《广义结构力学及其工程应用》陈燊

PAGEPAGE10第三篇工程应用第16章结构创新设计§16．１轻型桩框式桥台工程背景桥梁墩台轻型化是近代国内外桥梁工程界的主要讨论课题。各国桥梁建设的飞快进展，不仅反映在上部结构的新颖造型上,还反映在下部结构的轻型化和合理化上。五十年月以来,桥墩和梁桥桥台的轻型化取得进展,消灭了埋置式和钢筋混凝土薄壁台。在拱桥方面，由于存在强大的水平推力，仍多用重力式U台,后来也消灭了适用于中小跨径和浅基础的八字形,背撑式和靠背框架式桥台,还有空腹式和齿槛式桥台.用于深基础的有组合式桥台，这里,桩基以承受竖向力为主，水平推力则主要由后座基底摩阻力及台后土侧压力来平衡。在地基土质较差时，后座基础还得适当处理,因此不是实际意义上的轻型桥台。福建省沿海地区多属基岩深埋的淤泥软土地质,山区也存在不少断层坡积的不良地质条件，桩基的使用是第一选择.但长期以来，桩基仅作为基础看待，而不是作为桩结构物体系的一个主要承力构件。为协作自重轻，造型美观的刚架拱等新桥型设计，经过力学构思和分析计算，提出拱桥桩框式轻型桥台结构的设计方案[１］。设计原则（1）传递荷载路径最短结构的主要作用在于支承荷载,并把它传递到地基。因此,结构设计的主要任务之一就是考虑如何使传力路径尽可能短，越是简捷，效率越高,材料就越省.(2）各构件截面应力图面积最大结构全部构件截面的应力图总面积最大，则材料将得到充分利用，如桁架杆,工字梁等。因而,要节省材料,降低造价，势必采纳合理结构和合理构件截面。（3）按结构受力特点选择材料结构所用材料不同，其力学性能也就不同,有时差异甚大。高强钢耐拉、省材却容易失稳；混凝土耐压却怕拉;钢筋混凝土，预应力混凝土普适性好,但属复合性材料，需要考虑不同材料的性能，计算也较简洁;还有些材料性能虽好，价格却无法接受。因此,材料的选择要与使用条件、设计要求及技术经济指标相全都.（４)发挥结构体系的整体功能高次超静定结构使结构受力范围大，易于通过调整、优化实现内力重分布，有利于削减内力峰值和平缓变形。但应注意削减局部应力和次应力。（５)挖掘主要受力构件的潜力主要受力构件成本高，不宜多。合理设计应注意发挥其在不同场合、不同结构体系中的力学性能,以达到节省材料的目的。桩框结构体系桩框式轻型桥台（图1６。1。1)能充分发挥桩框结构体系的整体承载(尤其承受水平荷载）能力.在计算中,应讨论分析结构在拱座荷载和土抗力作用下，桩、框架、承台梁、土的相互作用.该结构体系的主要构造如下：（１)空间框架由压杆(斜撑梁），拉杆(联系梁）和前后排桩组成三角框架，横向由前后承台梁和横隔板联结，形成一个空间框架。（２）前后承台梁由块状承台转变成梁状承台,大大削减了圬工数量。后承台梁作为深埋的地基梁，同时起到施加土侧压力的后挡板作用．前承台梁上设拱座,如果受桩距限制,横向桩数少于拱座,承台梁成为斜弯曲的连续梁，承台梁的设计还要考虑薄壁台身的横向作用。如果拱座与桩—一对应，传力路径会更短。图16．1。1桩框式轻型桥台图1６.1.２结构计算简图(3）柔性桩纵向前后两排柔性桩间距较大，桩顶与拉压杆和承台梁刚结，形成空间框架的一部分，等代固端桩长由桩的局部分析决定.桩采纳线弹性地基反力法计算。（4)前挡土板由于前承台梁高出地面，需在桩间设置挡土板以挡住台后填上.除作台前装饰外,可利用台前台后静土压力差，抵抗拱脚的水平推力。（5）薄壁台身前承台梁上的薄壁台身类似梁桥薄壁桥台的台身,用以挡住台后填土，支持两端的耳墙，并将部分竖向荷载传递给桩基。台帽与刚架拱弦杆锚栓连结,作为对台身的支撑,视为一次超静定，可偏平安取单宽悬臂梁验算。(6）超常耳墙为使桥台轻型化，原U台的侧墙简化为两侧的超常耳墙，墙顶长度大大超过梁桥埋置式桥台的耳墙.耳墙与台身和承台梁顶固结，协同台身挡土。在台内和锥坡填土未到位前,墙根的应力按三角形悬臂梁（板）验算,用纯三次式应力函数可求得弹性力学解.两侧锥坡，围挡墙作为桥台的附属结构。分析方法与构造措施桩框式轻型台作为空间框架形式受力,发挥高次超静定结构体系的整体力学性能.但桥台为横向对称的结构,且以纵向受力为主，因此,可在纵向取半结构,甚至分片取平面框架体系分析,以简化计算（图16。１。2）。两侧的平面框架应考虑耳墙作用，土压力和拱推力按安排荷载施加。台后在前承台梁下计算静土压力;台后在薄壁台身一段偏平安地按主动土压力计算；台前地面以下须计反向静土压力。为确保轻型桥台的平安，设计中应采纳一系列构造措施，留有足够的平安储备。可采纳绕桩身顶部开挖深2米的圆形坑，换填级配砂石或灰土等低压缩性材料并夯实，以提高m值;后承台梁的后测与土壁间隙也同样回填灰土并夯实，以增强后挡板效果；横系梁基底表层夯填1５ｃm左右的碎石垫层，以增加梁底摩阻力。轻型桥台的三角框架稳定性好,传力合理，嵌固桩顶并产生有利的反向弯矩.由于框架的整体作用，前桩安排荷载略少于后桩,但前排桩顶水平位移却略大于后排桩顶水平位移.对于某实际工程计算，最大水平位移为0。7ｃｍ,在平安范围之内。该新型桥台“将好钢用在刀刃上"，与重力式桥台相比，大幅度削减混凝土数量,因而具有显著的技术经济效果［2］。§１6。2混凝土悬索桥●悬索桥进展概况悬索桥（或称吊桥SusｐeｎsionＢriｄge）通常由上部结构(包括钢缆、塔、加劲梁及吊杆）和下部结构(包括支承塔的桥墩、锚固钢缆的锚碇、锚台）组成.加劲梁(包括行车和行人的桥面系）悬吊在钢缆(也称大缆或主索)上，钢缆两端用锚碇固定。锚碇用大体积混凝土做成,或置于地面,或深埋于地下,或固结于沉井基础之内,或利用桥头地形锚固于山崖岩层之中，统称为地锚;还有将钢缆锚固于加劲桥面系，常称为自锚。通常还建筑两个高塔为钢缆供应中间支承,塔、墩多为固结，甚至融为一体.悬索桥的承重主要通过钢缆及其支承锚固系统传递给大地，因此，悬索桥的跨越能力格外大，目前跨径超1０00m的桥型非悬索桥莫属，跨径在６00m上下时也颇具竞争力。悬索桥的进展可追溯到远古时代。依据史书记载,古代悬索桥起源于我国西部山区深壑的溜索，利用自然高差溜索过人。虽是单索,却属以索承载的桥。以后进展为多索，侧索攀扶，平行索面上铺板形成悬链线形的桥面,供人畜通过.藤、竹索是初期造悬索桥的好材料，但不耐久，随着铁器时代的到来才逐渐被铁链索所取代.悬链线形桥面不便行车,于是多索系统被古人分成两组,分置两侧再垂挂若干吊索，悬吊起一个较为水平的桥面系(包括边梁和桥面板）,进展为古代的悬索桥。有文献记载，早在公元前５0年(汉宣帝甘露４年)，我国四川就消灭了跨长百米的铁索桥。此时中国的悬索桥走在世界前面。进入1９世纪后,经历文艺复兴和资产阶级革命的欧洲,格外是英国，修建了不少跨度稍大于中国古桥的悬索桥.独立后的美国也紧随其后修建了一批铁索桥，并消灭了铜丝、铁丝缆索桥。随着大城市的兴起,美国人在纽约市东河上花了40年时间完成几座跨度在450～４90m的钢缆悬索桥，消灭了具有现代意义的悬索桥.２０世纪３0年月又相继建成跨度超千米的华盛顿桥（主跨10６7ｍ)和金门桥（主跨12８０m，保持跨度纪录27年)。但Tacoｍa桥的风毁（见第２0章),使悬索桥的进展临时搁浅.半个世纪后，美国从毁桥阴影中走出来,再一次刷新世界跨度纪录，并形成了以钢桁架加劲大跨悬索桥的美国风格。英国在２０世纪6０年月以后引进美国技术,于1964年建成跨径10０6ｍ的福斯公路悬索桥，并做出两点改进：钢主塔采纳具有加劲肋条的大型钢板焊接而成,以削减用钢量;桥面板采纳钢正交异性板（而不是钢筋混凝土板)以减轻恒载。1966年建成的塞文桥结合抗风讨论成果，推出流线型扁平全焊连续钢箱代替美国式悬索桥中的高大钢桁架加劲梁，削减用钢量又猎取良好的抗风性能;另外还采纳斜吊索,以提高全桥刚度和结构阻尼。但这给吊索、钢箱带来的疲惫损坏却是始料不及的。尽管如此，塞文桥首创了英国式悬索桥。１９81年英国建成当时世界第一大跨度（主跨１410m）的恒比尔悬索桥，把英国式悬索桥进展推向颠峰.堪称现代悬索桥之乡的日本，对美英风格兼收并蓄，以美式为主.它起步虽晚,进展却很快.日本悬索桥的进展主要是通过本州四国联络桥的修建开头的。本四联络线中有22座大桥，其中11座是悬索桥.在积累了丰富的建桥阅历后,于1998年建成了令世人瞩目的明石海峡大桥（主跨达19９0m)，写下了2０世纪的悬索桥跨度世界纪录.20世纪7０年月，丹麦也充分汲取美国式和英国式悬索桥的优点，形成了独特的丹麦悬索桥风格，其主要特点是:采纳竖直吊杆、流线型扁平钢箱梁加劲，既保存了钢箱梁的抗风优点,又避开使用有争议的斜吊杆。由于结构合理，用钢量省,造价低，丹麦式悬索桥显示了强劲的进展势头,接连建筑了几座主跨上千米的超级桥，１997年大贝尔特桥以主跨16２4ｍ打破恒比尔桥保持了16年的跨度世界纪录，独领风骚一年之久。中国现代悬索桥建设如同异军突起。五年之内，相继建成西陵、虎门、宜昌、江阴、青马等１１座大跨度悬索桥。现正满怀信心地建设润扬长江大桥(主跨1４9０m），规划设计青岛海湾大桥(主跨1６5２ｍ）。丹麦式悬索桥对奋起直追的中国现代悬索桥的影响不行低估。我国的虎门大桥(主跨８８8m)、江阴长江公路桥(主跨１385m)和香港青马大桥(主跨1３７7ｍ）均借鉴了丹麦风格.各国悬索桥进展道路尽管各不相同，但有一点却是共同的，那就是立足于本国经济实力和工程技术的基础。今日，日本的明石海峡桥以接近2０0０m的跨度独占鳌头，但跨度达３３００m的意大利墨西拿海峡桥正呼之欲出,主跨5000m的直布罗陀海峡悬索桥方案也有人问津。大跨度悬索桥尽管耗资惊人，但毕竟是国家综合实力和科技水平的重要标志。●混凝土悬索桥型式混凝土悬索桥指以钢筋混凝土或预应力混凝土为加劲梁的悬索桥，也有自锚式和地锚式两种基本形式［3]。最早消灭在上世纪20年月，在５０年月有所进展,至今修建得还不多，目前在跨度上中国处于领先地位.福建省混凝土悬索桥的建筑与进展鲜为人知，198３年建成跨闽江、连接九峰山公园的南平九峰山桥，该桥全长32５。3m,主跨径为200m,桥面净宽4ｍ，为柔性人行桥。由于桥址位于三江交汇处，江面风、颮线风的瞬时阵风可达1２级以上.该桥主索每侧由10根Ａ3φ3３钢索组成,加劲斜拉索每侧4根,材料也为A３φ33钢索。抗风主索由2根A3φ3３钢索穿过桥面中央挑台下的外伸横梁的滑槽,固定于两岸墩塔的伸臂框架上.北塔高4６。9４m,南塔高4６。27ｍ,塔架用钢筋混凝土浇筑，塔墩及引道挡土墙则用片石混凝土浇筑。吊杆用A３φ32钢索，每侧65根.桥面系由工字钢横梁、纵梁和预制钢筋混凝土空心板组成，桥面设２%纵坡。该桥的结构特点是依据ＡＤＩNA程序动力分析和工程实践阅历设置了简易可行的空间索系来增强其动力稳定性，空间索系由两侧斜拉加强索与反向交叉索以及垂直吊杆系组成。由于增大结构阻尼力，不仅抑制了竖向振型的振幅，在侧向强劲阵风作用下也有主动抑制效果。工程投入使用十几年来，经历数次大风作用，均未观测到危及桥系平安的振动。该桥工程造价低,以98万元投资为游客增添巡游情趣是值得的。1９89年9月建成的福建泰宁金湖悬索桥［4］是我国首次尝试采纳钢筋混凝土加劲桁架的工程范例。钢筋混凝土桁架加劲悬索桥与预应力混凝土箱梁加劲的汕头海湾大桥同属混凝土悬索桥.它具有省钢材、造价低、工期短，后期维护费用低、耐久性较好的特点。施工中，人们不难选择砂石料来源近、质量好、运费低的地方分片预制加劲桁架,运至桥址后组拼成吊装单元，逐节吊装；然后沿桥纵向焊接预埋钢板成桥,再作桥面铺装。建筑这类悬索桥时,上下结构可以同时施工，施工工艺简洁。金湖悬索桥主跨２8６m，桥面净宽6ｍ，设计荷载:汽车-１0级，人群荷载3.5kN／m，工程造价仅为196万元。对于中等跨径的悬索桥来说，下部结构的工程造价一般约占总造价的4０％左右。然而，金湖桥一端全部取消索塔,把主索直接锚固于悬崖峭壁之上,另一端则取消索塔基础,利用地势和良好的地质，只浇筑少量混凝土体积的墩身（图１6.２．1）。因地制宜地简化甚至取消某些下部结构是该桥造价大大降低的关键。金湖桥因建于闻名的福建泰宁金湖风景区而得名,因此该桥尤其注意景观设计，运用桥梁美学原理进行艺术造型设计,使得从平面、立面或从各个侧面来看，跟周围环境和谐协调,与远山近水融为一体,给人以壮观、美丽、流畅的感觉.图16。2.１福建泰宁金湖悬索桥１９94年5月竣工的福建沙县悬索桥是我国首座单塔悬索桥（图16.2。2）.桥梁净跨２×１12m，全长2６８m,桥宽7m＋2×１。５m人行道（市政桥梁），设计荷载：汽车－15级，人群荷载3。５ｋN/ｍ,工程造价6２５元，工期１３个月.该桥利用沙溪河中的天然岩盘为基础设置桥塔,以降低造价。设计中注意桥梁自身对称协调并与桥址周围的自然环境和谐。该桥的另一特色是：充分利用索塔周围空间来建筑五层楼层建筑.除了行车道一层外,其余四层的使用面积为1０80㎡，用于市民、游客休闲观景,设茶屋、咖啡厅、卫生间,扩展了悬索桥的使用功能,基建投资很快得以回收。除了采纳钢筋混凝土桁架加劲外，该桥结构上的独特之处是将主索约三分之一长度设置在加劲桁下缘，使此段成为上承式体系。这样处理，除了使桥梁体系与两岸地势吻合之外,还削减锚台高度,相应降低工程造价，也使桥型更为壮观.图16。2.2福建沙县悬索桥1999年国庆节正式剪彩通车的龙海市锦江悬索桥位于闽南金三角，是在九龙江入海口跨接紫泥岛的三跨简支钢筋混凝土桁架加劲悬索桥（图16．２.3)。设计荷载：汽车—２０级,人群荷载３．5kＮ/m，桥面净宽10m,中跨２0８m，桁高仅为1．８m,全桥长46６ｍ,是目前福建沿海最大的一座混凝土悬索桥.桥址的自然条件是河床淤泥掩盖层厚，基岩埋于掩盖层５0m以下,潮水涨落幅度大，而且处于强台风区.该桥是紫泥镇为进展经济，集资筹建的。工程设计的关键之一是锚台设计。为了节省投资,曾探究过后带平衡箱的桩框式锚台方案.由于施工条件的限制，最后不得不改用沉井为基础的重力式锚台,主索锚固板嵌固于井壁之间,锚台前后设加劲桁和连续弯箱梁引桥的支座.为了通航,桥面系设３％纵坡，形成预拱度。由于锦江悬索桥采纳钢筋混凝土桁架加劲，重力刚度大，使该桥获得良好的使用性能。试通车时,该桥经受了超载救火车队高速行驶过桥的检验。正式通车时又恰遇9914号12级强台风正面攻击。在路树被吹倒80%的情况下,桥梁经受了严峻考验，并未封闭交通，显示出相当大的抗风潜力。图16.2．3福建龙海锦江悬索桥近几年,我国曾对中小跨径混凝土薄壁箱梁加劲悬索桥作过很多尝试，也完成了结构体系堪称世界第一的三跨两铰预应力混凝土扁箱梁加劲的广东汕头海湾悬索桥(主跨452m,图1６．２.4）,该桥在初步设计时曾与若干桥型进行深化比较,其造价最低。当然预应力混凝土薄壁结构的若干缺陷还有待解决.图１6。２．4广东汕头海湾悬索桥在桥塔上布置斜拉索，将桥塔两侧连续长度内的桥身恒载和其它荷载传给桥塔而不传到锚碇，并形成“自锚",仅主跨中间一段桥身仍悬吊于主缆,这样不但可以减小主缆断面，而且“地锚"的锚碇受力小，处理也简洁。实际上，这是一种斜拉桥与悬索桥组合的三跨预应力混凝土连续加劲梁吊拉组合体系（图１6．２.5)，已建成的乌江“三钢”混凝土箱梁吊拉组合桥对该体系作了尝试，布设的拉索与悬索比狄辛格体系更为连续,并在斜拉体系与悬吊体系的结合部施加预应力预压合龙，以克服两结构体系的间断性和不连续性。图1６．2．5吊拉组合体系建筑双层两用桥(包括公、铁两用和公路高、普两用）可节省基础和下部结构，是低投入、高收益的桥型方案。在这方面，混凝土桁架加劲悬索桥比混凝土扁箱梁加劲悬索桥更容易分层布置。●混凝土悬索桥结构性能混凝土桁架加劲与混凝土箱梁加劲的悬索桥都有很好的抗风性能.由于主索重力刚度大，在同跨径、同荷载作用下其结构变形比钢悬索桥小.除了重力刚度外，钢筋混凝土加劲梁横向抗弯和抗扭惯性矩也大，其抗风稳定性比钢悬索桥要好。格外是混凝土桁架加劲梁透气性好，结点刚性大,容易在桥面开孔,削减桥面上下压力差,也可以加风嘴或做成箱式桁架,因此它在浅加劲的情况下就可获得良好的气动稳定性，增加了桥型的竞争力。混凝土桁架加劲悬索桥的上部结构由钢筋混凝土的加劲桁梁、桥面板、平纵联（抗风桁）、横联预制组合而成。加劲桁架内力以轴力为主，应力分布较均匀,材料的利用率较高。上下弦杆中容易施加预应力,如在分片预制时可用“先张法”，在横联拼装时可用“后张法"，不必象薄壁箱梁那样布置“体外索”而消灭工作裂缝和维护困难等问题。混凝土悬索桥恒重大，在供应重力刚度的同时也增加主索钢缆的用量以及巨大的缆力对地锚条件的要求。若改“地锚”为“自锚”,则混凝土桥面为自锚供应了这种可能.或者采纳双锚体系，布置凹凸链主缆。高链适用于地锚索,选用较大垂跨比，以削减地锚受力；低链适用于自锚,取较小的垂跨比时,可向加劲梁施加较大预应力.双锚体系的地锚索与自锚索所占的比例可依据桥址的地质条件和加劲梁的预应力需要来确定。混凝土加劲梁还可以与钢加劲梁混合，以增大跨越能力，这也是混凝土悬索桥的一个进展方向。采纳吊拉组合体系,结构的性能优势互补。与增设边段斜拉索不同,由于省去桥塔四周的诸多长吊索（杆），因此并未增加斜拉索的用钢量。桥塔处负弯矩区由斜拉索自然施加了预应力，而对增加了竖向承载的桥塔基础处理并不困难。由于降低了桥塔高度，节省了主缆和预应力钢索，因而获得较高的经济效益。此外，应用高效预应力和高强度轻骨料混凝土后，完全可以在更大跨径(300～600m)、更宽桥面、更大交通量、更轻型、更经济合理等方面寻找一个汇合点。对新型材料轻质高强碳纤维缆的讨论和高分子塑料纤维混凝土的使用,将解决主缆用钢量和抗腐蚀问题，并改善混凝土桁架的使用性能，加大悬索桥的跨越能力。在向大中跨度进展过程中,预应力混凝土桁架加劲悬索桥将是钢筋混凝土桁架加劲悬索桥进展的必定结果。不过,混凝土悬索桥欲进展为有竞争力的桥型,还需要对混凝土结构物的强度和耐久性给予足够的关注。§1６．3闭合环板结构与环形立交在现代城市交通中存在自行车与汽车争道,形成了人、车混合行驶，相互干扰,造成交通阻滞、事故频繁的严重局面,迫使道路从平面对立体进展,以保证城市的快速交通和非机动车辆及行人的平安。全互通式立交桥，交通功能好,但占地拆迁规模大、建设投资多。当交通量不大时采纳分离式双层或多层环形立交，上层为机动车道，下层供非机动车辆及行人使用，投资较省,也行之有效。国内修建完全分行的环形立交桥是在2０世纪８０年月初,当时将环形立交桥梁结构分解成几块异型板或几联弯梁桥，结构整体性差且受力不合理，桥面设置多道伸缩缝,不仅行车不够顺畅,维护困难,伸缩缝位置处的桥墩要进行特殊处理。a)平面布置(b）圆环半断面图图16.３。１洋头口环形立交环形立交进展的其次代是以1987年1０月建成通车的福州洋头口立交桥(图16。３.1)为代表,这是我国首例采纳大型钢筋混凝土闭合圆环板(内径4０m，外径６8m，切向等截面,径向变截面）和点式多向活动支承的飘浮式空间结构(环板与独立墩柱之间采纳盆式橡胶支座)，应用双样条子域法电算程序进行结构空间分析［5］,引桥采纳钢筋混凝土连续板和点式支承的空间结构，构造美观，桥下通视好。整体闭合环形结构不仅免去了伸缩缝和桥墩特殊处理,更主要的是整体性好、受力合理。双样条子域法[6]采纳三次和一次B样条来构成桥梁结构受力后的位移模式,借助变分直接法(结构总势能泛函一阶变分为零，即最小势能原理），逼近结构的真实位移状态,并确定桥梁结构的受力状态。对于洋头口立交桥，在圆环板中面建立Ｒ－θ极坐标系，先将结构按径向和切向离散成多个子域(等厚度的扇形薄板,图16。３．２)，然后在子域上采纳Ｒ、θ两个方向上的乘积型样条函数来构造子域位移模式。如(１6。3．1)式中,｛δu｝{δv｝{δw｝为子域样条插值结点上u、ｖ、w方向位移参数的集合；符号表示张量积,或称Kronecker乘积，如［A]［B]=[aｉj[B]]，其中aij为矩阵[A］的元素.图16.３．２扇形子域样条插值结点在有边界条件的位置（如墩柱支承处，圆环内外边缘）,布置样条插值结点,便于边界条件的处理。圆环板内外侧悬臂斜变截面部分变换为阶梯形。加载时考虑面荷载(环板和铺装层的自重)、线荷载(栏杆和护轮带重量)、汽车活载、不均匀支座沉陷和温差影响工况及其组合.由于双样条子域法占内存少，可在微机上进行大型桥梁结构的空间分析,用于结构方案比选具有实际意义.该桥建成后，整体闭合环形结构的优点逐渐被人们所熟识,很多城市也相继消灭此类结构的立交桥。但是钢筋混凝土整体闭合环形结构也存在着缺点：内、外环弧长差值较大,在温差变化、混凝土收缩、徐变作用下,结构内、外环变形量差值大,相互制约，产生较大的轴向拉力,桥梁跨度较小.环形立交进展的第三代是以199７年12月建成通车的福建顺昌水南路立交桥为代表。该桥是我国首例采纳预应力混凝土整体闭合环形结构立交桥梁,它不仅充分发挥整体闭合环形结构的优点，而且预应力径向力转化成环向压力，对结构产生了套箍作用(图16．３．3),有效克服了钢筋混凝土整体闭合环形结构的缺点，使结构受力更加合理。与洋头口立交比较，节省了１３。4%的工程投资,并增大跨越能力,削减下部支墩工程数量，改善桥下使用功能。在设计环形预应力结构时，直梁桥中习惯用的线性变换定理、吻合索定理、次弯矩分析方法均不再适用，要凭阅历反复调整验算,为此，进展了新的梁格系理论。梁格系理论是一种较为精确的三维空间分析方法,采纳影响面直接加载方法来确定最不利荷载位置，能够精准反映桥梁各部位的受力情况。梁格系理论是将桥梁上部结构用一种等效梁格来代替，弯梁、斜梁和异型梁与比拟梁格之间的等效关系主要表现在梁格各构件刚度计算上。预应力束的作用转化为在梁格各结点上的等效荷载，分析该等效梁格后将结果还原到原结构中即可得到所需的计算结果。由于结构类型各异，“等效”抱负状况的模拟只能是近似的.梁格分析是桥梁空间分析常用的有用计算方法，力学概念简明。使用中可依据不同的桥型进行梁格划分,在较为特殊的异型部位以及中间支承四周、内力变化猛烈处应加密网格，最终离散成空间非线性复合梁单元。在包括环形板的异型桥梁中，预应力的应用与分析不仅繁琐，而且较难确定预应力空间位置的损失，及徐变、收缩、结构弹塑性变形、预应力松弛等非线性因素的影响。文献[７］采纳按坐标点输入和按导线点输入两种方法来描述空间变化。对于按梁序布置的预应力束,在每一分析步长中通过样条拟合曲线和直线（导线法)。按公式精准计算空间位置和各预应力损失,并按施工龄期描述预应力，分析追踪桥梁施工和运营的全过程.（a)环板结构计算模型（b)预应力及恒载作用位移图16。3.3预应力环板有限元分析§1６．4可拆装翼板式托架托架构造特点当桥墩不高时,桥梁界习惯于使用带落地式支架或支墩的膺架来现浇混凝土梁。罗长高速公路某高架桥墩高(35。0７~41.３７m）、跨大(墩距４1ｍ)、梁重(每孔单幅外加施工荷载计１360t)、孔多（共计３0孔）、工期紧。施工中提出墩顶托架代替原支墩(架)的方案。该方案直接利用已完工的桥墩，比临时搭设支墩更平安牢靠，且省去作支墩的３６0t万能杆件，节省效果明显，也避开了临时墩压缩变形的影响[8］。该高架桥位于半径726m的曲线段上，托架承力点须在距墩表面30~90㎝之间变动，为了曲线内外侧各托架能够通用和便于拆装,构思出一种可拆装的翼板式托架。每个桥墩设两副托架，每副翼板式托架由两块带翼钢板、一根下横担和一个上拉杆组成,桥墩顶部预留四个孔洞(图16．4。１）。翼板式托架可供桥墩前后侧同时受力使用,也可单侧承力。托架设计计算原则忽视横向剪刀撑对两副托架的相互作用，对每副托架作平面分析。取静定的力学模型计算（图１6。4。２)，墩左右侧的翼板式托架由上拉杆联系,可认为底翼固定铰支于下横担,顶翼集中荷载经芯板压力线传至