高速公路連續剛構橋非對稱施工靜力仿真分析

肖　茜

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙　410205)

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高速公路連續剛構橋非對稱施工靜力仿真分析

肖茜

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙410205)

摘要：某高速公路大橋工程實例的基礎上，主要對非對稱施工方法進行了研究，分別從施工方法1和2分析了澆筑邊跨多出梁段對墩頂位移、橋墩內力的影響，同時也研究了澆筑邊跨多出梁段對主梁線性和主梁應力的影響。

關鍵詞：連續剛構橋；非對稱施工；仿真

1工程概況

L大橋引橋采用 預制T型梁5.30 m，上部結構跨徑設置為 72 m+120 m+72 m，下部結構根據地形調整，最大墩高為 92 m。橋梁分為左右幅，兩幅橋上部結構一致。大橋邊中跨比為 0.60，設計最高主梁為7.2 m，位于根部，最小梁高為 2.8 m，位于合龍段，上部結構采用變截面、變高度單箱單室箱梁，梁高按照 1.8 次拋物線變化；主墩為7 m(橫向) 6.5 m(縱向)的空心薄壁矩形截面；主梁頂、底板寬度為12.0 m、7 m，并設置長2.5 m的懸臂。

2非對稱施工方法分析

本文所稱非對稱施工方法即：對稱懸臂澆筑主梁1#~13#梁段，澆筑1#~13#梁段完畢后，再利用非對稱方法澆筑邊跨15#、 16#梁段。運用非對稱澆筑 15#梁段、16#梁段時，考慮兩種施工方法，施工方法一為在中跨適當位置進行配重澆筑邊跨多出15#、16#梁段，施工方法二為中跨合龍后再非對稱澆筑邊跨多出 15#、16#梁段。由于地形所限，小灣橋主梁邊中跨比為 0.6，邊跨比中跨多出兩個梁段，大橋采用非對稱懸臂澆筑施工方法。

3施工仿真

3.1不同施工方法澆筑邊跨多出梁段對主梁應力的影響

按照方法一和方法二兩種施工方法施工后，為了比較兩種施工方法后的差異，分別提取兩種非對稱方法澆筑邊跨15#、16#梁段完成后主梁上、下緣正應力，兩者之間進行對比分析，結果顯示如下。

(1)按照方法一進行施工，澆筑邊跨 15#梁段和16#梁段完成后(即最大懸臂狀態)完成后，主梁上緣最大壓應力分別為 8.13 MPa和8.55 MPa，主梁下緣最大壓應力分別為 9.32 MPa和10.6 MPa，主梁下緣最大拉應力分別為 0.24 MPa和0.32 MPa，均滿足短暫狀況下規范對混凝土正應力的要求。

(2)按照方法二進行施工，澆筑邊跨 15#梁段和16#梁段完成后，主梁上緣最大壓應力分別為為7.27 MPa和7.74 MPa，主梁下緣最大壓應力分別為 9.24 MPa和8.83 MPa，主梁下緣最大拉應力分別為 0.16 MPa和0.23 MPa，均滿足短暫狀況下規范對混凝土正應力的要求。

圖1　15#梁段澆筑完成后主梁上緣應力分布

圖2　15#梁段澆筑完成后主梁下緣應力分布

圖3　16#梁段澆筑完成后主梁上緣應力分布

圖4　16#梁段澆筑完成后主梁下緣應力分布

(3)通過對兩種施工方法的應力分布進行相互比較，兩種方案主梁上、下緣應力大小基本相同、分布變化規律基本一致，澆筑15#、16#梁段完畢后，主梁上緣最大應力差異分別為 3.78 MPa和4.53 MPa，主梁下緣最大應力差異分別為 4.53 MPa和5.01 MPa。

(4)由以上分析可知，采用不同的非對稱施工方法，主梁上、下緣應力分布變化趨勢基本一致，應力數值差別很小，而且兩種施工方法都可以滿足規范的要求，就應力方面來說均可以采用。

3.2不同施工方法澆筑邊跨多出梁段對主梁線形的影響

在進行連續剛構橋的懸臂澆筑施工過程中，關鍵的是要控制豎向位移的變化。在對2~3個梁段澆筑后的撓度變化進行聯測，調整立模標高，確保合龍精度之后才能進行合龍段施工。為了分析兩種施工方法對主梁線形的影響，在模型中分別提取澆筑邊跨 15#、16#梁段完成后主梁各節點豎向位移，進行對比分析，顯示結果如下。

(1)按照方法一進行施工時，15#梁段和16#梁段澆筑完成后，主梁豎向位移最大分別為 87.29 mm和73.11 mm，分別出現于右邊跨13#梁端和右邊跨16#梁端，方向分別為豎直向下和豎直向上。主梁豎向位移變化基本上以跨中對稱分布。

(2)按照方法二進行施工時，15#梁段和16#梁段澆筑完成后，主梁豎向位移最大分別為 58.87 mm和63.21 mm，分別出現于 39號節點右中跨12#梁端和 39 號節點右中跨12#梁端，方向分別為豎直向下和豎直向下。主梁豎向位移變化基本上以跨中對稱分布。

(3)對比主梁豎向位移分布可知，15#梁段澆筑完成后，兩種方法主梁豎向位移差距最大為 52.67 mm，發生在 39 號節點右中跨 12#梁端；16#梁段澆筑完成后，兩種方法主梁豎向位移差距最大為 35.87 mm，發生在 38#節點右中跨 13#梁端。兩種方法主梁豎向位移差距整體基本上以跨中對稱分布，每個墩的 T 構各梁段差距以墩頂對稱分布，而且墩頂差距最小，隨著 T 構向兩邊延伸，兩種方法主梁豎向位移差距依次增大。

(4)由以上對比分析可知，不同的施工方法對主梁豎向位移的影響較大，相比較而言，按照方法一施工，澆筑15#、16#梁段完成后豎向位移分布更為均勻，對結構更為有利。

3.3不同施工方法澆筑邊跨多出梁段對橋墩內力和墩頂位移的影響

為了分析不同施工方法澆筑邊跨多出梁段對橋墩內力和墩頂位移的影響，分別提取1、表、表2 所示。其中符號規定：位移以水平向右為正，水平向左為負；彎矩以繞 y 軸正方向產生順時針為正，反之為負。

表115#梁段澆筑完成后橋墩內力和墩頂位移

位置墩頂位移橋墩內力方法1/mm方法2/mm方法1/(kN·mm)方法2/(kN·mm)6#墩墩頂-18.3212.91-25195.63-14220.877#墩墩頂27.64-23.9325232.4917161.55

表2　16#梁段澆筑完成后橋墩內力和墩頂位移

由表1、表2可以看出，兩種施工方法澆筑邊跨 15#、16#梁段完成后橋墩內力和墩頂水平位移有較大的差異。澆筑邊跨15#、16#梁段完成后，兩種施工方法墩

隧道工程

頂位移最大差距為5.41 mm和 21.80 mm，橋墩內力最大差距為10 974.76 kN·m和11 449.69 kN·m。兩種施工方法橋墩內力和墩頂位移差距大的原因是方法一在中跨側相應梁段設有合理的配重，在澆筑過程中同步調整配重，可以使澆筑過程盡可能達到荷載平衡狀態，消除了不平衡彎矩。由以上分析可知，按照方法一施工，墩頂位移和橋墩內力較為合理。

4結論與展望

(1)在非對稱施工方法澆筑邊跨多出梁段的兩種方法實施完成后，根據《公路鋼筋混凝土與預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》主梁上、下緣應力都符合相關要求。短暫情況下，在兩種方法施工后主梁上、下緣應力分布變化趨勢一致，應力數值相差很小，關于拉應力和壓應力的規定，兩種方法都可以采用。

(2)在非對稱施工方法澆筑邊跨多出梁段的兩種方法實施完成后，可以得出主梁線形方面有一定的差異。在采用方法一施工之后，主梁線形有所改善，更加均勻合理。同時，跨中豎直向上的位移較方法二位移較大，對橋梁建成后運營較為有利。

(3)在非對稱施工方法澆筑邊跨多出梁段的兩種方法實施完成后，得出兩者的橋墩內力和墩頂位移相差較大，施工方法一和施工二相比較而言，墩頂位移比較小，橋墩內力也比較小，對結構比較有利。

(4)通過對以上四個方面進行了對比分析，施工方法一在中跨側相應位置配重再澆筑邊跨多出梁段，這就相比較施工方法二而言，在兩個懸臂端荷載盡可能確保了平衡，從而消除了橋墩兩端的不平衡彎矩。所以說施工方法一要優于施工方法二，最終采用方法一進行施工。

參考文獻：

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Analysis of Statics Simulation on Unsymmetrical Construction of Continuous Rigid Frame Bridge on Expressway

XIAO Qian

(Changsha Road and Bridge Construction Co.,Ltd., Changsha，Hunan 410205，China)

Abstract:Based on the study of one expressway, asymmetric construction method is analyzed. The effects of pouring of additional beams of side span on pier displacement and internal force of piers are discussed from construction method 1 and 2. Also the effects of pouring of additional beams of side span on main girder linear and main girder stress are concluded.

Keywords:continuous rigid frame bridge;unsymmetrical construction;simulation

中圖分類號：U441+.5

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0107-02

作者簡介：肖茜(1983-)，女，湖南長沙人， 工程師， 研究方向：公路與橋梁工程施工控制。

收稿日期：2015-09-14