收縮徐變對大跨非對稱疊合混合梁斜拉橋成橋索力及線形影響研究

徐 飛

(西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031)

隨著疊合混合梁的快速發展，其以獨特優勢陸續在各種橋型上得到應用，在大跨非對稱疊合混合梁斜拉橋[1]屬于高次內部超靜定結構，斜拉索非線性效應明顯，對于疊合梁斜拉橋，每一次完成鋼梁的橋面板澆注，體系都進行了一次體系轉換，超靜定次數更高，施工控制難度大[2]。我們按照傳統的施工控制方法控制此類橋梁達到理想的設計狀態，即得到理想的成橋索力和成橋線形。如果我們在施工控制中沒有考慮收縮徐變對成橋后的索力和線形的影響，雖然在竣工時候索力和線形是滿足設計要求的，但是隨著運營時間的增長，收縮徐變會讓索力和線形發生很大變化，嚴重時候會造成安全隱患和影響行車舒適性。因此進行此類橋梁的收縮徐變研究是必要的。

本文依托的橋跨布置為270m+580m+170m，左邊邊跨和主跨主梁采用鋼-混凝土疊合梁，右邊邊跨因配重需要采用雙縱肋混凝土主梁并設置2個輔助墩，雙塔雙索面，其橋跨布置圖如圖1所示。

圖1 橋跨布置圖(單位：m)

由于全橋結構非對稱，本文將針對疊合梁邊跨，疊合梁主跨和混凝土梁邊跨三部分分別說明。特別地，由于右塔邊跨混凝土采用支架施工，且具有兩個輔助墩，經計算收縮徐變變形量很小，基本不考慮。索力和線形計算方法和流程參考《橋梁工程》教材[3]，分析得出收縮徐變完成前后成橋索力和線形的增量，得到收縮徐變對大跨非對稱疊合混合梁斜拉橋影響程度大小。

1 有限元軟件及施工情況簡介

1.1 施工情況簡介

本文依托大橋主要采用懸臂拼裝的施工方法，每一個梁段施工步驟如下：第一步，安裝鋼梁；第二步，安裝斜拉索并初張；第三步，安裝預制板并完成上一梁段的濕接縫澆注；第四步，完成斜拉索二張單頂張拉和三張整體張拉。

1.2 線形坐標系介紹

測試結果坐標系采用整體坐標系，左邊塔邊跨合龍端為坐標原點，順橋向沿小里程至大里程方向作為X軸正方向，Z軸豎直向上，Y軸與X軸、Z軸形成左手螺旋，由下游至上游方向為正方向。

1.3 NLABS軟件簡介

NLABS是一個用于橋梁結構幾何非線性分析的軟件, 能夠計算梁橋、拱橋、斜拉橋等橋型的內力、位移、反力、施工安裝線形、制造線形、斜拉索無應力長度、斜拉索基于預應力鋼筋伸長量、主梁安裝拼接角度等，在非線性迭代和收縮徐變計算方面有著獨特的優勢，模型中考慮收縮徐變完成時間為1 000d。

2 收縮徐變完成前后索力增量

2.1 斜拉索編號說明

該橋中跨共有42對斜拉索，左邊塔中跨編號從左到右為LZ1-LZ21，右邊塔從右到左依次編號為ZS1-ZS21；邊跨共有41對斜拉索，左邊塔編號從左到右LB1-LB21，右邊塔從左到右依次編號為BS1-BS20。

2.2 中跨索力差值

收縮徐變完成前后，中跨疊合梁的索力差值表和增量如表1所示。

由表1可以看出中跨疊合梁收縮徐變前后索力差值有正有負，總體差值不超過32kN。

2.3 邊跨索力差值

收縮徐變完成前后，左邊塔邊跨疊合梁段和右邊塔邊跨混凝土段的索力差值如表2所示。

由表2可以看出，收縮徐變前后左邊邊跨疊合梁段的索力增量有正有負，其中LB20和LB21出現了-112kN和-120kN，出現較大的波動；右邊塔邊跨混凝土梁段斜拉索索力增量有正有負，最大值為-45kN。

表1 中跨疊合梁索力增量 kN

表2 邊跨梁段索力增量 kN

3 收縮徐變完成前后豎向變形增量

3.1 中跨豎向變形增量

由于數據較多，表格中僅僅列出變形量較大的部分，中跨收縮徐變完成前后部分豎向變形增量見表3。

表3 中跨疊合梁豎向變形增量

3.2 邊跨豎向變形增量

左塔邊跨的豎向變形增量表如表4。

3.3 邊中跨豎向變形量

由于收縮徐變引起的豎向變形量數據較大，上訴表格僅僅列出了部分變形量較大的數據，其余的數據由圖形方式展現(圖2)。

圖2 邊中跨疊合梁變形增量

由表3、表4和圖2可以看出，收縮徐變前后邊跨疊合梁和中跨疊合梁均出現了較大的變形量。邊跨變形量最大的位置出現在邊跨中間位置，約為-48mm；中跨變形量最大的位置出現在跨中位置，約為46mm。中間在橋塔位置處出現了正值，可能與模型中邊界的模擬不合理有關，特此說明。

表4 邊跨疊合梁豎向變形增量

4 結論

本文依托某大跨非對稱疊合混合梁斜拉橋為背景，利用大型有限元軟件計算收縮徐變完成前后成橋索力和線形的影響大小，得出以下結論：

(1)收縮徐變完成前后，中跨疊合梁成橋索力差值有正有負，總體差值不超過32kN；左邊邊跨疊合梁段的索力增量有正有負，其中最大值為-112kN和-120kN，出現較大的波動；右邊塔邊跨混凝土梁段斜拉索索力增量有正有負，最大值為-45kN。可見收縮徐變對成橋索力影響沒有具體增大或者減小趨勢，對中邊跨影響不一致，對邊跨影響較中跨較大。

(2)收縮徐變完成前后，邊跨疊合梁和中跨疊合梁均出現了較大的變形量。邊跨變形量最大的位置出現在邊跨中間位置，大概為-48mm；中跨變形量最大的位置出現在跨中位置，大概為46mm?？梢姡湛s徐變對成橋后的線形影響較大，接近50mm，中跨跨中上撓較大，邊跨跨中下撓較大。

(3)收縮徐變完成前后無論索力還是線形均有較大影響，特別是對成橋線形影響較大，如果在成橋調索未考慮這部分線形的影響，將會引起通車過后線路不同部分的上拱和下撓，影響行車舒適性。