PC連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力與長期撓度相關(guān)性分析

張楠 龔林

摘 要：為探究橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力對長期撓度的影響，以兩座橋墩形式相同的PC連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)檠芯繉ο螅瑢ζ涓麟A段內(nèi)力與位移狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布決定梁體形態(tài)變化趨勢，提高預(yù)應(yīng)力彎矩與恒載彎矩比值可降低PC連續(xù)剛構(gòu)橋長期撓度。

關(guān)鍵詞：PC連續(xù)剛構(gòu)橋;結(jié)構(gòu)內(nèi)力;長期撓度

0 引言

近年來，PC連續(xù)剛構(gòu)橋出現(xiàn)的常見病害是跨中撓度較大[1，2]。早期的橋梁設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師們對于梁體截面的應(yīng)力水平及強(qiáng)度能否符合規(guī)范要求較為重視，不太重視橋梁成橋時的內(nèi)力分布狀態(tài)對梁體后期撓度的影響[3，4]。本文通過對兩座橋墩形式相同的連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行模擬，探究橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力對長期撓度的影響。

1 工程概況及有限元模擬

A橋跨徑為72 m+136 m+72 m，B橋跨徑為91 m+168 m

+91 m，上部結(jié)構(gòu)選用單箱單室截面，并設(shè)置了縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力。A、B橋的模型如圖1。

2 PC連續(xù)剛構(gòu)橋成橋內(nèi)力與撓度分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可分析各自鋼束配置情況引起的主梁梁體彎矩分布與梁體撓度之間的聯(lián)系。因橋梁跨度對稱，橋墩高度接近，故取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析[5]。

2.1 初始內(nèi)力分析

A、B兩橋在成橋狀態(tài)與最大懸臂狀態(tài)下各截面彎矩值如圖2。

A橋在最大懸臂階段，除墩頂中心線位置處與附近少數(shù)幾個截面有較小負(fù)彎矩外，其余位置均為正彎矩;而在成橋階段，邊跨10’#～中跨13#截面內(nèi)均為正彎矩，其余截面為負(fù)彎矩，說明A橋在上述兩個施工階段，較多截面均存在一定的正彎矩余量。

B橋在最大懸臂階段，邊跨17’#～中跨17#截面均為負(fù)彎矩，最大負(fù)彎矩位于0’#截面處;而在成橋階段，除邊跨12’#～16’ #截面以及中跨8#～ 17#截面為正彎矩外，其余截面位置均為負(fù)彎矩，最大值位于0’#截面處，說明B橋在上述兩個階段，較多截面預(yù)應(yīng)力彎矩不足以抵消結(jié)構(gòu)自重引起的彎矩。

2.2 位移對比分析

根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，分別列出A、B兩橋在成橋與運(yùn)營十年兩個階段的位移值如圖3，具體分析如下：

A、B兩橋在成橋階段時，中跨跨中截面位移值為正，即使是成橋后運(yùn)營十年，該處位移值也較小，結(jié)合內(nèi)力分析，最大懸臂狀態(tài)下，在靠近跨中的前幾個截面彎矩比均大于1，在端部取得最大值且遠(yuǎn)大于前幾個截面的彎矩比，同時，由于后期中跨底板束張拉，使得跨中位置處產(chǎn)生一定的上拱，因此在成橋階段與運(yùn)營十年階段，中跨最大撓度往往不是出現(xiàn)在跨中截面位置，而是在跨中截面的前幾個截面位置處。

2.3 內(nèi)力與長期撓度相關(guān)性分析

由表1可知，A橋最大懸臂狀態(tài)彎矩比平均值大于1，成橋時中跨撓度較小，成橋后長期撓度與跨徑的比值較小且撓度增幅較慢;與之相反，B橋最大懸臂狀態(tài)彎矩比平均值小于1，成橋時中跨撓度較大，成橋后長期撓度與跨徑的比值較大且撓度增幅度較快;由此可推斷提高預(yù)應(yīng)力彎矩與恒載彎矩比值是降低PC連續(xù)剛構(gòu)橋長期撓度的一種方式。

3 結(jié)論

根據(jù)所依托項(xiàng)目A、B兩橋，進(jìn)行最大懸臂和成橋狀態(tài)的內(nèi)力與撓度對比分析，得出結(jié)論如下：（1）最大懸臂狀態(tài)下，距離跨中截面較近的懸臂端部截面位移較小，且底板合龍的張拉使得中跨跨中截面產(chǎn)生一定的上拱，因此在成橋及運(yùn)營階段，中跨最大撓度往往出現(xiàn)在跨中前幾個截面，而不是跨中截面。（2）最大懸臂狀態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)力不僅影響成橋時撓度，而且還會影響成橋后的長期撓度，提高預(yù)應(yīng)力彎矩與恒載彎矩比值是降低PC剛構(gòu)橋長期撓度的一種方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]王法武，石雪飛.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期撓度控制研究[J].公路，2006（8）：72-76.

[2]王法武，石雪飛.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期撓度控制分析[J].上海公路，2006（1）：29-32+5.

[3]田寧.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)铣梢蛑黄胶鈴澗匮芯縖D].長安大學(xué)，2013.

[4]楊斌，陳闖，韋仕榮，等.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)嫌绊懸蛩胤治鯷J].貴州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，34（6）：125-131.

[5]邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2012.