大跨連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析

朱勇駿

杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 310000

正文：

大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁作為現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中的重要類型，此種設(shè)計(jì)具備自身特有的優(yōu)勢，同時橋梁的質(zhì)量在一定程度上遭受嚴(yán)峻的考驗(yàn)。以虎門大橋?yàn)槔驗(yàn)闃蛄簯?yīng)力與荷載力不足，出現(xiàn)大跨度主梁拉裂的情形。因此，在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化橋梁的安全性與耐久性，是保障橋梁安全持續(xù)發(fā)展的重要保障。

一、大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)常見問題

連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋起源于1951年，隨著施工技術(shù)、工藝、設(shè)計(jì)精度等的持續(xù)優(yōu)化，大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋成為大跨度橋梁設(shè)計(jì)中的首選[1]。尤其是在高橋墩與跨度較大的環(huán)境中是最常見的。運(yùn)用大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)可以有效地實(shí)現(xiàn)橋墩基礎(chǔ)點(diǎn)（三點(diǎn)）共同受力，形成整體橋梁各部分的受力分析。但是，此種設(shè)計(jì)也存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

分孔比例引起邊墩合攏邊跨。針對大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋的邊跨、中跨比例的界定主要與橋梁的整體布局與力量承受有著明確的關(guān)聯(lián)性，主要是為了實(shí)現(xiàn)橋梁內(nèi)力均勻分布。目前我國類似的橋梁中邊跨與中跨比例通常在0.5～0.654之內(nèi)。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究結(jié)果顯示：此種結(jié)構(gòu)的橋梁在實(shí)踐中邊跨與中跨的比例在0.538～0.562之間，超過了0.6極可能會造成邊墩合攏邊跨的情形。

截面合理性問題。大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋在設(shè)計(jì)進(jìn)程中，設(shè)計(jì)人員主要依據(jù)建設(shè)施工具體方案，通常運(yùn)用箱形結(jié)構(gòu)來確保截面的合理性。整體箱梁對于中小跨徑且橋面15m以下的跨度橋梁設(shè)計(jì)，主要采用單截面模式實(shí)現(xiàn)；橋面在18～22m之間必須采取雙室的截面模式；在橋面超過22m以后，通常采取單箱多室截面或者雙箱多面模式。同時，在此種類型橋頂板的厚度設(shè)計(jì)上，頂板的厚度必須控制在0.24～0.3m之間；橋面底板厚度標(biāo)準(zhǔn)0.32m以上，僅僅在非常特殊的情形下底板厚度在0.32m以下[2]。

溫度內(nèi)力量的控制。為了保證梁墩穩(wěn)固性問題，必須做好溫度內(nèi)力的具體實(shí)施控制，主要從以下幾個方面做好控制：（1）降低橋墩抗推剛度。通常來講，橋墩抗推剛度與溫度內(nèi)力是正相關(guān)的，在橋梁墩身自身強(qiáng)度不夠的情形下，以柔性樁基的方式進(jìn)行彌補(bǔ)，將橋墩的抗推剛性控制在最低范疇內(nèi)；（2）限制橋梁的總長。隨著橋梁建設(shè)能力的提升，大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋的橫跨長度相應(yīng)增加，目前國內(nèi)使用連續(xù)剛結(jié)構(gòu)最長的橋梁橫跨達(dá)1060m；（3）合攏溫度的控制。目前在大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋的設(shè)計(jì)中通常采用懸臂式澆筑法，在澆筑完成后實(shí)施主梁合攏。在和隆重值得注意的是：所有工作必須在澆筑后標(biāo)準(zhǔn)溫度內(nèi)完成施工。

通航防撞。針對大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋的設(shè)計(jì)中必須充分考慮其在和河道航行中的防撞能力。其雙薄壁的橋墩必須避與橋墩的撞擊力接觸，以人工防護(hù)設(shè)備設(shè)施的有效實(shí)施，減少撞擊力。

結(jié)構(gòu)分析。在該結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)程中，主要運(yùn)用了橋墩受力縱向計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算和橋墩自身結(jié)構(gòu)受力影響等多個方面進(jìn)行。（1）橋梁縱向計(jì)算：主要依據(jù)該種類型結(jié)構(gòu)橋運(yùn)用的實(shí)際特點(diǎn)，階段性分解的基本原則，將節(jié)點(diǎn)與單元之間合理規(guī)劃起來，主要包含了橋梁的承載能力、負(fù)荷能力、汽車制動力、船舶撞擊力、風(fēng)力等內(nèi)容，通過精確計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)里、應(yīng)力與位移等，綜合實(shí)施建筑施工進(jìn)程中的精準(zhǔn)質(zhì)量控制，將預(yù)應(yīng)張垃等環(huán)節(jié)綜合運(yùn)用到實(shí)施控制中，以此來保障最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)性；（2）橋梁內(nèi)力精準(zhǔn)計(jì)算。主要根據(jù)彈性支撐平面基本原理，明確地將橋面受到的源于外界的力量進(jìn)行系統(tǒng)化的考量，實(shí)現(xiàn)計(jì)算的精準(zhǔn)性；（3）墩身結(jié)構(gòu)的影響。因?yàn)榇朔N類型結(jié)構(gòu)的墩梁受到溫度、混凝土收縮力與橋面制動力等方面綜合因素的影響，受到峽谷風(fēng)、河風(fēng)等外界風(fēng)效應(yīng)的制約，對于橋梁的穩(wěn)定性與抗壓寬度要求更為嚴(yán)格，以此做好各項(xiàng)風(fēng)荷載的控制。

二、大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）線性控制

系統(tǒng)性地分析了大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)中的常見問題可以發(fā)現(xiàn)，線性控制是做好大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵影響因素[3]。按照相關(guān)要求落實(shí)現(xiàn)行控制基本要求與準(zhǔn)則，結(jié)合自身需求，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)模型，利用設(shè)計(jì)中的虛擬模型做好現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，將各數(shù)據(jù)之間的線性進(jìn)行系統(tǒng)性分析，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。在設(shè)計(jì)模型的建設(shè)中，橋梁設(shè)計(jì)人員必須按照合理的單元、節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)化規(guī)劃。同時，重點(diǎn)計(jì)算出橋梁與橋墩之間的模擬量化關(guān)系，確保剛壁結(jié)合連接中變量與變量影響因素一致[4]。最后，必須控制好橋梁的自由模擬度控制，做好各環(huán)節(jié)的工序設(shè)計(jì)，確定橋梁最原始的設(shè)計(jì)參數(shù)，形成設(shè)計(jì)施工無縫銜接的目的。在橋梁設(shè)計(jì)模型成立以后，充分考慮各結(jié)構(gòu)的受力影響因素，提前做好線性控制準(zhǔn)備，確保設(shè)計(jì)中突發(fā)問題的修正，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（二）應(yīng)力控制

應(yīng)力控制是此種結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)中重要的控制環(huán)節(jié)之一，目的在于保障橋梁適應(yīng)運(yùn)行的應(yīng)力變化，結(jié)合運(yùn)行實(shí)際情況，精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)人員在橋梁結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施中必須做好應(yīng)力控制，以關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)計(jì)算把握數(shù)據(jù)材料彈性。同時必須結(jié)合橋梁建設(shè)中施工材料的影響量，保證橋梁應(yīng)力變量與施工材料的質(zhì)量深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)控制與變量深度統(tǒng)一。

三、結(jié)語

總的來講，在大跨連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的時候，必須立足實(shí)際情況，做好數(shù)據(jù)調(diào)研全面研究，掌握影響橋梁在設(shè)計(jì)中的因素，把握好分孔比例、溫度內(nèi)力等影響因素，根據(jù)橋梁通行需求，有針對性地選擇設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容從線性控制和應(yīng)力控制兩個層面做好關(guān)鍵因素的控制，解決橋梁在設(shè)計(jì)中存在的問題，進(jìn)而提升橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量。