臨時固結拆除順序對懸臂澆筑不平衡段連續梁線形和應力的影響

李子奇，樊燕燕

（蘭州交通大學土木工程學院，甘肅蘭州730070）

臨時固結拆除順序對懸臂澆筑不平衡段連續梁線形和應力的影響

李子奇，樊燕燕

（蘭州交通大學土木工程學院，甘肅蘭州730070）

以懸臂澆筑3跨連續梁不平衡梁段的施工為工程背景，探討固定墩臨時固結拆除順序對澆筑不平衡梁段時連續梁變形和應力的影響。計算了連續梁邊跨不平衡段澆筑前、后拆除固定墩臨時固結的2種不同工況下連續梁的線形和應力，對比2種工況下施工位移和關鍵截面應力的計算結果，研究改變主墩臨時固結拆除順序對連續梁施工應力及線形的影響。分析結果表明：改變施工步驟后澆筑不平衡段時累計位移將會變大，但位移和應力滿足要求。

懸臂澆筑；不平衡梁段；臨時固結；線形；應力

1　工程概述

連續梁懸臂施工時一般是對稱施工各懸臂段，采用支架施工邊跨的不平衡段。對稱懸臂施工時，邊跨和中跨受力基本一致，這樣可以保證T構的穩定且梁體受力合理。當懸臂施工中墩頂兩側的受力不再平衡時就會產生不平衡彎矩，這對梁體的線形和受力有極大的影響。當不可避免地要出現不平衡受力時，應該采取措施使其受力平衡，盡量減少不平衡力矩。采用支架施工邊跨不平衡段可大大減小不平衡力矩帶來的不利影響，但需要搭設龐大的現澆支架。采用懸臂法施工邊跨不平衡段可以減少支架的搭設工作，但會對梁體產生不平衡力矩。

跨徑布置為（48+80+48）m的連續梁，邊跨有一段4 m長的不平衡梁段，梁重122.82 t。設計施工順序：首先，懸臂澆筑各對稱梁段形成2個T構，進行中跨合龍施工；其次，中跨合龍后拆除活動墩上的臨時固結，進行連續梁兩邊跨的不平衡梁段施工；最后，在全橋合龍后張拉全橋預應力鋼束時解除固定墩的臨時固結。只解除活動墩的臨時固結后澆筑不平衡梁段，從該施工階段開始直至全橋合龍，全橋線形和應力存在不對稱性。按照該施工順序施工時，在施工線形控制中需要對兩側的T構設置不同的預拱度，不利于施工過程的線形控制。為了施工過程中的線形控制方便，本文將調整臨時固結拆除順序，澆筑不平衡梁段前主墩臨時固結全部解除。通過對2種不同的臨時固結拆除順序情況進行計算模擬，研究改變臨時固結拆除順序對澆筑不平衡梁段時梁體線形和應力的影響。

研究橋梁為一鐵路橋，主橋采用C55混凝土，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長177.5 m。中跨中部10 m段和邊跨端部13.75 m段為等高梁段，梁高3.85 m，中墩處梁高6.65 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線y=2.8x2/1 024+3.85變化。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。梁體在支座處設橫隔板，全聯共設4道橫隔板，橫隔板中部有孔洞以利于檢查人員通過。梁體按3向預應力設計，縱向和橫向采用抗拉強度標準值fpk=1 860 MPa、彈性模量Ep= 195 GPa，公稱直徑為15.20 mm的高強度低松弛鋼絞線，其技術標準符合現行國家標準《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）的規定。豎向預應力采用抗拉強度標準值fpk=830 MPa、彈性模量Ep= 200 GPa的預應力混凝土用螺紋鋼筋（PSB830），其技術標準符合現行國家標準《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T 20065—2006）的要求。普通鋼筋采用HPB300鋼筋和HRB400鋼筋。

2　工況分析

2.1有限元模型建立

本橋以3跨預應力混凝土連續梁橋為工程背景，采用有限元軟件分別對下列2種工況下橋梁的線形和應力進行分析研究。工況1，在澆筑不平衡梁段前只解開活動墩側臨時固結；工況2，在澆筑不平衡梁段前主墩（活動墩和固定墩）的臨時固結全部解開。根據2種工況建立了2個有限元模型，共66個節點65個單元。2個T構每個墩的墩頂處為0號塊，中跨懸臂澆筑b1～b9梁段，邊跨懸臂澆筑a1～a10梁段。其中a10是邊跨不平衡段，邊跨端塊為a12塊，中、邊跨合龍段分別為b10和a11。主要施工階段劃分見表1。

2.2結果對比分析

本文的主要目的是通過對比2種工況下的位移和應力數據，研究分析施工階段的改變對澆筑不平衡梁段時梁體應力和位移的影響。邊跨不平衡段的澆筑和鋼束張拉后箱梁的最大撓度見表2，a10段鋼束張拉后施工累計位移見圖1。

表1　主要施工階段劃分

表2　2種工況最大撓度　mm

圖1　a10段鋼束張拉后施工累計位移

圖2　44單元施工應力

2.2.1位移結果分析

表2為2種工況下2個施工階段最大位移值。可見：工況2產生的累計位移要比工況1大很多，最大差值為53.4 mm，為34施工階段固定墩側邊跨的下撓差值。由圖1可知，工況1產生的累計位移在澆筑不平衡梁段時和鋼束張拉時是不對稱的，而工況2產生的累計位移則是對稱的。

2.2.2應力結果分析

對箱梁邊跨、中跨L/2處、懸臂根處、中跨L/4處及3L/4關鍵截面的應力數據進行對比分析。單元頂板、底板應力見圖2，控制截面頂、底板最大應力值見表3。

由表3可知：工況1各施工階段頂板和底板均未出現拉應力，頂板最大壓應力7.28 MPa，底板最大壓應力5.00 MPa。工況2頂板最大壓應力7.26 MPa，底板最大壓應力5.53 MPa。在中跨L/2處頂板出現拉應力0.06 MPa，底板出現拉應力0.09 MPa。所有應力均在C55混凝土的標準強度內。

表3　控制截面頂、底板最大應力值MPa

3　結論

1）工況1控制截面頂板和底板均處于受壓狀態，工況2中跨L/2處頂、底板出現拉應力，但數值很小，所有計算應力值都小于C55混凝土的標準強度；

2）工況2在澆筑不平衡段時產生的累計位移比工況1對稱，故在施工中工況2更有利于線形控制，但是累計位移會變大。

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Study on Influence of Removal Sequence of Temporary Fixed Device on Alignment and Stress of Cantilever Casting Continuous Girder Bridge with Unbalanced Segment

LI Ziqi，FAN Yanyan
（School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070，China）

T he three-span continuous girder bridge with unbalanced segment was studied in this paper.T he influences of removal sequence of temporary consolidation of fixed pier on deformation and stress were analyzed during the construction of the unbalanced segment.T he alignment and stress of the continuous girder bridge at two stages were studied.One is that the unbalanced segment was poured，and the other is that the removal of temporary consolidation of fixed pier.T he effect of removal sequence was analyzed through the comparison of displacements and stresses at key sections at these two stages.T he results show that the cumulative displacements of unbalanced segment construction will increase due to the change of construction procedures，but the displacement and stress meet requirements.

Cantilever casting；Unbalanced segment；T emporary fixed device；Alignment；Stress

U445.466

ADOI：10.3969/j.issn.1003-1995.2016.09.06

1003-1995（2016）09-0023-03

（責任審編趙其文）

2016-03-16；

2016-06-27

長江學者和創新團隊發展計劃（IRT15R29）

李子奇（1974—），男，副教授，碩士。