混凝土剛構(gòu)橋：墩與梁的固結(jié)
2010-06-07 來(lái)源：中國(guó)橋梁網(wǎng)
剛構(gòu)橋是指橋墩與主梁完全固結(jié)的一種結(jié)構(gòu)體系，是梁橋的一個(gè)重要分支。它與梁橋最大的區(qū)別在于墩和梁的連接方式。剛構(gòu)橋一般都采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，少數(shù)也有鋼結(jié)構(gòu)，如前文提到的安康漢江鐵路橋。
T型剛構(gòu)
T 型剛構(gòu)是最接近梁橋，確切地說(shuō)是最接近簡(jiǎn)支梁和懸臂梁的剛構(gòu)體系。它的懸臂部分與橋墩固結(jié)，兩個(gè)橋墩的懸臂之間設(shè)剪力鉸將兩懸臂連接，或搭設(shè)掛梁，在美國(guó)，干脆將掛梁的T 型剛構(gòu)稱為錘頭墩簡(jiǎn)支梁，不僅形象而且也道出了T 型剛構(gòu)與梁橋的淵源。
T 型剛構(gòu)是與平衡懸臂施工法結(jié)合而出現(xiàn)的，跨徑比簡(jiǎn)支梁橋大得多。1968 年建成的廣西壯族自治區(qū)柳州大橋，主跨達(dá)124 米；1971 年建成的福建省福州烏龍江大橋，主跨達(dá)144 米；1977 年臺(tái)灣省也建成主跨150 米的帶鉸T 型剛構(gòu)橋― 臺(tái)北圓山橋。20 世紀(jì)八十年代以后，T 型剛構(gòu)的跨徑進(jìn)一步攀升；1980 年建成的重慶長(zhǎng)江大橋，主跨174 米。
T 型剛構(gòu)在施工中，除需懸臂施工的掛籃外，還需要吊裝掛梁的設(shè)備。在構(gòu)造上，掛梁處需設(shè)伸縮縫，不利于高速行車的舒順。運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)，剪力鉸或掛梁處易下凹成折線，加大沖擊；剪力鉸或掛梁支承的牛腿，如懸臂梁橋的牛腿一樣易于損壞。由于這些缺點(diǎn)的存在，現(xiàn)已較少采用T 型剛構(gòu)，而讓位給連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)。
T 型剛構(gòu)一般采用箱形斷面。也修建了一些桁式T 型剛構(gòu)。第一座預(yù)應(yīng)力混凝土上承桁式T 型剛構(gòu)，是河南省篙縣吳村大橋，主跨70 米。以后湖北省漢陽(yáng)黃陵磯大橋和福建省福州洪山大橋，又將上承桁式T 形剛構(gòu)的跨徑分別提高到90 米和110 米。下承式三角形桁式T 型剛構(gòu)，橋型新穎別致，最著名的是福建省福州洪塘大橋，主跨為120 米。
連續(xù)剛構(gòu)
T 型剛構(gòu)由于存在的缺陷，先讓位于連續(xù)梁。連續(xù)梁橋面平整，但施工時(shí)須將墩梁臨時(shí)固結(jié)，完成后再解除固結(jié)，設(shè)放支座，即需作結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。同時(shí)大噸位支座的養(yǎng)護(hù)特別是更換非常困難。20 世紀(jì)八十年代后期，逐步被連續(xù)剛構(gòu)所取代。連續(xù)剛構(gòu)是在T 型剛構(gòu)基礎(chǔ)上，中跨完全保持連續(xù)，不用掛梁或剪力鉸。既保持了橋面平順的優(yōu)點(diǎn)，又避免了連續(xù)梁需改變結(jié)構(gòu)體系與設(shè)大噸位支座的缺點(diǎn)，在中國(guó)得到了很快的發(fā)展。
中國(guó)第一座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，是1988 年建成的廣東省洛溪大橋，跨徑65 + 125 + 180 + 110 米，為了減少溫度變化對(duì)整體剛性結(jié)構(gòu)的影響，采用了柔性較大的雙壁墩身，墩外設(shè)有用沉井制作的人工島，以防止船舶撞擊。在這座橋上，還采用了大噸位預(yù)應(yīng)力體系，張拉力達(dá)4275 千牛。像T 型剛構(gòu)一樣，連續(xù)剛構(gòu)除箱型斷面外，也采用桁式結(jié)構(gòu)，1996 年建成了福建省水口閩江大橋，是下承桁式連續(xù)剛構(gòu)，跨徑達(dá)160 米，是最大的桁式連續(xù)剛構(gòu)橋。
1997 年建成的廣東省虎門大橋輔航道橋，為主跨270 米的連續(xù)剛構(gòu)，而且在半徑7000 米的平曲線上。該橋的截面、板厚都比類似跨徑的國(guó)外連續(xù)剛構(gòu)要小，顯示了設(shè)計(jì)水平的提高。其跨徑創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的世界紀(jì)錄。
連續(xù)剛構(gòu)需保持一定的墩身高度，以避免溫度內(nèi)力過(guò)大。廣東省的華南大橋，主跨190 米，墩身僅高11 米，采用了懸臂端施加豎向力以后再合龍，然后卸去豎向力，預(yù)存與最大控制內(nèi)力方向相反的內(nèi)力，以調(diào)整內(nèi)力，順利建成并安全運(yùn)營(yíng)。降低墩身的另一個(gè)有效方法，是將墩作成V 型，與梁固結(jié)，以減少梁的跨徑和彎矩，使結(jié)構(gòu)尺寸大大減少；同時(shí)斜撐以受壓為主，可充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能，既降低了墩身高度，又提高了結(jié)構(gòu)剛度。
在橋梁很長(zhǎng)時(shí)，為防止溫度內(nèi)力過(guò)大，可采用連續(xù)剛構(gòu)與連續(xù)梁的組合體系。如1993 年建成的山東省東明黃河大橋，跨徑75 十7x120 + 75 米，中間4 個(gè)墩上，墩、梁固結(jié)，其他墩上設(shè)支座。
上述實(shí)例證明，柔性高墩身、預(yù)存反向內(nèi)力、連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁的組合，都是防止溫度變化對(duì)剛性結(jié)構(gòu)造成危害的有效方法。這一問題的解決，使連續(xù)剛構(gòu)橋的技術(shù)生命力得以增強(qiáng)。目前，一個(gè)連續(xù)剛構(gòu)橋的建設(shè)高潮仍在繼續(xù)中，重慶、四川等地－系列跨徑200 米以上的連續(xù)剛構(gòu)的建造成功，堅(jiān)定了人們對(duì)這一橋型的信心。可以這樣認(rèn)為，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)是大跨徑梁式橋的發(fā)展方向。
連續(xù)剛構(gòu)，一般還是采用平衡懸臂方法施工，也有部分橋梁采用轉(zhuǎn)體施工法。由于墩梁固結(jié)，為這種施工方法提供了前提條件。利用主墩處的灘地或河流較淺的特點(diǎn)，在順河流方向搭支架，澆筑半個(gè)T 型剛構(gòu)，然后用千斤頂，使墩身下的轉(zhuǎn)盤（或用聚四氟乙烯環(huán)道，或用球形轉(zhuǎn)盤）平面轉(zhuǎn)動(dòng)的90°，使兩個(gè)T 型構(gòu)件在跨中合龍，封死轉(zhuǎn)盤而成為T 型剛構(gòu)或連續(xù)剛構(gòu)。用這種方法施工的剛構(gòu)橋，跨徑已達(dá)110 米。貴州省都拉營(yíng)大橋?yàn)榭鐝?5 + 90 + 55 米的連續(xù)剛構(gòu)，即用轉(zhuǎn)體法施工。這種施工方法，可減少空中作業(yè)，對(duì)橋下通航或交通的干擾減至最小。
混凝土門型剛構(gòu)和斜腿剛構(gòu)
門型剛構(gòu)由梁及柱固結(jié)組成。梁上施加荷載時(shí)，柱參與受力，使梁跨中彎矩有所減少。目前在公路橋梁中用得較少，在立交橋中有時(shí)被采用。斜腿剛構(gòu)與門型剛構(gòu)的不同，在于腿作斜向設(shè)置，因而在作用荷載時(shí)產(chǎn)生推力，減小了梁跨中的彎矩。在上跨式立交橋中采用較多。中國(guó)最大的混凝土斜腿剛構(gòu)橋，為太原至長(zhǎng)治鐵路上的濁漳河橋，斜腿間跨徑為82 米。
