大跨连续刚构桥设计的关键技术分析

大跨连续刚结构桥梁作为现代桥梁设计中的重要类型, 此种设计具备自身特有的优势, 同时桥梁的质量在一定程度上遭受严峻的考验。以虎门大桥为例, 因为桥梁应力与荷载力不足, 出现大跨度主梁拉裂的情形。因此, 在设计中强化桥梁的安全性与耐久性, 是保障桥梁安全持续发展的重要保障。

一、大跨连续刚结构桥梁设计常见问题

连续刚结构桥起源于1951年, 随着施工技术、工艺、设计精度等的持续优化, 大跨连续刚结构桥成为大跨度桥梁设计中的首选[1]。尤其是在高桥墩与跨度较大的环境中是最常见的。运用大跨连续刚结构桥梁设计的优点可以有效地实现桥墩基础点 (三点) 共同受力, 形成整体桥梁各部分的受力分析。但是, 此种设计也存在一些问题, 主要体现在以下几个方面:

分孔比例引起边墩合拢边跨。针对大跨连续刚结构桥的边跨、中跨比例的界定主要与桥梁的整体布局与力量承受有着明确的关联性, 主要是为了实现桥梁内力均匀分布。目前我国类似的桥梁中边跨与中跨比例通常在0.5～0.654之内。根据国内外相关研究结果显示:此种结构的桥梁在实践中边跨与中跨的比例在0.538～0.562之间, 超过了0.6极可能会造成边墩合拢边跨的情形。

截面合理性问题。大跨连续刚结构桥在设计进程中, 设计人员主要依据建设施工具体方案, 通常运用箱形结构来确保截面的合理性。整体箱梁对于中小跨径且桥面15m以下的跨度桥梁设计, 主要采用单截面模式实现;桥面在18～22m之间必须采取双室的截面模式;在桥面超过22m以后, 通常采取单箱多室截面或者双箱多面模式。同时, 在此种类型桥顶板的厚度设计上, 顶板的厚度必须控制在0.24～0.3m之间;桥面底板厚度标准0.32m以上, 仅仅在非常特殊的情形下底板厚度在0.32m以下[2]。

温度内力量的控制。为了保证梁墩稳固性问题, 必须做好温度内力的具体实施控制, 主要从以下几个方面做好控制: (1) 降低桥墩抗推刚度。通常来讲, 桥墩抗推刚度与温度内力是正相关的, 在桥梁墩身自身强度不够的情形下, 以柔性桩基的方式进行弥补, 将桥墩的抗推刚性控制在最低范畴内; (2) 限制桥梁的总长。随着桥梁建设能力的提升, 大跨连续刚结构桥的横跨长度相应增加, 目前国内使用连续刚结构最长的桥梁横跨达1060m; (3) 合拢温度的控制。目前在大跨连续刚结构桥的设计中通常采用悬臂式浇筑法, 在浇筑完成后实施主梁合拢。在和隆重值得注意的是:所有工作必须在浇筑后标准温度内完成施工。

通航防撞。针对大跨连续刚结构桥的设计中必须充分考虑其在和河道航行中的防撞能力。其双薄壁的桥墩必须避与桥墩的撞击力接触, 以人工防护设备设施的有效实施, 减少撞击力。

结构分析。在该结构桥梁设计进程中, 主要运用了桥墩受力纵向计算、内力计算和桥墩自身结构受力影响等多个方面进行。 (1) 桥梁纵向计算:主要依据该种类型结构桥运用的实际特点, 阶段性分解的基本原则, 将节点与单元之间合理规划起来, 主要包含了桥梁的承载能力、负荷能力、汽车制动力、船舶撞击力、风力等内容, 通过精确计算桥梁结构内里、应力与位移等, 综合实施建筑施工进程中的精准质量控制, 将预应张垃等环节综合运用到实施控制中, 以此来保障最终设计结构的精准性; (2) 桥梁内力精准计算。主要根据弹性支撑平面基本原理, 明确地将桥面受到的源于外界的力量进行系统化的考量, 实现计算的精准性; (3) 墩身结构的影响。因为此种类型结构的墩梁受到温度、混凝土收缩力与桥面制动力等方面综合因素的影响, 受到峡谷风、河风等外界风效应的制约, 对于桥梁的稳定性与抗压宽度要求更为严格, 以此做好各项风荷载的控制。

二、大跨连续刚结构桥梁设计的关键技术分析

(一) 线性控制

系统性地分析了大跨连续刚结构桥梁设计中的常见问题可以发现, 线性控制是做好大跨连续刚结构桥梁设计的关键影响因素[3]。按照相关要求落实现行控制基本要求与准则, 结合自身需求, 强化结构模型, 利用设计中的虚拟模型做好现实数据计算, 将各数据之间的线性进行系统性分析, 充分发挥数据的作用。在设计模型的建设中, 桥梁设计人员必须按照合理的单元、节点进一步细化规划。同时, 重点计算出桥梁与桥墩之间的模拟量化关系, 确保刚壁结合连接中变量与变量影响因素一致[4]。最后, 必须控制好桥梁的自由模拟度控制, 做好各环节的工序设计, 确定桥梁最原始的设计参数, 形成设计施工无缝衔接的目的。在桥梁设计模型成立以后, 充分考虑各结构的受力影响因素, 提前做好线性控制准备, 确保设计中突发问题的修正, 保证设计质量。

(二) 应力控制

应力控制是此种结构桥梁设计中重要的控制环节之一, 目的在于保障桥梁适应运行的应力变化, 结合运行实际情况, 精准计算结果, 设计人员在桥梁结构的具体实施中必须做好应力控制, 以关联性数据计算把握数据材料弹性。同时必须结合桥梁建设中施工材料的影响量, 保证桥梁应力变量与施工材料的质量深度融合, 实现数据控制与变量深度统一。

三、结语

总的来讲, 在大跨连续刚结构桥梁设计的时候, 必须立足实际情况, 做好数据调研全面研究, 掌握影响桥梁在设计中的因素, 把握好分孔比例、温度内力等影响因素, 根据桥梁通行需求, 有针对性地选择设计方案, 根据设计方案内容从线性控制和应力控制两个层面做好关键因素的控制, 解决桥梁在设计中存在的问题, 进而提升桥梁设计的质量。

摘要：大跨连续刚结构桥梁是现代桥梁设计中的关键因素, 此种因素在桥梁建设中具备很大的优势, 但是也存在一定的问题。本文从大跨连续刚结构桥梁桥梁设计中的常见问题, 从线性控制和应力控制两个层面分析了大跨连续刚结构桥梁设计的关键技术。

关键词：连续刚构,高墩大跨,关键技术

参考文献

[1] 杨舟.桥梁设计关键技术问题分析—以大跨连续刚构桥为例[J].中国高新技术企业, 2017 (3) :90-91.

[2] 郑远彪, 林平东.以大跨连续刚构桥为例——桥梁设计关键技术问题分析[J].黑龙江交通科技, 2017, 40 (7) :145-145.

[3] 陈文明.大跨连续刚构桥桥梁设计要点分析[J].中国科技投资, 2017 (21) :22-23.

[4] 张涛.大跨连续刚构桥桥梁设计要点分析[J].中国房地产业, 2017 (10) :00158-00159.