連續剛構橋

指墩梁固結的連續梁橋

連續剛構橋是指墩梁固結的連續梁橋。分主跨為連續梁的多跨剛構橋和多跨連續-剛構橋,均採用預應力混凝土結構,有兩個以上主墩,採用墩梁固結體系,具有T形鋼構橋和連續梁橋的優點。

簡述


在連續梁橋中,將墩身與主梁固結成一體的為連續剛構橋。由於墩身與主梁形成剛架,承受上部結構的荷載,一方面主梁受力合理,另一方面墩身在結構上充分發揮了潛能。
連續剛構橋是大跨徑橋樑建設中常用的一種結構體系,其常用跨徑在100~300米之間。當跨徑超過100米時預應力混凝土連續剛構可以作為連續梁橋的比選方案。
連續剛構橋綜合了連續梁橋和T形剛構橋的受力特點,主梁為連續梁體,並與橋墩固結。在受力特點上連續剛構體繫上部結構同連續梁一樣,而橋墩底部所承受的彎矩、梁體內的軸力隨著墩高的增加而減小。在跨徑大而墩高小的連續列剛構橋中,由於體系的溫度變化,混凝土的收縮將在墩底產生較大的彎矩。為減小水平位移在墩上產生的彎距值,連續剛構橋通常採用水平抗推剛度較小的雙薄壁墩。

特點


連續剛構是將T形剛構粗厚橋墩減薄,形成柔性橋墩,使墩梁固結、主梁連續形成連續剛構橋,它是T形剛構與連續梁結合的一種新型體系。
連續剛構橋具有如下特點。
(1)連續剛構橋的結構特點是主梁連續、墩梁固結,既保持了連續梁無伸縮縫、行車平順的優點,又保持了T形剛構不設支座、無需體系轉換的優點,方便施工,而且很大的順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度能很好地滿足較大跨徑的受力要求。因此它是一種極有生命力的橋樑結構形式,已成為大跨度預應力混凝土橋樑的首選橋型。
(2)柔性橋墩可以適應結構由預加力、混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的縱向位移,為減小水平位移在墩中產生的彎矩,連續剛構橋常採用水平抗推剛度較小的高墩和雙薄壁墩。當跨越山溝、河谷地形時,可採用單薄壁柔性高墩連續剛構體系;當跨徑較大而墩的高度不高時,為增加墩的柔性,常採用雙薄壁墩,此外,雙薄壁墩還具有削減墩頂負彎矩峰值的作用。
(3)連續剛構橋樑內的內力分佈更加合理,合理選擇墩的剛度,能夠有效地減少主梁內的彎矩,有利於增大跨徑。同連續梁比較,在活載作用下,連續剛構的正彎矩比連續梁的小,兩者負彎矩較接近;在恆載作用下,兩者的彎矩也比較接近。墩梁固結節省了大型支座的昂貴費用,減少了墩基基礎的工程量,並改善了結構在水平荷載(例如地震荷載)作用下的受力性能,即各柔性墩按剛度比分配水平力。
(4)跨徑在200~300m範圍內,連續梁橋在跨越能力方面、拱橋在施工簡易方面以及斜拉橋和弔橋在經濟指標方面都明顯不如連續剛構橋。因此,儘管連續剛構橋起步較晚,但卻得到了較快的發展。在主跨200~300m範圍內幾乎被連續剛構橋所壟斷。可以說,連續剛構橋的出現,不僅豐富了橋樑家族的成員,也是科技進步的體現。
(5)連續剛構橋的上部結構形式有利於懸臂施工,懸臂施工適合於梁的上翼緣承受拉應力的橋樑形式,因為懸臂施工的受力與橋樑建成后受力較接近。一般採用平衡懸臂澆築施工。
(6)連續剛構橋薄壁墩是柔性的,因此必須採取防撞措施。

實例


廣東虎門大橋輔航道橋
虎門大橋輔航道橋的跨徑布置為150m+270m+150m,設計荷載為汽車——超20級,驗算荷載為掛車——120。橋面凈寬30m,6個車道,設有中央分隔帶、路緣帶和緊急停車帶。橋面縱坡3%,橫坡2%。按7度設防。該橋已運營超過6年,狀況良好,尚未出現任何裂縫。
挪威Stolma橋
1998年11月,挪威建成兩座特大跨徑混凝土連續剛構橋:跨徑布置94m+301m+72m的Stolma橋和86m+202m+298m+125m的Raft sundet橋,前者首次將混凝土梁式橋的跨徑突破300m,居世界首位。這兩座橋共同的特點是:①主跨中部採用輕質高強混凝土,重度僅為19.5kN/m³;②截面為單室箱。底板、腹板厚度較小;③邊跨配重。這兩座橋的跨徑布置都由地質條件所決定,Stolma橋邊跨很小,邊、主跨之比僅為0.239和0.312,為解決邊主跨重力的不平衡,在94m邊跨的37m和72m邊跨的53m範圍內,箱梁填以礫卵石。
Stolma橋選用的方案是基於經濟、景觀、審美、歷史和實際地質情況的考慮,最終採用301m的大跨徑,兩邊跨均很小,且跨徑不同。橋樑縱坡設計經過特殊的考慮,兩個島嶼的不同高度導致不對稱的橋樑曲線。

類型


連續剛構橋。分主跨為連續梁的多跨剛構橋和多跨連續-剛構橋,均採用預應力混凝土結構,有兩個以上主墩採用墩梁固結,具有T形剛構橋的優點。但與同類橋(如連續梁橋、T形剛構橋)相比:多跨剛構橋保持了上部構造連續梁的屬性,跨越能力大,施工難度小,行車舒順,養護簡便,造價較低。多跨連續-剛構橋則在主跨跨中設鉸,兩側跨徑為連續體系,可利用邊跨連續梁的重量使T構做成不等長懸臂,以加大主跨的跨徑。典型的連續剛構體系對稱布置,並採用平衡懸臂施工方法修建。

設計原則


(1)合理確定主跨、中邊跨比及箱梁高度、梁底線形
連續剛構橋主跨跨徑的確定分跨江河和跨峽谷。跨江河的連續剛橋橋的的主跨跨徑是依據江河特徵、通道等級以及通過水文計算來確定的。一般來說,江河通航的等級為II~III級,橋樑的主跨跨徑為120~150m之間;大江大河通航等級要求高,主跨跨徑應選擇在200m以上。
(2)箱梁斷面尺寸的選擇
對於大部分連續剛構橋來說,其橫斷面基本為箱形斷面,箱形斷面具有很好的整體性、結構剛度,特別是其抗扭能力很強。在橋樑箱梁斷面尺寸的擬定時,要考慮連續剛構的受力特性,在受力較複雜且難以通過計算準確掌握其受力狀態的區域,應通過加強合理的構造設計來避免出現不利情況,如適當增大根部梁高、增大0號塊附近截面腹板厚度,適當增加普通鋼筋的設置和合理的配置預應力鋼束等一系列措施,來保證箱梁的構造與結構實際受力狀態偏差降到最低。