橋面臨時荷載對連續(xù)梁成橋內(nèi)力及線形影響分析

劉文忠

【摘要】橋梁施工監(jiān)控是根據(jù)已確定的施工方案來實施的，包括各主墩掛籃的安裝時間、掛籃懸灌施工過程、掛籃拆除時間及拆除位置，都會對成橋內(nèi)力及線形產(chǎn)生影響。結(jié)合某工程實例，建立有限元模型，對連續(xù)梁懸臂施工全過程進行模擬，并針對施工后期掛籃拆除時間調(diào)整對成橋內(nèi)力及線形影響作出定量分析，以期為連續(xù)梁施工和線形監(jiān)控提供相應的參考。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)梁；橋面臨時荷載；掛籃荷載；施工監(jiān)控；線形控制

中圖分類號：U443 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

0 前言

連續(xù)梁施工過程中，承受較多的橋面臨時荷載，如掛籃荷載、施工機具荷載、材料堆放荷載等。其中，以掛籃荷載值最大。本文以掛籃荷載為研究對象，分析掛籃荷載拆除時間對連續(xù)梁成橋內(nèi)力及線形的影響。

三跨連續(xù)梁懸灌施工時，兩主墩梁段平行進行，施工作業(yè)互不干擾。但各主墩施工有先后，進度有快慢，加上現(xiàn)場不確定因素影響，往往導致一主墩懸灌施工較大幅度先于另一主墩完成。這種情況下，往往會將進度較快主墩掛籃回退拆除，掛籃回退位置和拆除時間均會對連續(xù)梁成橋內(nèi)力及線形產(chǎn)生影響。

1工程簡介

某預應力混凝土連續(xù)梁橋，跨徑為（80.6+128+80.6）m，全長290.12m，中支點處梁高9.6m，跨中及邊跨直梁段梁高為5.6m，梁底下緣按二次拋物線變化。主梁為單箱單室截面，箱梁頂板寬12m，底板寬7.0m。頂板厚度除梁端附近外均為450～650mm，按折線變化；底板厚度520至1200cm，按二次拋物線變化；腹板厚640～1100mm，按折線變化。0號梁段長度18m，普通梁段長度為2.0～3.5m，合龍段長2.0m，邊跨現(xiàn)澆直梁段長16.45m。

該橋邊跨分為22個梁段，中跨分為41個梁段，1號主墩和2號主墩頂設一節(jié)0號梁段長18m，全梁共85個梁段。橋梁分段圖如圖1所示。

2 總體施工步驟及調(diào)整

主梁0號段和兩個邊跨現(xiàn)澆段均采用鋼管支架施工，其中，0號段分兩次現(xiàn)澆成型，邊跨段一次澆筑成型；1號～20號梁段均采用三角形掛籃對稱懸臂施工；邊跨合龍段和中跨合龍利用掛籃底桁作吊架合龍，合龍順序為：邊跨合龍→解除臨時支墩→中跨合龍。

該橋原計劃于2011年12月合龍，掛籃拆除于橋梁合龍后進行。由于客觀因素影響，合龍工期推后至2012年7月。根據(jù)橋梁后期懸灌施工實際進度推算，二號主墩梁段施工快于一號主墩一個月，二號主墩邊跨合龍段早于一號主墩一個月完成。施工單位擬對合龍方案作出調(diào)整，計劃在二號主墩邊跨合龍完成后，提前將掛籃拆除，原施工步驟和擬調(diào)整施工步驟如圖2和圖3所示。

該項調(diào)整對成橋內(nèi)力及線形是否有不利影響，以及影響有多大，直接決定了調(diào)整方案是否可行。

3施工過程模擬分析

3.1計算模型

為研究大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋施工后期合龍方案（掛籃拆除時間）變更對成橋內(nèi)力及線形的影響，選用橋梁博士3.03專用程序就該橋建立有限元模型。全橋共劃分為122個單元，模型的計算參數(shù)如下：

主梁： C50混凝土，容重 26kN/m3。

預應力鋼筋：鋼絞線，抗拉標準強度為1860MPa，公稱直徑15.2mm，彈性模量 1.95×105MPa。根據(jù)預應力鋼束不同位置和不同編束根數(shù)，鋼束張拉控制力有1265MPa、1285 MPa、1293 MPa 、1302 MPa、1318 MPa 和1320 MPa幾種。預應力波紋管采用金屬波紋管，孔道摩阻系數(shù)μ=0.25 和偏差系數(shù) k =0.003； 單端錨具變形和鋼筋回縮量取 6mm。

掛籃：掛籃采用重85噸的節(jié)點荷載進行模擬。

3.2計算結(jié)果

3.3結(jié)果分析

分析表1、圖4和圖5，預調(diào)整方案與原合龍方案只是掛籃拆除時間不同，即僅是中跨合龍前二號主墩的臨時荷載不同，成橋時一號與二號主墩都將產(chǎn)生較大的撓度差值，最大值達1.6cm。已施工梁段標高乃根據(jù)原合龍方案確定，若采用預調(diào)整方案進行合龍，將對全橋線形產(chǎn)生不利影響，且此影響值超出規(guī)范允許值。由此可見，連續(xù)梁懸臂施工時，雖各T構(gòu)獨立施工，看似各不相關(guān)，但不同的臨時荷載，對全橋的成橋撓度，都會產(chǎn)生較大影響，施工監(jiān)控中往往忽視了這點。

二號主墩的中跨梁段差值大于一號主墩中跨梁段差值，一號主墩的邊跨梁段差值大于二號主墩邊跨梁段差值。這是由于預調(diào)整方案拆除掛籃時，二號主墩的邊跨合龍段已施工完成，因此邊跨直線梁段的自重，可以部分減少掛籃拆除時的影響。而中跨梁段為懸臂段，拆除掛籃的影響更甚。

分析圖6和圖7，采用預調(diào)整方案，將顯著增大二號主墩的梁體彎矩，最大值為21000kN·m，對應增幅為80%。應力差值最大值為0.45MP，對應增幅為6%。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，得出以下主要結(jié)論：

（1）中跨合龍前，掛籃拆除時間對連續(xù)梁成橋內(nèi)力將產(chǎn)生較大影響；

（2）提前拆除二號主墩掛籃，二號主墩原合龍方案與預調(diào)整方案成橋線形的差值，中跨顯著大于邊跨；

（3）將二號主墩掛籃提前拆除，將對全橋成橋線形產(chǎn)生較大影響，最大影響值為1.6cm。已施工梁段標高乃根據(jù)原合龍方案確定，若采用預調(diào)整方案進行合龍，將對全橋線形產(chǎn)生不利影響，且此影響值超出規(guī)范允許值。因此，為保證全橋線形盡量符合預先設置，施工時宜按原方案拆除掛籃或在對應位置配重。

參考文獻：

[1] 徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M] .北京：人民交通出版社，2000.

[2] 張繼堯，王昌將.懸臂澆筑預應力混凝土連續(xù)橋梁[M] .北京：人民交通出版社，2004.

[3] 向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M] .北京：人民交通出版社，2001.

[4] 楊 濤，代遲書，馮濤華，等.合龍方案對大跨連續(xù)梁橋施工控制的影響研究[J] .建材世界，2009.

[5] 吳晗明.合龍方案對大跨度連續(xù)梁橋線形控制的影響研究[J] .建材世界，2011.