多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋合龍方案優(yōu)化分析

董方晏

摘要：對(duì)于多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的施工，選擇合理的合龍方案至關(guān)重要。文章介紹了多跨連續(xù)梁橋合龍方案的制定準(zhǔn)則，并以那坪洞雙線大橋?yàn)槔治隽?1種合龍方案對(duì)主梁內(nèi)力、應(yīng)力和位移的影響，確定了最優(yōu)合龍方案，保證了梁體在合理的內(nèi)力作用下順利合龍。

關(guān)鍵詞：多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋;合龍方案;懸臂施工方法;主梁內(nèi)力;應(yīng)力;位移

中圖分類號(hào)：U448.21⁺5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.041

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11-0148—03

0引言

多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是現(xiàn)代橋梁施工中基本的橋型，在連續(xù)梁施工過(guò)程中，合龍段施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于大跨度、大單元連續(xù)梁橋，全橋合龍將經(jīng)歷幾個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)程，這些過(guò)程中的位移變化很大，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)形式、支座約束條件和荷載形式不斷變化，內(nèi)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力不穩(wěn)定等因素。相應(yīng)的，混凝土收縮應(yīng)變引起的內(nèi)力分布是不同的。通常在設(shè)計(jì)連續(xù)梁之前，先制定合龍方案，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與施工方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)算相協(xié)調(diào)，起到相互制約的作用。設(shè)計(jì)中必須考慮施工階段的內(nèi)力、應(yīng)力和位移，同時(shí)還要考慮施工組織和布置的合理性。因此，選擇合理的合龍方案，關(guān)系到連續(xù)梁施工全過(guò)程的安全和經(jīng)濟(jì)。

1多跨連續(xù)梁橋合龍方案的制定準(zhǔn)則

多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋通常采用懸臂施工方法，在施工過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)受多種因素的影響，產(chǎn)生變形，變形使橋梁的虛擬位置在施工中容易偏離預(yù)期狀態(tài)，導(dǎo)致橋梁難以合龍或成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)不符。本文將從閉合方案對(duì)內(nèi)力、應(yīng)力和成橋線形的影響等方面進(jìn)行分析。

對(duì)于懸臂施工法施工的連續(xù)梁橋，當(dāng)采用不同的合龍方案時(shí)，在不同的合龍階段，隨著施工階段的推進(jìn)，會(huì)發(fā)生系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。因此，結(jié)構(gòu)內(nèi)力一直在變化，施工階段內(nèi)力過(guò)大，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

對(duì)于多跨連續(xù)梁橋，合龍相當(dāng)于橋體的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，應(yīng)力在合龍過(guò)程中重新分布，不可恢復(fù)。為了保證結(jié)構(gòu)的機(jī)械安全，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，識(shí)別結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。如果應(yīng)力缺乏控制，就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成危害甚至破壞結(jié)構(gòu)。

多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋大多采用懸臂施工，由于懸臂長(zhǎng)度大、施工周期長(zhǎng)，在自重和機(jī)械荷載作用下，懸臂梁會(huì)產(chǎn)生變形。此外，在不同的合龍方案中，不同施工階段實(shí)際位移差異較大，對(duì)方案選擇敏感，容易使虛擬結(jié)構(gòu)在施工中偏離預(yù)期狀態(tài)，使橋梁難以合龍，或成橋與目標(biāo)狀態(tài)不符，從而影響橋梁的運(yùn)營(yíng)影響。因此，多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋合龍必須滿足梁體線形要求。

2案例研究

那坪洞雙線特大橋中心里程為DKl2+766.5，孔跨式樣為（9×32）m+（40+56+40）m連續(xù)梁+（40×32）m+（72+128+72）m連續(xù)梁+（23×32）m預(yù)應(yīng)力混凝土梁，橋梁全長(zhǎng)為2778.352m，橋梁范圍為DK10+883.754～DK13+662.106。全橋立面布置、現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)橫斷面、鋼箱梁上部結(jié)構(gòu)橫斷面如圖1所示。

本文在已建立的截流方案準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確定了可行方案如表1所示。

2.1內(nèi)力分析

不同合龍方案控制斷面力矩值對(duì)比分析如圖2所示。對(duì)預(yù)應(yīng)力引起的二次內(nèi)力進(jìn)行分析計(jì)算，不同方案在成橋階段的最大彎矩值如圖3所示。分析收縮引起的二次內(nèi)力計(jì)算，成品階段不同方案的最大彎矩值如圖4所示。

對(duì)于徐變引起的二次內(nèi)力計(jì)算，主要考慮了完工階段和運(yùn)行一年內(nèi)不同方案的最大彎矩值，結(jié)果如下頁(yè)圖5～6所示。

通過(guò)以上內(nèi)力分析，得出不同方案中收縮和預(yù)應(yīng)力引起的二次內(nèi)力（彎矩值）存在一定差異，但影響不大。不同的是，蠕變引起的二次內(nèi)力差異較大，不同方案的跨中截面彎矩值在成橋階段接近，但底部截面彎矩值存在差異。

通過(guò)進(jìn)行壓力分析，比較全橋恒載控制斷面應(yīng)力，不同合龍方案主控制斷面上部應(yīng)力如圖7所示。全橋在恒載作用下的控制斷面應(yīng)力比較，不同合龍方案下主控制斷面的下向應(yīng)力如圖8所示。成橋后不同合龍方案主梁壓應(yīng)力比較如圖9所示。

通過(guò)以上應(yīng)力分析，得出各墩上部結(jié)構(gòu)的上、下應(yīng)力和控制截面應(yīng)力在完工階段相差不大的結(jié)論，可見(jiàn)不同合龍方案對(duì)結(jié)構(gòu)的影響在完工階段并不明顯。

2.2位移分析

橋梁建成通車一年內(nèi)，各方案主要控制斷面累計(jì)豎向位移如圖10～11所示。橋梁建成一年內(nèi)，不同合龍方案上部結(jié)構(gòu)的最大豎向位移如圖12所示。