连续刚构桥由于可以采用悬臂施工法，不影响通航，被广泛应用于城市和公路桥梁的建设中。由于连续刚构桥一般跨度都比较大，在设计时，一般要进行结构分析，以确定是否满足设计规范的要求。连续刚构桥在进行理论分析时，通常是按照忽略纵坡的影响进行计算的。但是实际的桥梁通常是有桥面纵坡的，考虑纵坡和不考虑纵坡相当于改变了桥梁结构的形式。由于连续刚构桥是超静定结构，所以结构形式的变化必然对其产生相应的影响。这种影响在桥面纵坡相对较大时，更加明显。因此，深入分析大跨度连续刚构桥在考虑纵坡时结构的应力变化，对工程设计具有重要的指导意义。

桥梁全长502．5m。主桥是一座全长220m的不对称连续刚构桥。主桥的桥跨布置为 67m 103m 50m。该桥采用双向纵坡形式。坡度分别为3%和－3．5%。主梁采用预应力混凝土直腹板箱梁，横断面布置为双箱双室截面。单个箱梁顶板的宽度为13．75m，横向设置2%的坡度。按照桥梁景观设计要求，悬臂长度为0．25m，根部厚0．6m。单个箱室的底板宽度为11．65m，横向保持水平。两个箱室的顶板设置1．0m宽的后浇带。为了增加箱梁的整体性和横向刚度，主墩顶位置处两个箱室横向联通。梁底下缘按二次抛物线变化。箱梁根部断面梁高6．5m（北侧墩）和4．5m（南侧墩），跨中断面梁高为2．5m主梁设置三向预应力体系，即纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。

竖向预应力钢筋采用PSB785级JL25精轧螺纹钢筋，设置于剪力较大的北侧墩两侧65m和南侧墩两侧44m范围内，纵向布置间距均为50cm，横向布置于中腹板以及距边腹板外缘31cm处。采用单端张拉方式，张拉控制应力采用0．85_fpk。下部结构采用双肢薄臂实心墩，采用钻孔灌注桩基础。本桥采用悬臂施工法施工。

为了确定成桥状态的连续刚构桥应力状态，首先要确定各个施工阶段的桥梁应力状态。为了模拟施工阶段，采用桥梁博士3．3进行静力仿真计算，建立有限元模型。全桥共划分₈₅单元，₅₁个施工阶段，其中主梁划分为73个单元。两种模型均考虑了没有竖向预应力钢筋的模型和输入了竖向预应力钢筋的模型。所以，总共建立了四个模型，各个模型具体情况见表1所列。通过四个模型的对比分析，得出由于桥面纵坡的影响，造成的连续刚构桥主梁在短期效应组合下应力的差别，从而为工程设计提供一定的理论指导。

2．1 无竖向预应力钢筋有限元分析

通过模型一和模型二比较分析。通过结构在短期效应组合下的应力对比分析可知，在考虑纵坡的情况下，主梁的正应力基本没有变化。最 大 的 变 化 量 发 生 在 南 侧 墩 处，减 小 了0．3MPa，相对于无纵坡时减小了11．9%。跨中合龙段附近，应力有所增加。最大增量为0．19MPa。相对于无纵坡时增加了11．2%。主梁的主拉应力变化较 大。两 侧 边 跨 主 拉 应 力 减 小，最 大 减 小 了0．376MPa。相对于无纵坡时减小了53．9%。主跨主拉应力增加，最大增量为0．407MPa。相对于无纵坡时增加了47．7%。规范在验算斜截面抗裂时，是对主拉应力进行验算。允许值为_{0．4=1．06MPa}。可以看出主拉应力变化量相对于允许值浮动很大。且由图可知，有部分主梁的主拉应力大于规范允许值。鉴于主拉应力的变化量较大且十分不均匀，所以建议设计时，应该充分考虑由于桥面纵坡造成的主梁主拉应力的变化。

2．2 有竖向预应力钢筋有限元分析

通过模型三和模型四的比较分析。通过结构在短期效应组合下的应力分析可知，在考虑纵坡的情况下，主梁的正应力基本没有变化，最大的变化量发生在南侧墩附近，减小了0．27MPa，相对于无纵坡时减小了10．9%。跨中合龙段附近，应力有所增加。最大增加了0．2MPa，相对于无纵坡时增加了12．0%。对比还可以看出，竖向预应力对正应力基本没有产生影响。主梁的主拉应力变化较大。在有竖向预应力作用范围内，边跨的主拉应力基本保持不变。但是在有纵坡时，主跨的主拉应力下降明显，最大减小了0．272MPa。在没有竖向预应力作用范围内，主拉应力和图5中的大小基本相同。

斜截面抗裂验算时，对于有纵坡的模型，再输入了竖向预应力钢筋的情况下，还是有一部分主梁的主拉应力较大，且大于规范的允许值1．06MPa。所以设计时，应该考虑桥面纵向坡度的影响，要在更大范围内设置竖向预应力钢筋。

以某连续刚构桥为工程背景，通过有限元软件对连续刚构桥有无纵坡进行建模对比分析，可以得到在短期效应组合情况下，关于应力的以下结论：

（1）主梁的正应力无论考不考虑纵坡，有无竖向预应力，大小基本不变。

（2）主梁的主拉应力在有纵坡的情况下，大小变化较大，容易超过规范的容许值。为了满足规范斜截面抗裂验算时关于主拉应力的要求，所以设计时应充分考虑桥面纵向坡度的影响。

（3）竖向预应力钢筋的设置能够显著减小主拉应力，所以连续刚构桥在设有桥面纵坡时，竖向预应力钢筋的范围要适当加大，以确保把主拉应力降低到满足规范的要求。 2100433B

平均纵坡是指一定长度路段的高差与水平距离之比，以百分率(%)表示。它是衡量纵断面线形设计质量的一个重要限制性指标 。

我国《公路工程技术标准》规定，为了合理运用最大纵坡、坡长和缓和坡段，以利汽车安全顺利行驶，二、三、四级公路越岭线的平均纵坡，一船以接近5.5%(相对高差为200~500m)和5%(相对高差大于500m)为宜，并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。2100433B

最大纵坡是指各级公路容许采用的最大坡度值，它是公路纵断面设计的重要控制指标。

1．确定最大纵坡应考虑的因素

(1) 汽车的动力特性：要根据公路上主要行驶车辆的牵引性能确定。在一定的行驶速度条件下确定

(2) 公路等级愈高，要求行车速度愈快，但从汽车的动力特性可知其爬坡能力愈低，因此不同等级的公路有不同的最大纵坡值。

(3)自然因素：公路所经地区的地形、气候、海拔高度等自然因素，对汽车行驶条件和爬坡能力也有很大的影响。

2．最大纵坡的确定

最大纵坡的确定主要取决于汽车的动力性能、公路等级和自然因素，但另一方面还必须保证行车安全。

高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加1%。

在非汽车交通比例较大的路段，可根据具体情况将纵坡适当放缓，平原、微丘区一般不大于2%~3%；山岭、重丘区一般不大于4%~5%。

大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不大于5%；位于城镇附近非汽车交通量较大的路段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3%；紧接大、中桥桥头两端的桥头引道纵坡应与桥上纵坡一致。

隧道内的纵坡不应大于3%，并不小于0.3%；独立的明洞和长度小于50m的隧道其纵坡不受此限；紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。

《公路工程技术标准》规定，在各级公路的长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，否则应对其边沟作纵向排水设计。

干旱地区以及横向排水良好的路段，其最小纵坡可不受上述限制。