力学概念| 从无穷刚杆角度分析连续刚构桥

连续刚构桥具有桥墩高、跨度大、适用范围广、行车舒适等诸多优点, 在交通建设中得到了广泛应用。连续刚构桥能够适应山区复杂地形，它能够完美地跨越各种险峻的峡谷。正因如此，连续刚构桥具有超长超高的特点。沪渝高速恩施段的龙潭河特大桥，是世界墩高最高的连续刚构大桥，主桥上部构造为5跨(106m+3x200m+106m)变截面预应力混凝土连续刚构箱梁。分左右两幅布置。下部结构采用双肢变截面空心墩与桩基础，最大墩高178m。

▲图1

图1

前面提到，主梁的跨度很大，工程中已有200米跨度。因此跨中弯矩和挠度都很大。在节点处增加刚臂，有利于减少跨中弯矩和挠度。如图3a所示，跨度为    的梁，在两端分别增加    的刚臂，由于EI无穷大，没有变形和位移，刚臂相当于中间杆的固定支座。先画出中间杆的弯矩图，如图3b所示。从C、D两点把结构截断，利用杆CD的平衡条件求出CD两端剪力为    ，则

▲图3

跨中弯矩

如果没有刚臂，跨中弯矩将增大4倍。由此可见，两端刚臂能够有效减小跨中弯矩和挠度。此外，节点处的刚臂，强化了约束能力，桥面有明显挠度时，桥墩节点处仍能平稳过渡，避免"跳车"现象。如图4所示，若节点处主梁约束能力不够，会影响行车舒适。

▲图4

刚臂的存在，也能增加桥墩的临界承载力。如图5所示，桥墩的临界承载力大于    ，小于    。

▲图5