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(2)采用双柱式墩有利于施工阶段最大悬臂状态下的安全性
施工阶段,由于墩身与箱梁临时固结,因此,采用双柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为
而采用单柱式墩的顺桥向抗弯惯性矩为
对于本桥,前者为后者的 5.92倍。
(3)能保证桥梁横向抗风的要求
施工期间,桥梁处于悬臂状态,其横向抗风稳定性尤为重要。此时墩顶与主梁固接,对于单柱式墩,当其受到横桥向扭矩后,柱身产生扭转角,从而产生抵抗扭矩,对于双柱式墩,桥墩的抗扭能力由两部分组成:一是两片柱身扭转产生的抵抗扭矩,二是由于柱身产生横桥向水平力Q,从而产生抵抗扭矩,其值为Q与2r的乘积,它是双柱式墩的主要抵抗扭矩。从数值上看,后者远大于前者,因此能保证大跨径桥梁横向抗风稳定性的要求。
(4)构造和美观要求
最不利组合下墩顶的竖向力决定了支座的数量,大尺寸的大吨位支座的布置及在施工期间墩身与主梁的临时固结构造决定了墩身的最小平面尺寸。对本桥而言,若采用单柱式墩,其墩身厚度在6m以上,显得过于厚重,与轻巧的中主墩不协调,在材料用量上与双柱式墩相差很少。
3. 边主墩支座力的平衡措施
由于边主墩距桥梁中心线较远,加上特定的合龙顺序和边中跨比,在不采取措施的前提下,两片边主墩墩身的竖向力会相差较大,这样一会导致支座吨位很大且规格相差悬殊;二来增加基础的工程量。为解决此问题,在边跨合龙前在外侧悬臂端施加配重能较好的解决。
本桥的设计措施是在边跨合龙前在外侧悬臂端施加 90t的永久配重,其与不配重计算结果。
可见,配重对平衡边墩墩顶轴力的效果是明显的。
最大悬臂状态下顺桥向施工稳定性取决于该状态下的最大不平衡荷载,其由箱梁已浇筑梁段的自重偏差、挂篮等机具的安装偏差、正浇筑梁段的自重偏差、浇筑时的动力系数偏差、两端挂篮装拆和移位的不平衡和墩身两侧的风压不平衡等其中的几种相组合得出,其值往往达100t以上。因此,配重施工前采取的有效措施并在良好的施工环境下,配重施工时顺桥向的施工稳定性是可以得到保证的。
4. 计算模式的处理
中主墩墩身与主梁固结,两者相连接的部位可用综合程序系统的带刚臂杆件单元来处理,能比较准确而简单地模拟构件交汇点的刚域效应。对于边墩,其对结构总体受力影响很小,一般不计入总体结构计算中,而从中分离出来,其对结构的效应用该处的约束(单向支承)来代替。而对于边主墩,其对结构总体受力影响较大,宜计人总体结构计算模型中。为此,综合程序增设了两个特殊杆件元,来解决实际结构中非刚性中间节点的约束模拟问题。
在本桥计算中,将P2,P5号墩与主梁间的支座连接约束用两端铰接刚性杆(А→∞,I→0)来处理,使计算图式归为全部刚结的形式。
5. 其他方面
由于主梁受力状态同连续刚构相差不大,因此三向预应力设计基本相同。但由于施工过程中的配重措施,必然使得在各合龙阶段施工时,合龙段两端的高程会有所差值,这可以通过设置预拱度或采取加卸载措施进行施工挠度控制于以解决。另外,由于0号块同连续刚构相比,其边界条件有了变化,应作相应的空间有限元分析。
五、结语
刚构一连续组合梁兼顾了连续梁和连续刚构的优点而扬弃各自的缺点,在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有优越性。在大墩位大位移支座逐步开发和应用、悬臂施工技术已相当成熟的前提下,只要对施工阶段进行合理的安排,施工中采取必要的措施,大跨径刚构一连续组合梁桥不失为受力合理、施工可行、造价经济的方案。
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(责任编辑:中大编辑)
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