合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响

2023年12月27日发(作者：梅花的含义)

第３１卷第４期　兰州　交通大学学报　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１２　２０１２年８月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　文章编号：１００１—４３７３（２０１２）０４—００３１—０５　合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响　留　晗　，　张　宇　（１．兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０；２．同济大学桥梁工程系，上海２０００９２）　摘要：预应力混凝土连续梁桥的应力监测和线形控制是桥梁施工过程中的一项重要的环节．合拢段的合拢方式　对多跨连续梁的内力和线形产生重要的影响．考虑了不同合拢方式对多跨连续梁成桥后整体挠度和弯矩的影响，　分析各个合拢方式作用下桥梁整体线形和内力的差异，得出相对合理优化的合拢方式以保证施工过程中桥梁的安　全性和稳定性，为类似多跨连续梁合拢施工方案的选择提供参考的依据．　关键词：多跨连续梁桥；合拢方式；线形和内力　中图分类号：Ｕ４４８．３５　文献标志码：Ａ　０引言　随着我国高速铁路的发展，预应力混凝土连续　梁以其刚度好变形小伸缩缝少、行车平顺舒适、造型　简洁美观、养护工程量小及抗震能力强等特点已成　力混凝土连续箱梁桥为例，针对不同合拢方式对桥　梁的内力和整体线形的影响，运用软件对各种合拢　方式进行计算模拟，讨论分析各种合拢方式下全桥　的内力和线形．　为高速铁路线上大中跨径桥梁的一种常用桥型．而　大跨度预应力混凝土连续梁的施工方法主要采用悬　１工程概况　某新建铁路线４０　ＩＴＩ＋３×６４　ｍ＋４０　１ＴＩ预应力　臂施工法．在悬臂施工期间，由于其施工工序和施工　阶段较多，各阶段相互影响，而且在施工阶段中涉及　多次的体系转换会使结构内力和变形随之发生变　化．其中合拢施工是悬臂施工预应力连续梁桥施工　的重要环节，尤其在多跨连续梁中，合拢方案的选择　混凝土连续梁桥（见图１），梁体采用单箱单室变高　度直腹板箱型截面．箱梁０　段长８　ＩＴＩ，每个Ｔ构纵　向划分为７个对称梁段．梁段数及梁段长度从根部　至跨中分别为２×３．５　ｍ，５×４　Ｆｎ，累计悬臂总长２７　ｉｎ．１＃＂－－７　梁段采用挂篮悬臂浇注施工．全桥共分５　个合拢段，合拢段长度均为２　ｍ，边跨现浇段长７．７５　对合拢过程中桥结构的内力和整体线形会产生明显　的影响．本文以一座４０　１ＴＩ＋３×６４　ｍ＋４０　ｍ的预应　图１主桥总体布置图（单位：ｍ）　Ｆｉｇ．１　Ｇｅｎｅｒａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ（ｕｎｉｔ：ｍ）　全桥箱梁顶宽１２．２　ＩＴＩ，顶宽６．７　ｍ；主墩墩顶　主要技术标准：１）双线，工级铁路，无砟轨道；２）设计　活载：列车竖向荷载采用ＺＫ标准活载；３）地震动峰　值加速度≤０．２ｇ（相当于基本烈度八度）．　５．０　ｍ范围内的梁高相等，梁高６．０５　ＩＴＩ，跨中及边　跨墩顶现浇段梁高３．０５　ｍ．箱梁底板下缘曲线按　１．８次抛物线变化，梁底抛物线方程为　—Ｏ．００７　２１　一．　收稿日期：２０１２—０５—０３　作者简介：留晗（１９８６一），男，浙江衢州人，硕士生　

３２　兰州交通大学学报　第３１卷　２合拢方式的分析　本桥是５跨１联的预应力混凝土连续梁桥，对　建立能够反应实际各个施工阶段和施工荷载的有限　元模型，计算模型根据悬臂施工梁段的划分、支点、　跨中、截面变化点等控制截面将全桥划分为９５个节　点和９４个单元．全桥总体计算模型如图２所示．　于施工控制计算，主要采用平面有限元方法进行结　构分析．结构分析时采用桥梁博士３．０有限元软件，　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　∞　∞∞　图２计算模型　Ｆｉｇ．２　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　２．１合拢方式的划分　合拢方式５：先进行２、４跨合拢段的合拢，然后　合拢方式一般在施工图纸中明确给定，不同的　合拢方式及体系转换时间对成桥累计位移和结构成　桥内力的影响不同．各合拢段的合拢多采用对称逐　跨合拢，即对称的合拢段要同时合拢．针对具有５个　合拢段的５跨１联预应力混凝土连续梁，提出以下　６种合拢方式：　进行中跨合拢段的合拢，最后进行边跨合拢段的合　拢。　合拢方式６：先进行２、４跨合拢段的合拢，然后　进行边跨合拢段的合拢，最后进行中跨合拢段的合　拢．　合拢方式１：先进行第３跨合拢段合拢，然后进行　边跨合拢段的合拢，最后进行２、４跨合拢段的合拢．　合拢方式２：先进行第３跨合拢段合拢，然后进行　２、４跨合拢段的合拢，最后进行边跨合拢段的合拢．　合拢方式３：先进行边跨合拢段的合拢，然后进　行２、４跨合拢段的合拢，最后进行中跨合拢段的合　拢．　本桥经历多次的合拢，为了保证结构设计的内　力状态和成桥的线形，每次合拢后都要进行１次体　系转换．　２．２计算结果的比较　根据上面６种不同的合拢方式，按照施工实际　过程中的要求，对全桥整体模型的施工阶段进行相　应不同的划分．最后计算得收缩徐变１　８００　ｄ后各　个节点和单元的挠度位移以及内力，比较它们整体　挠度和控制截面的内力．　２．２．１收缩徐变１　８００　ｄ后挠度计算比较　合拢方式４：先进行边跨合拢段的合拢，然后进行　中跨合拢段的合拢，最后进行２、４跨合拢段的合拢　．　一。　蜒　．　．一　．　：ｌ　一　５０　０　　。ｏ　ｆ一　距１　墩梁端距离，ｍ　图３合拢方式１和２的挠度曲线　Ｆｉ．３　Ｄｅｆｇｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　１　ａｎｄ　２　

第４期　留　晗等：合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响　３３　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　叮∞∞　∞　叭Ｏ叭　∞∞　加　∞　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　０　∞　∞∞　叭０叭　加加ｍ　ｍ　∞　＝兮　距１　墩梁端距离，朋　图４合拢方式３和４的挠度曲线　Ｆｉｇ，４　Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｕｒｖ￣ｏｆ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　３　ａｎｄ　４　｛　距ｌ　墩梁端距离ｈｎ　图５合拢方式５和６的挠度曲线　Ｆｉｇ．５　Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　５　ａｎｄ　６　表１最大／最小挠度　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｍａｘｉｍａｌ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｍａｌ　ｄｅｆｔｌｅｃｔｉｏｎ　合拢方式４相近外，其他部位的挠度都相对较小，其　整体挠度曲线也比较平顺；３）合拢方式５和６两者　的竖向挠度曲线基本吻合，但在边跨合拢处，合拢方　式５挠度要比合拢方式６小很多．同时结合表１给　出的最大／最小挠度值，比较６种合拢方式的整体挠　度曲线，可以得到合拢方式３的挠度曲线波动不大，　产生的正负最大挠度值也是相对最小的．由此说明　在６种合拢方式中以方式３进行合拢的该连续梁桥　的整体线形比较平顺．　２．２．２　内力计算比较　图３～５为６种合拢方式作用下的挠度曲线，　表１为截取挠度曲线图中的最大和最小挠度．从图　中可以看出：１）合拢方式ｌ和２在边跨、次中跨还是　中跨的挠度曲线差异较明显，合拢方式１的整体挠　度曲线突兀比较大，而合拢方式２的挠度曲线只在　跨中部位发生较大变化外，在边跨至次中跨的挠度　曲线还是比较平顺的；２）合拢方式３除边跨位置与　由于不同合拢方式下的预应力的张拉顺序、温　度等对本桥各个截面的受力状态影响极大，因此有　必要对该桥收缩徐变１　８００　ｄ后的内力进行比较．　由于桥梁是对称结构，且施工过程和预应力张拉过　程都是对称的，故全桥结构所受的内力也是对称的，　所以只需比较半跨结构的内力．　

兰州交通大学学报　第３１卷　柏加∞∞∞∞∞ｏ∞∞　加∞∞∞柏加Ｏ加∞　毫　Ｚ　言　●　Ｚ　：　静　ｂ　：　￥　距１　墩梁端距离／ｍ　静　距ｌ　墩梁端距离，ｍ　图６合拢方式１和２的弯矩曲线　Ｆｉｇ．６　Ｍｏｍｅｎｔ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　１　ａｎｄ　２　图８合拢方式５和６的弯矩曲线　Ｆｉｇ．８　Ｍｏｍｅｎｔ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｃｌｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　５　ａｎｄ　６　ｏ根据上面各图弯矩曲线发展情况，取出几个弯　矩最大处的控制截面，比较各个合拢方式下这几个　言　●　控制截面的弯矩值．　Ｚ　图６～８为６种合拢方式下半跨桥梁结构产生　的弯矩曲线，表２给出了图９所示７个控制截面的　∞∞∞∞　ｍ　０　ｍ　∞　３　０　静　最大弯矩值．由图９可知：１）合拢方式１在２　墩和　３　墩处产生的最大弯矩相差不大，而且合拢方式１　的整体弯矩明显比合拢方式２小很多，说明合拢方　式１的整体受力合理而且产生了较小的内力；２）合　拢方式３和４的整体弯矩曲线图的走势基本相　同，但在３＃墩处的弯矩突然变大，对结构在此处的　距１　墩梁端距离／ｍ　图７合拢方式３和４的弯矩曲线　Ｆｉｇ．７　Ｍｏｍｅｎｔ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　３　ａｎｄ　４　桥　跨　由　９．５　心　线　图９控制截面的布置图（单位：ｍ）　Ｆｉ．９　Ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｇ　ｓｅｃｔｉｏｎ（ｕｎｉｔ：ｍ）　表２控制截面的弯矩　Ｔａｂ．２　Ｔｈｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｋＮ・ｍ　受力产生不利的影响；３）合拢方式５和６的弯矩曲　线基本吻合，２　墩和３　墩处产生的最大弯矩相差　不大，整体受力较合理．通过比较表２提供的７个控　对比其他的方式小．所以采用合拢方式ｌ进行合拢　对该类型多跨连续梁各支座处受力较对称而且整体　受力最小最有利的．　制截面的最大弯矩值并结合图６～８的弯矩曲线，可　以获知在半跨范围内合拢方式】产生整体的内力相　３结论　对于多跨连续梁而言，合拢方式会对桥梁整体　

第４期　留　晗等：合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响　３５　线形和内力产生重要的影响．因此提出６种不同的　虑如跨度、跨数及非对称因素作用的影响．因此结合　上述因素作用的多跨连续梁的内力和线形状况还有　合拢方式，计算它们对５跨１联连续梁的整体线形　和整体内力的影响，通过挠度和内力计算，结果表明　采用合拢方式３进行合拢的多跨连续梁产生的整体　挠度要小于其他的合拢方式，同时也说明以该合拢　方式进行合拢的多跨连续梁的挠度产生变化较小、　待进一步研究．但是不同合拢方案分析得出对桥梁　线形和内力有意义的结果，对类似桥型的工程施工　有参考价值，值得在实际工程中推广研究．　参考文献：　Ｅｌｉ范立础．预应力混凝土连续梁桥［Ｍ］．北京：人民交通　出版社，１９９９．　整体线形平顺．在内力的比较过程中，结合弯矩曲线　和控制截面的内力可以得到合拢方式１的受力更合　理而且整体的内力值也是相对最小的．在实际工程　应用中，单凭线形的好坏和内力的大小来选择合拢　方式显然不可靠，因此需要综合考虑两者作用影响　因素的情况下，选择最合理的合拢的方式是非常必　要的．通过综合对比多跨连续梁的内力和线形的影　［２］张继尧，王昌将．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥　［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５．　［３］向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版　社，２００１．　Ｅ４３徐君兰．大跨度桥梁施工控制Ｉ－Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２０００．　响，可以得出合拢方式１在所受内力最小的情况下，　虽然线形稍差于合拢方式３，但也优于其他４种合　［５］雷俊卿．桥梁悬臂施工与设计［Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２０００．　拢方式．它既保证了内力受力最小，也保证了桥面的　线形．因此在６种合拢方式中，合拢方式１为最佳的　合拢方式，宜在工程实践中得到应用．本文只针对不　同合拢方式对多跨连续梁内力和线形的影响，未考　［６］钟正强，陈常松，颜东煌．连续梁桥合拢方案对施工控　制的影响［Ｊ］．长沙交通学院学报，２００２，１８（３）：２７—３１．　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｌｏｓｕｒｅ　Ｏｐｔｉｏｎ　ｏｎ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｉｎｎｅｒ　Ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉ—ｓｐａｎ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＬＩＵ　Ｈａｎ　。　ＺＨＡＮｆＧ　Ｙｕ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｌ￣ｎｚｈｏｕ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｌｍｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｉｎｅａｒ　ｅｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅ　ａｒｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｌｉｎｋｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｊｏｉｎｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅＴｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　．ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ａｃｃｏｕｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｆｉｎｉｓｈｅｄ　ｄｅａｄ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｌｉｎｅａｒ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．Ａｎｄ　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｍｕｌｔｉ—ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅ；ｃｌｏｓｕｒｅ　ｏｐｔｉｏｎ；ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｎｅｒ　ｆｏｒｃｅ