橋面縱坡

連續剛構橋由於可以採用懸臂施工法，不影響通航，被廣泛應用於城市和公路橋樑的建設中。由於連續剛構橋一般跨度都比較大，在設計時，一般要進行結構分析，以確定是否滿足設計規範的要求。連續剛構橋在進行理論分析時，通常是按照忽略縱坡的影響進行計算的。但是實際的橋樑通常是有橋面縱坡的，考慮縱坡和不考慮縱坡相當於改變了橋樑結構的形式。由於連續剛構橋是超靜定結構，所以結構形式的變化必然對其產生相應的影響。這種影響在橋面縱坡相對較大時，更加明顯。因此，深入分析大跨度連續剛構橋在考慮縱坡時結構的應力變化，對工程設計具有重要的指導意義。

橋樑全長502．5m。主橋是一座全長220m的不對稱連續剛構橋。主橋的橋跨布置為 67m+103m+50m。該橋採用雙向縱坡形式。坡度分別為3%和－3．5%。主梁採用預應力混凝土直腹板箱梁，橫斷面布置為雙箱雙室截面。單個箱梁頂板的寬度為13．75m，橫向設置2%的坡度。按照橋樑景觀設計要求，懸臂長度為0．25m，根部厚0．6m。單個箱室的底板寬度為11．65m，橫向保持水平。兩個箱室的頂板設置1．0m寬的后澆帶。為了增加箱梁的整體性和橫向剛度，主墩頂位置處兩個箱室橫向聯通。梁底下緣按二次拋物線變化。箱梁根部斷面梁高6．5m（北側墩）和4．5m（南側墩），跨中斷面梁高為2．5m主梁設置三向預應力體系，即縱向預應力、橫向預應力和豎向預應力。

豎向預應力鋼筋採用PSB785級JL25精軋螺紋鋼筋，設置於剪力較大的北側墩兩側65m和南側墩兩側44m範圍內，縱向布置間距均為50cm，橫向布置於中腹板以及距邊腹板外緣31cm處。採用單端張拉方式，張拉控制應力採用0．85。下部結構採用雙肢薄臂實心墩，採用鑽孔灌注樁基礎。本橋採用懸臂施工法施工。

為了確定成橋狀態的連續剛構橋應力狀態，首先要確定各個施工階段的橋樑應力狀態。為了模擬施工階段，採用橋樑博士3．3進行靜力模擬計算，建立有限元模型。全橋共劃分單元，個施工階段，其中主梁劃分為73個單元。兩種模型均考慮了沒有豎向預應力鋼筋的模型和輸入了豎向預應力鋼筋的模型。所以，總共建立了四個模型，各個模型具體情況見表1所列。通過四個模型的對比分析，得出由於橋面縱坡的影響，造成的連續剛構橋主梁在短期效應組合下應力的差別，從而為工程設計提供一定的理論指導。

2．1 無豎向預應力鋼筋有限元分析

通過模型一和模型二比較分析。通過結構在短期效應組合下的應力對比分析可知，在考慮縱坡的情況下，主梁的正應力基本沒有變化。最 大 的 變 化 量 發 生 在 南 側 墩 處，減 小 了0．3MPa，相對於無縱坡時減小了11．9%。跨中合龍段附近，應力有所增加。最大增量為0．19MPa。相對於無縱坡時增加了11．2%。主梁的主拉應力變化較 大。兩 側 邊 跨 主 拉 應 力 減 小，最 大 減 小 了0．376MPa。相對於無縱坡時減小了53．9%。主跨主拉應力增加，最大增量為0．407MPa。相對於無縱坡時增加了47．7%。規範在驗算斜截面抗裂時，是對主拉應力進行驗算。允許值為。可以看出主拉應力變化量相對於允許值浮動很大。且由圖可知，有部分主梁的主拉應力大於規範允許值。鑒於主拉應力的變化量較大且十分不均勻，所以建議設計時，應該充分考慮由於橋面縱坡造成的主梁主拉應力的變化。

2．2 有豎向預應力鋼筋有限元分析

通過模型三和模型四的比較分析。通過結構在短期效應組合下的應力分析可知，在考慮縱坡的情況下，主梁的正應力基本沒有變化，最大的變化量發生在南側墩附近，減小了0．27MPa，相對於無縱坡時減小了10．9%。跨中合龍段附近，應力有所增加。最大增加了0．2MPa，相對於無縱坡時增加了12．0%。對比還可以看出，豎向預應力對正應力基本沒有產生影響。主梁的主拉應力變化較大。在有豎向預應力作用範圍內，邊跨的主拉應力基本保持不變。但是在有縱坡時，主跨的主拉應力下降明顯，最大減小了0．272MPa。在沒有豎向預應力作用範圍內，主拉應力和圖5中的大小基本相同。

斜截面抗裂驗算時，對於有縱坡的模型，再輸入了豎向預應力鋼筋的情況下，還是有一部分主梁的主拉應力較大，且大於規範的允許值1．06MPa。所以設計時，應該考慮橋面縱向坡度的影響，要在更大範圍內設置豎向預應力鋼筋。

以某連續剛構橋為工程背景，通過有限元軟體對連續剛構橋有無縱坡進行建模對比分析，可以得到在短期效應組合情況下，關於應力的以下結論：

（1）主梁的正應力無論考不考慮縱坡，有無豎向預應力，大小基本不變。

（2）主梁的主拉應力在有縱坡的情況下，大小變化較大，容易超過規範的容許值。為了滿足規範斜截面抗裂驗算時關於主拉應力的要求，所以設計時應充分考慮橋面縱向坡度的影響。

（3）豎向預應力鋼筋的設置能夠顯著減小主拉應力，所以連續剛構橋在設有橋面縱坡時，豎向預應力鋼筋的範圍要適當加大，以確保把主拉應力降低到滿足規範的要求。