連續剛構橋停工的影響研究

唐愷

摘 要：大跨徑預應力混凝土連續剛構橋工程建設周期長，且在建設過程中，受多種因素的影響，易出現停工現象。目前，國內對連續剛構橋停工的影響研究較少。由此，本文結合實際工程案例分析停工對連續剛構橋結構受力的影響情況。

關鍵詞：連續剛構;停工;線形控制;應力控制

中圖分類號：U441.3;U448.23 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0107-02

Absrtact： The construction period of long-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge is long， and in the process of construction， it is easy to stop because of many factors. At present， there are few studies on the impact of the suspension of continuous rigid frame bridges in China. Therefore， this paper combined with practical engineering cases to analyze the impact of shutdown on the structural stress of continuous rigid frame bridge.

Keywords： continuous rigid frame;stop work;linear control;stress control

本文以西牛大橋為工程背景，根據連續剛構橋受力特點，運用橋梁結構有限元分析軟件MIDAS/Civil建立有限元仿真計算模型，對橋梁結構進行計算分析。結合不同時間段橋梁實際檢測技術狀況，對全橋線形、應力等重要參數進行檢測并對數據進行詳細分析處理，分析施工監控中停工對大跨徑懸臂結構撓度和應力產生的影響。為后續同類型橋梁遇到此類問題時提供相關工程經驗。

1 工程概況

西牛大橋主橋為（70+2×125+70）m預應力混凝土連續剛構橋，箱梁采用單箱單室預應力混凝土直腹板箱型梁，主跨根部梁高7.5m，跨中梁高3.0m，箱梁高度按1.8次拋物線變化;箱梁頂板寬12.75m，底板寬6.5m，翼緣板懸臂長度為3.125m，橋面橫坡由腹板高度調整;主梁梁段劃分為：2m（中跨合攏段）+（6×4）m+（5×3.5）m+（5×3）m+2m（1#塊）+6m（0#塊）[1-4]。

2 橋梁現狀

西牛大橋主橋上部結構自2015年12月全面停工至今，該橋左右幅施工進度不一，具體施工進度為左幅6#墩施工至16#塊、左幅7#墩施工至15#塊、左幅8#塊施工至14#塊、右幅6#墩小樁號施工至12#塊、右幅6#墩大樁號施工至11#塊、右幅7#墩施工至7#塊、右幅8#墩小樁號施工至10#塊和右幅8#墩大樁號施工至11#塊。該橋存在不同墩位停工懸臂長度不一，同時也存在同一T構大小樁號懸臂長度不同的情況，研究該橋的停工對連續剛構橋的影響具有典型代表意義。

與2015年豎向變形發生相比，2017年豎向線形發生變化，考慮到線形變化主要受混凝土收縮徐變影響，計算了左右幅主橋T構2015年4月17日至今發生的理論變形值，計算結果如表1所示。

利用MIDAS建模對西牛大橋有限元模型進行分析。對大橋現有狀態施工至成橋與原設計成橋狀態上緣應力對比，發現中間停工三年可使主墩處主梁壓應力儲備減少0.3～0.7MPa。

3 停工對結構的影響分析

為了解停工對結構的受力影響，首先要分析連續剛構橋的受力特點。一般來說，變截面的預應力混凝土連續剛構橋受到箱型截面空間預應力束、箱梁截面的扭轉及變截面剪力滯、畸變等因素影響，受力特點失分復雜，截面上的荷載大部分是偏心荷載。連續剛構橋是墩梁固結的連續梁橋，這種體系利用主墩的柔性來適應橋梁的縱向變形，非常適合山區地形，利用較高的柔度可以適應結構由預加力、混凝土收縮徐變和溫度所引起的縱向位移。

結合連續剛構橋的受力特點，結合西牛大橋施工控制計算的主要參數，根據設計及相關規范，并結合施工單位編制的主梁施工方案，在主梁施工之前對結構進行復核計算，在施工開始后根據施工實際參數逐步優化調整模型，使模型貼合橋梁實際情況，停工后根據實際停工實際考慮材料的收縮徐變，同時，對橋梁的后續發展進行模擬。在此基礎上分析停工對西牛大橋各種因素的影響。

通過對西牛大橋不同時間段的線形數據及應力數據進行分析可知，不同停工時間及不同懸臂長度停工對結構的影響有一定的區別。通過對數據進行整理可以發現，由于混凝土的收縮徐變和上部結構面積大于下部結構面積，越靠近跨中位置面積差越大，這種差異造成混凝土收縮徐變不均勻，但徐變的變化速度隨著時間逐漸降低，結構的變形速度也隨之變緩。這就造成西牛大橋停工后，偏載作用下結構出現下撓，同時在不均勻徐變作用下結構上撓持續增加，但變化速度隨時間不斷降低。通過對西牛大橋的檢測數據進行分析可以發現，變化大部分是在2015年以前發生的，2015—2017年這段時間內結構基本基本穩定，變化較小。

西牛大橋總計存在6個T構，每個T構均處于不同的停工狀態。通過對比不難發現，不同位置停工的影響均不相同，基本可以判斷橋梁停工狀態下懸臂長度小于最大懸臂情況下，停工后懸臂結構會上撓，停工初期上撓較快，隨著時間的推移，上撓程度持續增加，但結構上撓速度逐漸下降;若結構在橋梁最大懸臂狀態時停工，如左幅6#墩16#塊段時停工，停工后結構會下撓，同樣在停工初期撓度變化較快，之后隨時間快速衰減。

西牛大橋在當前狀態下繼續施工至成橋狀態后，主梁抗力能夠滿足規范要求;抗裂能滿足規范全預應力構件要求;截面正應力及主應力滿足規范要求;主梁變形滿足規范要求。停工造成墩頂附近主梁頂緣壓應力儲備減少0.3～0.7MPa，應力儲備情況依然滿足設計要求。

4 結語

本文以西牛大橋為工程背景，分析了長時間停工對大懸臂結構橋梁的撓度和應力的影響。結果表明，結構在最大懸臂狀態之前停工，各施工節段會有不同程度的上撓，如在最大懸臂狀態時停工，懸臂結構則會出現下撓現象;結構撓度的變化速度隨著時間快速減小。這些結論可供同類工程參考。在后續施工過程中，要采取合適的技術手段保證結構順利合攏。

由于停工對橋梁的影響，為保證橋梁后續施工質量及成橋質量達到設計要求，在續建過程中要采取一定的技術手段保證橋梁施工質量。由于停工會給橋梁帶來不可逆影響，后續施工中首先要根據橋梁實際狀況調整計算模型，根據橋梁實際線形狀態調順橋梁合攏線形，保證橋梁受力狀態合理。在橋梁成橋后，必須進行成橋荷載試驗，檢驗橋梁的實際承載能力，保證橋梁結構有一定的安全儲備。條件允許的情況下，可以為橋梁安裝橋梁健康監測系統，實時監測橋梁應力及線形狀況，保證橋梁運營安全。

參考文獻：

[1]范立礎.預應力混凝土連續梁橋[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]祝和意.預應力混凝土連續剛構橋施工控制研究[D].西安：長安大學，2010.

[3]董愛平.高墩大跨連續剛構橋施工控制研究及其溫度效應分析[D].成都：西南交通大學，2007.

[4]洪帆，王遠輝，姜增國.大跨徑連續剛構橋線形誤差調整方法及其應用[J].交通科技，2008（1）：36-39.