橋上制梁情況下臺座縱向布置形式研究

李玲玲，李 健

(四川科技職業學院 四川路橋橋梁工程有限責任公司，成都 611745)

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橋梁工程

橋上制梁情況下臺座縱向布置形式研究

李玲玲，李 健

(四川科技職業學院 四川路橋橋梁工程有限責任公司，成都 611745)

針對蘭州至海口高速公路姚渡(甘川界)至廣元段第10合同段大橋現澆T梁形成橋上預制場臺座的布置形式，總結出在30 m簡支T型梁橋上預制30 mT梁臺座的合理布置形式及注意事項，對相似工程項目的建設將有積極的借鑒作用，為施工提供參考依據。

橋梁工程；橋上制梁；臺座縱向布置；工況劃分；受力分析

1 工程概況

由于G10標段地勢陡峭、地形狹窄，橋下和橋側布置預制場的難度極大，因此，施工方擬利用賀1#橋與賀2#橋之間的70 m長度分幅路基、楊家嶺橋與藥鋪頭橋之間的80 m長度分幅路基、藥鋪頭橋與趙家巖橋之間的190 m長度整幅路基分設1#、2#、3#三處預制場。

現在結合1#預制場狀況分析，在30 m工具梁上預制30 mT梁，生產的T梁先安裝在賀1#橋上，再澆筑濕接縫混凝土和橋面鋪裝混凝土，然后在已架設的橋面上布置預制底座，預制T梁。當預制梁端部布置在橫隔梁間時，對橋面板的驗算通不過，因此這里只考慮布置在橫隔梁上的情況，充分利用橫隔梁增加截面橫向剛度，限制畸變應力，調節與傳遞剪力和扭矩，改善主梁的受力特性。

2 計算工況

橋上制梁的整個施工過程大致分為兩個階段：澆筑養護階段、存梁階段。存梁階段按照是否在運梁及起吊又可分為：運梁階段和起吊階段。故對以上四種臺座布置形式分別取三個工況進行分析，每個工況都取最不利荷載作用。

(1)工況1(主梁養護階段)

荷載：5 T龍門吊偏載(移動)、80T龍門吊空載(移動)、30 m運梁車(移動)。各荷載類型及取值大小見表1。

(2)工況2(張拉起拱階段)

該工況對應主梁張拉起拱階段。此時，30 mT梁張拉起拱后，梁體自重由梁端起拱點以集中力的形式傳遞到已架設橋跨的主梁上。運梁車及龍門吊的荷載情況同工況1。

(3)工況3(起吊階段)

此時，一片30 mT梁張拉起拱后仍然置于臺座上，其自重仍有由梁端起拱點以集中力的形式傳遞到已架設橋跨的主梁上；另一片T梁由80 T龍門吊起吊，梁體重量由龍門吊傳遞到橋跨上。

荷載：5 T龍門吊偏載(移動)、80 T龍門吊偏載(固定)、30 m運梁車空載(移動)。各荷載類型及取值大小見表1。

表1 荷載類型及取值

3 計算模型

采用Midas/Civil建立有限元模型進行分析，主梁及橫隔板均采用梁單元，并采用施工階段模擬實際施工中先預制后架設的施工過程。模型共有292個單元，269個節點。主梁采用C50混凝土，鋼束采用GB/T5224-2003φs15.2 mm高強低松弛鋼絞線，其抗拉標準強度fpk=1 860 MPa，張拉控制應力σcon=1 395 MPa，普通鋼筋采用HRB335及R235。

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梁場在制梁期間屬于短暫狀態，據《公路橋涵設計通用規范》JTG D60-2004(以下簡稱“通規”)第1.0.8條規定：在該狀態下僅作承載力極限狀態設計，必要時才做正常使用狀態設計。本次驗算對主梁及橫隔板利用midas的驗算功能，對主梁及橫隔板按承載力極限狀態和正常使用狀態進行驗算。驗算過程中注意的事項有：

(1)施工期間屬于短暫狀況，設計安全等級：二級。

(2)Ⅱ類抗裂驗算環境。

(3)按A預應力構件計算。

(4)按照《通規》計入溫度梯度效應。

(5)除注明外，橋面鋪裝僅計入自重未參與結構受力。

(6)除注明外，移動荷載未計入沖擊效應。

(7)由于壓應力驗算通常均能滿足要求，本次計算不做考慮。

使用midas自動生成的混凝土各種荷載組合，對主梁及橫隔板進行驗算。

4 計算結果

4.1 同種布置形式在不同工況下

簡支梁橋主要以受彎為主，故以彎矩為控制內力。考慮龍門吊偏載，在不同布置情況，圖1分別列出了三工況下每片梁的跨中彎矩。

圖1 跨中彎矩對比

臺座布置形式1：對應上圖(a)，對比三種工況，從圖中可以看出此種布置形式在澆筑養護階段工具梁的跨中彎矩最大，由此可以得出布置形式1在澆筑養護階段最不利。故在澆筑養護工況下對工具梁進行驗算。同理由圖(b)～(d)可知，臺座布置形式2在澆筑階段最不利，臺座布置形式3在張拉起拱階段最不利，臺座布置形式4在張拉起拱階段最不利。

從上圖可以得出：同一種布置情況，不同工況下產生的內力有很大差別，且每種布置情況下的控制工況也不同，在第4種布置形式下，跨中彎矩最大。當居中式布置時，澆筑階段起控制作用，隨著臺座端頭往跨中移動時，張拉起拱工況起控制作用。初步估計在張拉起拱階段，臺座端頭的集中力較靠近跨中，在跨中截面產生很大的彎矩，對主梁的受力不利。

4.2 不同布置形式在最不利工況下

(1)分析臺座的布置形式對工具梁變形的影響。

不考慮工具梁自重產生的變形，同時不考慮預應力效應，對比不同臺座布置情況最不利工況下工具梁各控制截面的撓度值，見圖2。

圖2 撓度對比

由圖5可以看出，當臺座的端頭在0L～1L/3處時，對比布置1與布置2，即澆筑養護階段兩種布置情況下跨中撓度值變化不大，相差8%，同時對比布置2和布置3，即張拉起拱階段和澆筑養護階段產生的跨中位移變化不大，相差7%，說明臺座端頭置于這個范圍內時，不同工況下的跨中撓度相差不大；當臺座的端頭置于1L/3～1L/2處時，對比布置3和布置4，即同為張拉起拱階段，跨中最大撓度值相差40%，說明臺座置于這個范圍內時，跨中撓度變化顯著。

(2)對比四種布置情況，各片梁在最不利工況下控制截面的彎矩，如圖3所示。

圖3 跨中彎矩對比

從圖3中可以看出，跨中彎矩和撓度的變化規律一致。在第4種布置形式下，即臺座的端頭在1/2跨長和1/3跨長處時，M與md的比值達到最大(最大值約為2)，這表明制梁施工過程中對工具梁產生的最大短期荷載內力效應約等于工具梁自重產生的內力效應。

(3)下圖給出了不同布置情況下邊梁的底緣拉應力圖。圖4列出左支座梁截面、L/6截面、L/4截面、2L/6截面、L/2截面、4L/6截面、3L/4截面、5L/6截面以及右支座截面(以上各個控制截面對應模型上的節點號為1～9)彎矩值。

圖4 1#梁各控制截面底緣拉應力圖

上圖5可以看出，布置形式1與2在澆筑養護階段拉應力很接近，說明同一種工況，不同布置情況下，底緣拉應力值變化不大。布置3情況下底緣拉應力變化幅度較大，即張拉(預制梁集中力)位置越靠近跨中越不利，且支座處的拉應力相比其他情況下偏大。左支座處的拉應力大于右支座處的拉應力，可能與支座的類型有關。梁底的最大拉應力不是發生在跨中。

分別對各布置情況下最不利工況進行驗算，僅列出驗算通不過的內容，見表2。

表2 使用階段正截面抗裂驗算

注：表中應力以壓為“+”，以拉為“-”。

對于A類部分預應力混凝土構件，作用荷載短期效應組合作用下的混凝土拉應力應小于等于0.7ftk=1.855 MPa。作用荷載長期效應組合作用下的混凝土拉應力應小于等于0 MPa。

從表2中可以得出：邊梁支座處的梁截面正截面抗裂驗算通不過，且第四種布置情況下，梁底的拉應力最大，對支座處主梁單元應采取相應措施進行加固。

5 結 論

(1)簡支梁橋主要以受彎為主，故以彎矩為控制內力，布置形式4受力最不利，即臺座端頭布置在跨中時，三種工況下對工具梁受力、變形和剛度都不利。建議盡量拉大臺座的縱向間距，便于主梁受力和施工操作的方便。

(2)臺座端頭縱向布置時應布置在0L/4～L/4(L工具梁跨長)范圍內。梁底的最大拉應力不是發生在跨中，工具梁受預制梁的影響很大，所以縱向布置在一跨梁上時也要盡量對稱(考慮到線型)，可以按圖4進行布置。

(3)對于以上四種布置形式，支座處主梁正截面抗裂驗算通不過，應進行相應的加固處理。

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2016-04-15

李玲玲(1984-)，女，助教，研究方向：橋梁工程。

四川省交通運輸廳科技項目。

TU997

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1008-3383(2016)11-0072-02