改變施工步驟對連續梁橋線形及應力的影響

賈文豪，李子奇（蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅 蘭州　730070）

改變施工步驟對連續梁橋線形及應力的影響

賈文豪，李子奇
（蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅 蘭州730070）

在對一座連續梁橋進行有限元計算時發現，按照設計提供的施工步驟，即在澆筑邊跨不平衡段時拆除主墩活動墩側的臨時固結而未拆除固定墩側的臨時固結，將會出現成橋后累積位移邊跨不對稱的情況，不利于施工中梁體的線形控制。通過改變原設計的施工步驟，將原設計施工階段和調整后的施工階段分為2種工況，對比2種工況下累計位移和關鍵截面應力，分析了改變施工步驟對連續梁橋應力及位移的影響。結果表明，采用新施工步驟該橋位移和應力滿足要求且有利于施工線形控制。

連續梁；施工步驟；臨時固結；線形；應力

連續梁因其線形平順、行車舒適所以被廣泛的采用。在建的連續梁橋一般采用懸臂施工，其施工方法已經較成熟。但是在施工過程中的不確定和確定因素較多，某一參數的改變或是施工階段的改變都會對橋梁的線形和受力產生影響。本文以一座懸臂施工的（48+80+48）m預應力混凝土連續梁橋為研究對象，橋跨施工中采用懸臂澆筑不平衡梁段。在按照設計提供的施工步驟進行有限元計算時，發現最后的成橋階段累積位移出現了不對稱的情況，初步分析可能是因為在澆筑邊跨不平衡段時，只是拆除了主墩活動墩側的臨時固結而未拆除固定墩側的臨時固結，造成了活動墩側的位移偏大。為方便施工和以后的線形控制，將施工步驟做出更改，并將不同施工步驟下的位移、應力結果進行對比，分析不同施工步驟對連續梁施工應力和成橋狀態下累計位移的影響。

1　工程概述

預應力混凝土連續梁橋跨徑布置為（48+80+ 48）m。主橋采用C55混土，橋跨截面采用單箱單室直腹板形式，箱梁頂板寬12.2 m，箱底寬6.7 m。全橋頂板厚42 cm，底板厚44～85 cm，腹板厚45～80 cm。梁體在支座處設置橫隔板，全聯共設置4道橫隔板，橫隔板中部設有孔洞供檢查人員通過。預應力采用縱向、橫向及豎向三向預應力體系。縱向預應力鋼絞線采用抗拉強度標準值1 860 MPa、彈性模量195 GPa，公稱直徑15.20 mm的高強度低松弛鋼絞線，其技術條件符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB 5224—2014）的規定。豎向預應力采用抗拉強度標準值830 MPa，彈性模量為200 GPa的螺紋鋼筋（PSB830），其技術條件符合《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T 20065—2006）的要求。縱、橫向預應力鋼束采用塑料波紋管成孔。普通鋼筋采用符合現行國家標準HPB300和HRB400鋼筋。支座采用TJQZ-LX-8361型球形鋼支座。

2　有限元建模

本橋采用掛籃懸臂施工，在單元劃分中每個墩的墩頂處為0號塊，邊跨懸臂劃分10個塊（a1—a10），其中a10是不平衡梁段，中跨懸臂劃分 9個塊（b1—b9）。邊跨直線段是a12，邊跨合龍段是a11，中跨合龍段是10a。

根據研究目的分為2個工況，工況A：按照原有設計提供的施工順序進行有限元模型的施工階段劃分，在澆筑不平衡段前只是拆除了主墩活動墩側的臨時固結。工況B：在工況A劃分的施工階段的基礎上進行修改，即在澆筑不平衡段前已經拆除了主墩活動墩側和固定墩側的臨時固結。根據這2個工況分別建立了2個有限元模型，共66個節點65個單元。全橋模型如圖1所示。

圖1　全橋模型

每個模型劃分43個施工階段，2個模型的施工階段劃分基本一致，只是在33施工階段有所不同，工況A在34施工階段澆筑邊跨不平衡段時主墩固定墩側的臨時固結尚未拆除，而工況B在33施工階段將主墩固定墩側的臨時固結拆除了。由于工況A和工況B 在31施工階段就已經將主墩活動墩側的臨時固結拆除，故工況B在34施工階段體系轉換為雙懸臂體系。

3　結果對比

主要的對比內容包括施工階段應力和成橋階段累積位移，由于工況A和工況B只是在33施工階段存在差異，則工況A和工況B累計位移和應力將在33施工階段以后產生變化，現在只是研究施工階段的改變對施工應力及成橋以后累計位移的影響，故只是進行了33施工階段到成橋階段控制截面應力及成橋60 d后累計位移的數據對比。針對本模型成橋狀態為42施工階段。

3.1累積位移對比

成橋狀態下，工況A和工況B邊跨和中跨的最大撓度值見表1，2種工況下42施工階段累計位移曲線見圖2。從表1可以看出，工況B施工階段下的累計位移明顯比工況A下的累計位移大。工況A施工階段產生的邊跨累計位移最大只有32 mm，而工況B施工階段下邊跨最大的累計位移達到72.2 mm，比工況A大40.1 mm。從圖2可以看出，工況A在42施工階段即本模型的成橋狀態產生的累計位移兩個邊跨不對稱，活動墩側的位移要明顯大于固定墩側的位移，而工況B在42施工階段產生的累計位移是對稱的。

表1　成橋狀態下撓度值　mm

圖2　42施工階段累積位移曲線

3.2應力對比

根據連續梁應力監控原理，選擇邊跨及中跨 L/2處、懸臂根處、中跨L/4處及3L/4處共9個控制截面作為施工階段應力的對比截面。但是位移、應力數據是對稱于中跨的，故可取控制截面的一半進行研究分析。本文選擇的是固定墩側的控制截面，因為無論是工況A還是工況B，活動墩的臨時固結在澆筑不平衡段前都是被拆除的，但是固定墩在工況B下才被解除，故固定墩作為改變墩，對比截面應選擇固定墩側的控制截面。

分別對比控制截面在2種工況下的施工累計應力。控制截面頂、底板應力最大值見表2，施工階段累積應力對比圖只是選取了中跨L/2處和懸臂根處，見圖3—圖5。

表2　控制截面頂、底板應力最大值MPa

圖3　33單元施工應力

圖4　44單元施工應力

圖5　49單元施工應力

通過表2可以看出，工況A施工階段下全橋頂、底板都未出現拉應力，最大壓應力為9.51 MPa出現在工況A施工階段下中跨L/2的底板處；工況B施工階段下中跨L/2處控制截面頂板出現了拉應力1.19 MPa，最大壓應力為11.4 MPa出現在工況 B施工階段下33單元的底板處。工況A和工況B截面應力都沒有超過C55混凝土的抗壓和抗拉標準強度。

4　結論

通過2個工況的對比分析，可以得出以下結論：

1）在工況B情況下即在澆筑不平衡段前主墩固定墩和活動墩的臨時固結全部被解除，將會使成橋后的累計位移更加對稱，有利于施工和線形控制，但是累計位移也將變大。

2）工況A和工況B各截面底板都處于受壓狀態，工況B中跨L/2截面頂板出現拉應力，截面應力都未超過C55混凝土的抗壓和抗拉標準強度。

3）工況B的施工階段由于可以產生有利于施工控制的對稱累計位移，故在實際施工中可以采用工況B的施工順序，但是由于產生的位移較大在施工時要采用一定的改進措施，如加大跨中混凝土的配重。

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（責任審編趙其文）

Influence of Changing Construction Steps on Alignment and Stress of Continuous Girder Bridge

JIA Wenhao，LI Ziqi
（School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070，China）

T he construction step of a continuous girder bridge was studied by using finite element analysis in this paper.T he designed construction step，which requires removal of temporary fix at the movable pier and reserving of that at the fixed pier during the cast of unbalanced segment of side spans，may result in an asymmetric cumulative displacement causing an alignment problem.T hus，the original construction was changed and it was divided into two cases.T he first is the designed construction phase，and the second is the adjusted construction phase.T he cumulative displacement and stress at critical sections in two cases were compared to analyze the effect of construction step.T he results indicate that the adjusted step contributes to a better alignment control and the displacement and stress meet requirements.

Continuous girder；Construction step；T emporary consolidation；Alignment；Stress

U445.466

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.08.04

1003-1995（2016）08-0019-03

2016-01-06；

2016-05-16

賈文豪（1991— ），男，碩士研究生。