洛塘河右線特大橋預應力混凝土連續梁彈模參數差異性研究

董永中

(靈臺縣住房與城鄉建設局,甘肅平涼 744400)

洛塘河右線特大橋預應力混凝土連續梁彈模參數差異性研究

董永中

(靈臺縣住房與城鄉建設局,甘肅平涼 744400)

橋梁施工中,撓度的影響因素較多,本文結合洛塘河右線特大橋的混凝土彈模對撓度的影響進行分析研究。

洛塘河右線特大橋 預應力 混凝土 撓度

洛塘河右線特大橋主橋上構采用40＋2×64＋40m預應力混凝土連續梁,主梁為單箱單室箱梁,箱梁頂橫坡為2%,箱梁頂寬為11.36～13.117m,左側翼緣寬2.041m,右側翼緣寬由1.651m漸變至3.408m,支點處梁高中心高度5.3m,底板厚度0.80m,跨中梁高3.1m,底板厚度0.45m,連續梁懸臂部分箱梁采用變截面,梁高及底板厚度均按二次拋物線漸變。箱梁0號梁段,邊跨9-1號梁段在支架上立模澆筑,合龍段在吊架上澆筑,其余梁段均采用掛籃懸澆施工。該連續梁已經全部施工至6#塊時發現除0#塊、1#塊彈模滿足規范要求外,其余各塊彈模均較低,普遍在28GPa左右,只能達到規范彈模的70%,所有塊段砼強度均滿足規范及設計要求。因此,有必要分析主梁彈性模量偏低對施工過程中主橋的安全性及其線型的影響。

1 分析結果

1.1 分析方法

根據施工單位提出的問題,在施工中發現除0#塊、1#塊彈模滿足規范要求外,2、3、4、5#各塊彈模均較低,普遍在28GPa左右,只能達到規范彈模的70%,所有塊段砼強度均滿足規范及設計要求。

針對上述問題,采用有限元Midas軟件,根據該橋的施工過程,建立有限元分析模型。為了分析個別混凝土梁段彈性模量的降低對主梁應力及線型的影響,本報告分為兩種分析工況。工況一:所有梁段混凝土的彈性模量均按設計標號取值,即彈性模量E=34.5Gpa;工況二:將0、1#塊混凝土的彈性模量取為34.5Gpa,其余塊段混凝土的彈性模量調整為28GPa。

根據以上計算工況,進行有限元分析,給出梁體主要施工階段及成橋以后主梁關鍵截面的撓度與應力變化量值。9為第一跨跨中,28為第二跨跨中,56為第三跨跨中,75為第四跨跨中,14為11#橋墩左側截面,20為11#橋墩右側截面,39為12#橋墩右側截面。主梁各控制截面如圖1所示。

圖1 截面示意圖

表1 控制截面的撓度(mm)

1.2 主梁撓度分析

恒載作用下各施工階段梁體撓度對比分析:恒載作用下主梁的撓度變化,選取如下幾個控制施工階段進行分析。邊跨現澆段(CS1)、邊跨合攏段(CS2)、中主墩掛籃拆除(CS3)、中跨合攏段(CS4)、中主墩臨時固結拆除(CS5)、二期恒載上橋(CS6)、收縮徐變(CS7)。兩種分析工況下,恒載作用下各控制截面的主梁撓度數值見表1。

從表1可知:(1)盡管主梁個別節段混凝土彈性模量偏低,但各施工階段下(工況二)主梁的變形規律與設計狀態(工況一)基本一致;(2)由于主梁個別節段混凝土彈性模量的降低,受結構自重及預應力效應的綜合影響,導致恒載作用下主梁控制截面的撓度反拱值較設計值偏小;(3)對應收縮徐變3650天后,兩種工況下主梁中跨跨中截面的撓度變化最大,最大相差4.5mm。

2 結語

通過以上分析,可得到如下的主要結論:(1)主梁個別節段混凝土彈性模量的降低對主梁的撓度有一定的影響,但對應力影響較小。(2)由于主梁個別節段混凝土彈性模量的降低,受結構自重及預應力效應的綜合影響,導致恒載作用下主梁控制截面的撓度反拱值較設計值偏小;應收縮徐變3650天后,兩種工況下主梁中跨跨中截面的撓度變化最大,最大相差4.5mm。(3)由于主梁個別節段混凝土彈性模量的降低,在活載作用下,主梁各控制截面的撓度值較設計值偏大;兩種工況下主梁中跨跨中截面的撓度變化最大,最大相差0.87mm(單線)。(4)盡管主梁個別節段混凝土彈性模量的降低,但在恒載作用下主梁各控制截面上緣或下緣的最大應力值變化較小;且最大壓應力數值均小于混凝土的容許壓應力,說明混凝土彈性模量的降低對主梁的施工安全影響較小。(5)由于主梁個別節段混凝土彈性模量降低對主梁的恒載撓度影響較大,但對活載作用下的撓度影響相對較小。而恒載撓度可以通過施工控制調整預拱度標高來消除其影響,所以主梁個別節段混凝土彈性模量的降低不會引起主梁的撓度超標問題。

[1]于建華.謝用九等.高等結構動力學[M].成都:四川大學出版社,2001.

[2]邱順冬.橋梁工程軟件midas civil常見問題解答[M].北京:人民交通出版社,2009.

[3]T. Kitada. Ultimate strength and ductility of state-of-theart concrete-filled steel bridge piers in Japan. Engineering Structures Vo1.20.1998.347—354.

[4]Patrucj Cassity, Martine Furrer and Ken Price, Synthesizing Form and Function,Modern Steel Construction, December 1999.