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大跨度预应力混凝土连续刚构桥下挠问题探讨 　　摘要：连续刚构桥是我国桥梁工程中最常用的桥型之一，但其跨中下挠过大已成为阻碍其发展的主要因素。本文以一个实际工程为例，阐述了跨中下挠的原因，利用MIDAS桥梁分析软件着重分析合龙顺序对主梁下挠的影响，并分别按新旧规范对最优合龙方案进行挠度计算。分析结果表明，对三跨连续刚构桥，先边跨后中跨的合龙顺序能有效减少主梁挠度；而用新规范指导桥梁的挠度设计则更偏于安全。 　　关键词：混凝土连续刚构桥；下挠；MIDAS；合龙顺序 　　0 前言 　　 本文通过对位于陕西安康的一座三跨预应力混凝土连续刚构桥的研究，运用桥梁分析软件MIDAS对其下挠进行了分析;根据计算结果对边跨与中跨的合龙顺序进行研究,并对比了采用新旧规范对计算主梁下挠的影响。研究结果对实际施工过程具有一定的指导意义。 　　1主梁下挠的原因 　　1.1边跨和中跨的合龙顺序对主梁挠度的影响 　　 多跨连续刚构桥的合龙顺序对结构受力有影响，体系转换一次，结构的力学计算模型就随之改变一次。不同的合龙顺序会使成桥后产生不同的次内力，因此会影响主梁后期变形，特别是对于多跨连续刚构桥。 　　1.2混凝土的徐变对主梁挠度的影响 　　 桥梁运营后，在荷载的作用下，即使应力不变，混凝土的应变也会随时间继续增长。预应力混凝土桥梁的徐变效应自桥梁建造时便开始对桥梁的下挠度产生影响，这种影响贯穿桥梁的整个服役期，且徐变应变随时间而增加，增加的速度又是随时间而递减。徐变应变增加了桥梁的长期变形，造成预应力损失。 　　 1.3裂缝对主梁挠度的影响 　　 裂缝主要包括斜裂缝，主梁箱底板跨中部分张拉锚固后出现的纵向裂缝以及箱梁具有较长悬臂翼缘板在顶板悬臂根部出现的纵向裂缝[2]。裂缝的出现，加剧了主梁的下挠，而主梁的下挠又进一步促进裂缝的产生，两者相互作用，相互促进，是设计和施工中不可忽略的因素。 　　 以上阐述了影响主梁挠度的几方面原因，限于篇幅，本文仅就合龙顺序并结合04新规范(JTGD62―2004)与85规范（JTJ023―85)对主梁下挠的影响予以分析。 　　2 桥梁有限元模型 　　 运用桥梁专用分析软件MIDAS CIVIL对一座三跨预应力混凝土连续刚构桥进行有限元模型的建立，对不同的施工合龙顺序计算主梁的挠度。 　　 该桥跨径组合为90 m + 160 m + 90 m, 下部结构桥墩采用钢筋混凝土双壁薄墩。采用单箱单室截面形式, 墩梁固结处梁高为9 m, 跨中6.5m范围内梁高为3.5 m，其余68.5m范围内梁体下缘按二次抛物线规律变化，边跨根据主墩中线对称变化，剩余4.5m段设等高梁。全桥有限元模型均采用梁单元进行模拟，全桥共分351个节点，344个单元，主梁与墩的连接以及横系梁均采用刚臂连接处理。永久支承通过约束支承点的自由度模拟，临时竖向支承用桁架单元模拟并承受竖向力作用。 　　 　　3合龙顺序对挠度的影响 　　 在预应力混凝土连续刚构桥的施工中，由于施工方法和施工步骤的不同都会影响主梁后期挠度，因其每体系转换一次，结构的力学计算模型就随之改变一次。针对于本文的三跨连续钢构桥，影响结构受力的对称合龙顺序有两种：方案一，先现浇边跨再合龙中跨；方案二，先合龙中跨再现浇边跨[3]。利用MIDAS桥梁分析软件模拟合龙过程，边跨现浇段采用满堂支架法模拟。在两种不同的合拢顺序下，主梁下挠值的对比如图1所示。 　　 　　图1主梁节点下挠对比 　　 由图可知，方案一所产生的下挠值要小于方案二所产生的下挠值。可见，对于三跨连续刚构桥，先合龙边跨后合龙中跨可有效减小成桥后主梁的挠度。 　　 不同合龙顺序在主梁上增加的弯矩不同，造成成桥后内力分布不同，因此，合龙顺序对跨中挠度的影响不可忽略。采用最优合龙顺序可有效减小主梁的挠度。 　　4 不同规范对主梁挠度计算的影响 　　 挠度计算公式为，其影响因素包括弯矩和开裂构件等效截面的抗弯刚度。这里分别采用04新规范(JTGD62―2004)与85规范（JTJ023―85)计算跨中的挠度。两种规范对跨中挠度计算的主要区别，在于确定开裂构件等效截面的抗弯刚度。04规范规定开裂构件等效截面的抗弯刚度计算公式[4]为： 　　 　　其中：―全截面抗弯刚度； ―开裂截面的抗弯刚度； 　　 ―开裂弯矩； ―按荷载短期效用组合计算的弯矩值。 　　 85规范规定开裂构件等效截面的抗弯刚度计算公式为： 　　其中：―混凝土弹性模量； ―构件换算截面的惯性矩。 　　 根据跨中挠度计算公式，计算编号为100的跨中节点的下挠。按04规范计算挠度值为-34.82mm，按85规范计算挠度值为-27.58mm。对于先边跨后中跨的合龙顺序，按新旧规范计算所得主梁挠度对比如图2所示。