一次性合龍的長聯多跨連續剛構橋梁支座預偏量計算分析

楊秀榮，李　猛，姚絲思

（1.陜西省銅川市交通建設工程質量監督站，陜西 銅川 727000；2.長安大學橋梁與隧道工程陜西省重點實驗室，陜西 西安 710064）

一次性合龍的長聯多跨連續剛構橋梁支座預偏量計算分析

楊秀榮1，李猛2，姚絲思2

（1.陜西省銅川市交通建設工程質量監督站，陜西 銅川 727000；2.長安大學橋梁與隧道工程陜西省重點實驗室，陜西 西安 710064）

長聯多跨的連續剛構橋梁，在溫度和混凝土收縮徐變影響下梁體會伸長或縮短，以致于支座會出現偏心受力。以沮河特大橋工程為依托，利用有限元分析軟件Midas Civil建立該橋模型，分析計算該橋采用一次性合龍的施工方案所產生在支座位移以及成橋階段考慮10 a收縮徐變和溫度變化下的支座位移，最后給出合理的支座預偏量。

長聯多跨；連續剛構橋；一次性合龍；支座預偏量

0　引言

支座縱向預偏量系指支座上板縱向偏離理論中心線的位置，它是由于混凝土梁體熱脹冷縮和混凝土收縮徐變引起的。

長聯多跨預應力混凝土連續剛構橋梁，因橋梁跨數多且聯長很長，施工工期很長，梁體在溫度、混凝土收縮徐變等因素影響下，會產生縱向變形，這樣就會導致橋墩活動支座的位移量、梁端伸縮量較大。為此，需在橋墩支座上座板與支座理論中心線間預設縱向偏移量，以抵消合龍后梁體產生的縱向位移，從而避免支座出現偏心受力。

1　工程概況

沮河特大橋主橋上部為2×(62.5+4×115+62.5)m預應力混凝土連續剛構，三向預應力體系。橋梁平面位于直線上，縱面位于0.63%的上坡（起點附近位于凹型豎曲線上），橋寬12.0 m。箱梁采用單箱單室截面，頂板寬12.0 m，底板寬6.5 m，翼緣板懸臂長為2.75 m。箱梁根部梁高6.5 m，高跨比為1/17.7；跨中梁高2.8 m，高跨比為1/41.1；根部底板厚0.9 m，跨中底板厚0.32 m；梁高及底板厚度均按二次拋物線變化。箱梁0號塊頂板厚0.50 m，其余梁段厚0.28 m；0號塊腹板厚1.0 m，其余梁段腹板8號梁段及以前為0.60 m，11號梁段及以后為0.45 m，9號～10號梁段由0.60m按直線變化至0.45 m。橋面鋪裝層為10 cm厚的瀝青混凝土+8 cm厚C40混凝土(墩頂兩側各10 m范圍內負彎矩區采用C40鋼纖維混凝土)。橋面橫坡為單向2%，箱梁頂面和底板平行，立面見圖1。

圖1　沮河特大橋（半跨）主橋立面示意圖

2　有限元模型

利用有限元分析軟件Midas Civil建立沮河特大橋模型，模型的橋墩和主梁采用梁單元，墩梁間采用彈性連接-剛性使墩梁固結。縱向預應力鋼束有446根。全橋共293個單元，307個節點，見圖2。

圖2　沮河特大橋計算模型

3　支座預偏量計算分析[1-9]

3.1支座類型

沮河特大橋支座采用板式橡膠支座GJZF4 450× 750×107。支座立面布置見圖3。

圖3　沮河特大橋支座立面布置圖（單位：cm）

3.2支座位移分析計算

通常支座破壞主要是由支座受力不均，出現較大的偏心受力引起的。一般來說，連續剛構橋支座如果沒有設置預偏量，隨著溫度、收縮徐變等作用會使支座處于偏心受力狀態。因此，設置支座預偏，改善支座偏心受力對于提高橋梁支座的耐久性有很大的作用，進而減少更換支座的概率。

3.2.1施工階段支座位移（順橋向位移）

連續剛構橋施工階段支座位移主要發生在合龍段澆筑到橋面鋪裝完成這一階段。根據連續剛構橋相關分析和監測結果表明：這一施工階段支座的位移主要受到合龍段澆筑、張拉，護欄和橋面鋪裝等荷載的影響。采用專業橋梁計算軟件Midas Civil建立全橋有限元模型，提取支座處節點在施工荷載作用下的順橋向各施工階段位移和累計位移（位移方向統一取小里程到大里程方向為正），見表1。

表1　支座節點施工階段順橋向位移　mm

3.2.2成橋階段支座位移（順橋向位移）

連續剛構橋成橋階段，主要是橋梁結構在長期收縮徐變作用和溫度荷載作用下發生的變形引起的邊跨支座順橋向位移。

沮河特大橋設計合龍溫度為10℃±3℃，根據當地氣溫條件，選取整體溫升30℃，溫降30℃，所產生位移值來模擬結構實際工況。

同樣，采用Midas Civil提取支座處節點在橋梁整體溫度升高、降低、及收縮徐變作用下位移及最大組合位移，見表2、表3。

表2　支座節點成橋階段順橋向位移　mm

表3　支座節點順橋向累計位移之和　mm

4　結　論

通過建立全橋有限元模型，可提取到支座節點在施工階段和成橋階段的位移，施工荷載和收縮徐變產生的位移都是趨向于指向主墩方向；溫度升高時，結構呈膨脹趨勢，支座位移方向背離主墩方向；溫度降低時，結構呈收縮趨勢，支座位移方向指向主墩方向。

為了改善在各種荷載作用下造成的支座偏心受力，一般在安裝支座時對其設定一定的預偏量，以達到減小偏心距的目的，使得支座受力更加均衡，從而提高支座的耐久性。

支座預偏量可參考計算出施工階段和成橋階段累計位移值之和，但由于實際工程和理論計算存在差別，因此選取預偏設計值時還需要根據經驗綜合考慮，選取一個中間值。由表3可知施工階段和成橋階段累計位移為21.42 cm，故支座預偏量取整可取為11 cm。

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U443.36

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1009-7716（2016）03-0112-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.032

2015-10-20

楊秀榮（1968-），女，安徽穎上人，高級工程師，從事交通建設工程質量監督工作。