然与欧洲相比起步较晚,但是在50多年的历史中已经得到了迅速发展,如今我国在预应力的混凝土桥梁设计、试验研究、结构分析、施工工艺、工艺设备和预应力材料等方面都已经取得了不错的成绩,特别是预应力混凝土梁桥的施工和设计都有着非常高的水准。我国在1997年所建成的虎门大桥副航道桥主跨达270m,将连续刚构桥的跨越能力体现到了极致。
1.2 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的设计特点
(1)边、主跨跨径比。
边、主跨跨径比通常在0.5~0.69之间大部分集中于0.55~0.57,研究表明,边、主跨跨径比在0.55左右,或者稍大时,很可能在边跨悬臂端以导梁支撑于边墩上,取消落地支架。是以后的连续钢构边、主跨跨径比的发展趋势。
(2)箱梁截面。
箱顶宽低于21.9m以下采用单式箱,如果顶宽较大,则分上下行,建成双幅桥,截面有两个分离的单室箱。
(3)腹板。
腹板最小厚度为40cm,也有35充满或50,最大的厚度为80cm。箱梁板件的尺寸减小代表上部结构轻型化,这是未来连续刚构桥的发展趋势之一,随着腹板减薄,需要特别重视控制张拉应力,防止腹板出现斜裂缝。
1.3 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工特点
(1)支架施工。
初期,大跨径预应力混凝土连续刚构桥大多选用的是搭设支架法,就地进行浇注施工,桥梁的跨径大致为40m。但是由于工期较长,需要耗费大量的木料,因此建造的连续梁数量有限。近年来,随着刚脚手架的应用和支架构建逐渐标准化,桥梁的结构也越来越多样化,在大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工中使用就地浇注施工也是一种非常经济的施工方式。
(2)悬臂施工。
前联邦德国于1950年所创的悬臂施工通过利用建造完成的桥墩沿桥跨境的方向逐段悬处接长对称施工,所以使用悬臂施工必要的条件是:施工中箱梁和桥墩固结保证桥墩能够承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段的增加即悬臂长度的增长,导致梁内的负弯矩不断增大,对混凝土桥必须在梁段上缘施加预应力,使其完成的梁段连成整体。这一施工方式的特点是在桥下无需搭设支架,在峡谷和深水条件下施工是最优方案;且工序简单,使用的施工设备较少,能够有效的节省施工预算,降低整体造价。
2 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的发展趋势
(1)跨越能力增强。
在新的技术、工艺、材料不断得到应用的今天,桥梁的设计越来越合理,从而使大跨径预应力混凝土钢构桥的跨径能够继续加大。
(2)预应力束简化。
在连续刚构桥的设计中,相当多的桥梁已经取消了连续束与弯起束,主要依靠纵向预应力与竖向预应力克服主拉应力,极大的方便了施工。
(3)边跨合拢落地支架取消。
选用合适的主跨比和边,通过在导梁上合拢边跨或者和悬臂相连实现合拢。高墩场合下,落地支架的取消能够在保证经济效益的情况下更加便于施工。
(4)桥型多样化。
城市立交桥与高速公路的不断发展,要求路线越来越顺畅且行车舒适,异型桥、弯桥、坡桥和斜桥都是桥型多样化的发展趋势。
(5)上部结构轻型化。
采用轻质混凝土、高强混凝土和大吨位锚具能够使上部结构轻型化,从而减小结构的尺寸、自重以及材料的用量。同时还能够使三项预应力的优点得到充分的发挥,采用长悬臂顶板的单箱截面既能够节约材料使结构轻型化,还可以充分的利用悬臂施工的方法加快施工的进度。
(6)上部结构的持续长度增大。
由于行车的速度不断提高,行车的舒适性已经占有了非常重要的位置。不用或少用伸缩缝的设计理念已经渗透到了桥梁的设计中。
摘要：正确的分析目前大跨径预应力混凝土连续刚构桥的发展现状,判断未来的发展趋势是预应力混凝土领域重要的课题之一。
关键词：大跨径预应力,混凝土,连续刚构桥,现状,发展趋势,分析
参考文献
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