兩種施工方式的三跨連續(xù)箱梁橋靜載試驗(yàn)對(duì)比分析

張占鋒，郝伯瑾，李　娜 ，連祥東

(1.河南同晟置業(yè)有限公司，河南 鄭州　450008；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州　450003；3.河南黃科工程技術(shù)檢測(cè)有限公司，河南 鄭州　450003；4.河海大學(xué)， 江蘇 南京　210098)

?

橋梁工程

兩種施工方式的三跨連續(xù)箱梁橋靜載試驗(yàn)對(duì)比分析

張占鋒1，郝伯瑾2 ，3，李娜2，3，連祥東4

(1.河南同晟置業(yè)有限公司，河南 鄭州450008；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州450003；3.河南黃科工程技術(shù)檢測(cè)有限公司，河南 鄭州450003；4.河海大學(xué)， 江蘇 南京210098)

摘要：通過(guò)對(duì)滿(mǎn)堂架和掛藍(lán)施工的跨度及截面基本相同兩座三跨變截面連續(xù)橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并對(duì)其靜載試驗(yàn)和仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明該兩類(lèi)橋梁跨中撓度和反彎點(diǎn)的最大拉應(yīng)力差別不大且與仿真結(jié)果基本吻合，而掛籃施工的橋梁跨中測(cè)試應(yīng)力與仿真結(jié)果差別較大，因此不能簡(jiǎn)單的按照規(guī)程規(guī)范將跨中應(yīng)力作為掛籃施工的三跨連續(xù)梁橋靜載試驗(yàn)的主要判據(jù)。

關(guān)鍵詞：滿(mǎn)堂架施工；掛藍(lán)施工；靜載試驗(yàn)；三跨連續(xù)箱梁；仿真分析

1工程概況

橋1：3跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組合為50+75+50=175 m，該橋設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，設(shè)防地震烈度7°。箱梁采用單箱三室截面，懸臂長(zhǎng)2.5 m，箱寬12.0 m；C50混凝土，滿(mǎn)堂架施工。

橋2：3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組合為52+80+52=182 m。該橋設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，設(shè)防地震烈度7°。箱梁采用單箱雙室截面，懸臂長(zhǎng)3.0 m，箱寬12.55 m。C50混凝土，掛籃施工。

橋梁均為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋型相同，橋梁跨度及橫斷面差別不太大，有可比性。

2試驗(yàn)方案

2.1控制截面的選取及儀器安裝

連續(xù)橋梁主要內(nèi)力控制截面為產(chǎn)生最大正彎矩和撓度的中跨跨中截面及產(chǎn)生最大負(fù)彎矩的橋墩墩頂截面。靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集采用武漢巖海的RS-QL06E橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)，傳感器安裝斷面及個(gè)數(shù)見(jiàn)圖1。

圖1　2座橋橋傳感器安裝斷面、位置及編號(hào)示意圖

2.2等效荷載、加載效率與控制參數(shù)檢算

根據(jù)與設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生相同荷載效應(yīng)(相同應(yīng)力和撓度)的等效原理，采用Midas軟件對(duì)該2座橋進(jìn)行有限元分析，橋1的設(shè)計(jì)荷載的等效荷載為6輛重為40.3 t的后6輪加載車(chē)，橋2的設(shè)計(jì)荷載的等效荷載為6輛重為38.6t的后6輪加載車(chē)。加載位置布置示意見(jiàn)圖2。在該加載荷重下，橋1中跨正彎矩加載效率系數(shù)為1.03，支墩反彎矩的加載效率系數(shù)為1.01；橋2中跨正彎矩加載效率系數(shù)為1.03，支墩反彎矩的加載效率系數(shù)為1.01，均滿(mǎn)足加載效率系數(shù)在0.95～1.05之間的要求。相應(yīng)控制參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

本次靜載試驗(yàn)采用對(duì)稱(chēng)加載的方式進(jìn)行，靜載試驗(yàn)前用2輛荷載車(chē)進(jìn)行預(yù)壓，靜載試驗(yàn)分3級(jí)，工況1：①A加載車(chē)后軸在中跨跨中西3 m處，②B加載車(chē)后軸在中跨跨中東3 m處；工況2：③A、C加載車(chē)后軸在中跨跨中西3 m處，④B、D加載車(chē)后軸在中跨跨中東3 m處；工況3：⑤A、C、E加載車(chē)后軸在中跨跨中西3 m處，⑥B、D、F加載車(chē)后軸在中跨跨中東3 m處。加載車(chē)的橫向間距均勻。工況三汽車(chē)荷載布置如圖2所示。

表1　加載效率與控制參數(shù)分析結(jié)果表

圖2　工況三試驗(yàn)載重汽車(chē)荷載布置示意圖

3測(cè)試結(jié)果

3.1撓度

兩座橋在工況三情況下各截面的撓度計(jì)算和測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2及圖4，由圖表可知：(1)撓度測(cè)試值均小于撓度計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)小于1，滿(mǎn)足規(guī)范要求。(2)橋1的計(jì)算撓度和測(cè)試撓度均值均小于橋2，但差別不大。

表2　2座橋的靜載試驗(yàn)撓度測(cè)試結(jié)果表　mm

3.2應(yīng)變

(1)中跨跨中

兩座橋在工況三情況下各截面的應(yīng)變計(jì)算和測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3及圖5。由圖表可知：應(yīng)變測(cè)試值均小于應(yīng)變計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)小于1；滿(mǎn)堂架施工的橋1的實(shí)測(cè)值和計(jì)算值差別不大，但掛籃施工的橋2實(shí)測(cè)值和有限元模擬分析計(jì)算值偏差較大，甚至嚴(yán)重偏離。

表3　2座橋的中跨靜載試驗(yàn)撓度測(cè)試結(jié)果表　 με

(2)中墩墩頂截面

采用電阻應(yīng)變片法對(duì)橋墩支點(diǎn)處箱梁截面進(jìn)行應(yīng)變檢測(cè)，以判別在荷載試驗(yàn)過(guò)程中該橋梁斷面變形是否為彈性變形、主應(yīng)力是否超過(guò)最大限值。測(cè)試電阻應(yīng)變片布置在變截面箱梁根部起始截面，采用兩組450應(yīng)變花進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)變花分別布置在距該截面箱梁下緣20 cm和箱梁上緣(翼緣板下緣)20 cm，箱梁上緣測(cè)點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)1，箱梁下緣測(cè)點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)2。中墩墩頂截面應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，兩橋的反彎點(diǎn)應(yīng)力差別不大，且在兩級(jí)試驗(yàn)荷載作用下兩座橋的截面中性軸的高度變化不大，表明橋墩截面在荷載試驗(yàn)過(guò)程中處于線(xiàn)彈性受力狀態(tài)。

表4　2座橋的墩頂截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試結(jié)果表

注：拉正壓負(fù)

4結(jié)論及分析

(1)滿(mǎn)堂架施工是先將支架全部支撐，然后再澆筑混凝土，為保證橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高和線(xiàn)型與設(shè)計(jì)相吻合澆筑混凝土前對(duì)支架要進(jìn)行預(yù)壓，混凝土達(dá)張拉強(qiáng)度后，然后再根據(jù)分析結(jié)果按先后順序統(tǒng)一對(duì)鋼絞線(xiàn)張拉，再拆除滿(mǎn)常支架，這個(gè)過(guò)程中是混凝土內(nèi)應(yīng)力不斷調(diào)整的過(guò)程，當(dāng)橋梁卸去支撐后，橋梁跨中及支墩截面的應(yīng)力瞬間增大。

(2)掛籃懸臂澆筑法施工是將整個(gè)主梁分成若干段分次澆筑，并且主墩兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)節(jié)段的重量和長(zhǎng)度相等，對(duì)于三跨連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，先在兩個(gè)中墩上同時(shí)進(jìn)行0#段施工，然后在橋梁中間跨跨中對(duì)接，即跨中混凝土塊最后澆筑，如果施工監(jiān)測(cè)能將兩邊標(biāo)高調(diào)控的基本一致，跨中塊在澆筑前就不會(huì)因兩邊箱梁錯(cuò)位而將一方施壓而增加橋梁的附加應(yīng)力，這時(shí)中間澆筑塊就基本相當(dāng)于兩端固接的小跨箱梁。同時(shí)，在本次橋梁靜載試驗(yàn)中，加載車(chē)荷重輪并沒(méi)有直接作用在中間澆筑塊，而是以中間澆筑塊為對(duì)稱(chēng)線(xiàn)布置于橋梁中跨(如圖3)，不會(huì)對(duì)橋梁跨中塊產(chǎn)生過(guò)多附加應(yīng)力，中間塊的受力模型如圖3，由圖可知，中間塊的彎矩和剪力是由中間塊的兩端位移差(△1-△2)產(chǎn)生，本試驗(yàn)荷載基本對(duì)稱(chēng)布置，中間塊兩端相對(duì)位移差較小，所以由所加荷載對(duì)中間澆筑塊產(chǎn)生的應(yīng)力較小。

圖3　中間澆筑塊受力模型

總之，掛籃施工和滿(mǎn)堂架施工是橋梁兩種不同施工方式，滿(mǎn)堂架施工的橋梁在橋梁靜載試驗(yàn)過(guò)程中不但要考慮支墩截面拉應(yīng)力和跨中最大撓度，還要充分考慮橋梁跨中應(yīng)力，而掛籃施工的橋梁則不能簡(jiǎn)單地按照規(guī)范將跨中應(yīng)力作為橋梁靜載試驗(yàn)的主要判據(jù)，對(duì)該類(lèi)橋梁在橋梁靜載試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)橋梁跨中撓度及反彎點(diǎn)的最大拉應(yīng)力做精準(zhǔn)測(cè)試。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉效堯,徐岳.橋梁[M].北京.人民交通出版杜，2011.

[2]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京.人民交通出版杜，2000.

[3]張宇峰.朱曉文.橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京.人民交通出版杜，2008.

[4]劉自明.陳開(kāi)利.橋梁工程技術(shù)手冊(cè)[M].北京.人民交通出版杜，2010.

Comparison and analysis of the static load test of three span continuous box girder bridge constructed in two different ways

ZHANG Zhan-feng1，HAO Bo-jin2，3，LI Na2，3，LIAN Xiang-dong4

(1.Henan TongSheng Real Estate Co.，Ltd.，Zhenzhou，Henan 450008,China；2. Yellow River Institute of Hydraulic Research，Zhenzhou，Henan 450003,China；3. Henan Huang Ke engineering detection Co.，Ltd.，Zhenzhou,Henan 450003,China；4. Hohai University，NanJing，Jiangsu 210098,.China)

Abstract:Static load experiments are carried out in two bridges which are almost in the same sections and spans but in different constructed methods ( one is full frame construction, the other is a hanging basket construction)..through Comparing and analyzing the results of the static load tests and numerical analysis in the two bridges, we get almost the same maximum tensile stress in the inflection point and almost the same deflections in the middle span of bridges that are agreed with the simulated results among the bridges in the two different constructed ways，but the tensile stress in the middle span of the bridges by hanging basket way is greater different between the simulated results, so we can’t put the stress in the middle span as the main criterion in static load test of three spans continuous bridge in the hanging basket construction way.

Keywords:full framing construction technology；hanging basket construction technology；static load test；three span continuous box girder bridge；the simulation analysis

中圖分類(lèi)號(hào)：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)03-0066-03

作者簡(jiǎn)介：張占鋒(1979-)，男，工程師，研究方向：工程結(jié)構(gòu)及建設(shè)管理。

收稿日期：2016-02-11