連續剛構橋掛籃懸臂施工應力分析研究

周毅（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430）

連續剛構橋掛籃懸臂施工應力分析研究

周毅
（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430）

掛籃懸澆是連續剛構橋較為常見的施工工藝，而施工階段下應力測試的結果進行計算和分析對全橋的施工線性和監控起到重要作用，本文以賀江大橋為例，簡單闡述了在0#-2#塊施工階段下應力測試的結果進行計算和分析。

連續剛構橋 掛籃 分析研究

1　工程概況

1.1工程地點

廣佛肇高速公路肇慶大旺至封開江口段公路工程是廣東省高速公路網四十條加密聯絡線中重要的一條，是西江北岸的又一出省通道，也是肇慶市主骨架公路“三縱四橫”中的第三橫。項目起于四會市大沙鎮，與二廣高速相接，終于廣東與廣西交界處，往西延伸接梧州環城高速。賀江大橋為廣佛肇高速公路X3標先行工程，起點樁號為K173+935.2，終點樁號K174+389.5，總長 454.3m。

賀江大橋橋址區位于北回歸線南側，屬南亞熱帶季風濕潤氣候區。全年氣候溫暖，夏長冬短，年平均氣溫20.9℃～22.1℃，光照充足，雨量充沛，水資源豐富。本橋所跨干流賀江是西江主要支流之一，設計洪水頻率為特1/300。

1.2橋跨布置

賀江大橋按三聯設置，跨徑組成為：（2×25）m+（88+150+88）m+（3×25）m。第二聯主橋上部采用三跨預應力混凝土變截面箱梁連續剛構。第一、三聯引橋上部采用預應力混凝土組合箱梁。

下部結構：3號、4號橋墩墩身采用矩形空心薄壁截面，右幅橋截面尺寸為 7.0m（橫向）×4.5m（縱向），壁厚75cm，左幅橋截面尺寸為7.75m（橫向）×4.5m（縱向），壁厚75cm；3、4號橋墩基礎均采用整體式承臺，每墩10φ2.5m的鉆孔灌注樁，分2排布置，每排5根。2號、5號為主引橋過渡墩，墩身采用實體橋墩，厚度2.5m，承臺厚度為3.5m，基礎采用4φ1.8的鉆孔灌注樁，2號過渡墩基樁按照摩擦樁設計，5號過渡墩基樁按照端承樁設計。引橋1、6、7號橋墩采用圓柱式墩，柱徑1.6m，基礎采用φ1.8m的鉆孔灌注樁，樁頂設系梁。0號橋臺為柱式臺，采用2φ1.4m的鉆孔灌注樁；8號橋臺為柱式臺，采用φ1.4m的鉆孔灌注樁。

1.3監控大橋技術指標

表1所示：

表1　賀江大橋技術指標表

2　施工監控中應力的控制

2.1理論值的計算

根據設計資料以及使用的施工工藝和工序，掛籃的結構形式和臨時施工荷載等數據，使用橋梁分析軟件MIDAS/CIVIL建立全橋的空間桿系結構模型，計算施工過程中各個施工階段的結構撓度和內力（詳見圖1～3），為應力測量和撓度控制提供理論計算值。

2.2應力的測量

在懸澆過程中，懸臂長度不斷增加，懸臂根部受到的彎矩不斷加大，懸澆過程的不完全對稱施工使懸臂根部的受力更加復雜。因此，需要及時監測墩柱和箱梁關鍵斷面的應力變化，掌握結構的受力狀態，為評估結構安全和施工安全提供依據。由于左、右幅橋面斷面形式不一，因此不設主測試幅和輔測試幅，橋梁左幅布置5個應力測試斷面，右幅布置6個應力測試斷面。梁應力的主要量測部位為（詳見圖4～6）：

（1）箱梁根部附近斷面；（2）邊、中跨箱梁腹板變截面處斷面（約L/4處）；（3）中跨箱梁合攏段處斷面。

表2　賀江大橋右幅斷面實測應力值

3　數據的處理及結果

到本階段，應力測試已測試右幅4#墩主梁各塊梁段澆筑張拉后的應力。通過金碼牌靜態電阻應變儀測出埋入鋼筋應變計的應變，再通過本課題組自行設計開發的應變應力程序將應變數據轉化成應力數據。具體處理結果見表2～3。

圖1　賀江大橋全橋模型

圖2　賀江大橋成橋頂板應力圖（單位：MPa）

圖3　賀江大橋成橋底板應力圖（單位：MPa）

圖4　賀江大橋左幅應力測試斷面布置示意圖

4　結論

在大跨度連續剛構橋監控量測中，對橋梁結構的施工過程進行合理的監測與控制是使橋梁施工過程和成橋狀態與設計要求盡可能接近的重要保證，是增加結構施工安全性的一個重要手段。影響主梁標高與內力的因素包括主梁節段重量、混凝土彈模、混凝土收縮徐變系數以及施工荷載等。其中混凝土彈?？梢酝ㄟ^彈模試驗獲取，混凝土收縮徐變系數通過應力測試工作可以較好地識別出來，而施工荷載在進入主梁標準節段施工后基本不變，可以較容易把握。預應力張拉值的識別可以根據預應力張拉前后主梁實測應力增量來識別，剩下的主梁節段重量則由于混凝土澆筑量的精確度較難把握，需要通過理論識別獲取。此外，通過靈敏度分析可以發現，主梁節段重量對主梁標高與內力的影響程度遠比混凝土彈模、混凝土收縮徐變系數的影響大，因此主梁節段重量的識別就顯得尤為重要。在主梁重量識別過程中綜合利用主梁標高測量以及應力測量的成果。

圖5　賀江大橋右幅應力測試斷面布置示意圖

圖6　各關鍵測試斷面應力測點布置示意圖

通過對賀江大橋4#墩右幅的1-6#塊斷面進行各工況下的應力測試及標高控制，發現在短懸臂施工狀態下，橋梁剛度大，結構穩定，主梁應力測試值在混凝土允許范圍內，并與理論計算值基本吻合，在能為同類橋梁施工提供參考。

周毅（1984—），男，湖南人，本科，畢業于長沙理工大學，工程師，研究方向：土木工程。