一次性合龍的長聯(lián)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁支座預(yù)偏量計算分析

楊秀榮，李　猛，姚絲思

（1.陜西省銅川市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，陜西 銅川 727000；2.長安大學(xué)橋梁與隧道工程陜西省重點實驗室，陜西 西安 710064）

一次性合龍的長聯(lián)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁支座預(yù)偏量計算分析

楊秀榮1，李猛2，姚絲思2

（1.陜西省銅川市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，陜西 銅川 727000；2.長安大學(xué)橋梁與隧道工程陜西省重點實驗室，陜西 西安 710064）

長聯(lián)多跨的連續(xù)剛構(gòu)橋梁，在溫度和混凝土收縮徐變影響下梁體會伸長或縮短，以致于支座會出現(xiàn)偏心受力。以沮河特大橋工程為依托，利用有限元分析軟件Midas Civil建立該橋模型，分析計算該橋采用一次性合龍的施工方案所產(chǎn)生在支座位移以及成橋階段考慮10 a收縮徐變和溫度變化下的支座位移，最后給出合理的支座預(yù)偏量。

長聯(lián)多跨；連續(xù)剛構(gòu)橋；一次性合龍；支座預(yù)偏量

0　引言

支座縱向預(yù)偏量系指支座上板縱向偏離理論中心線的位置，它是由于混凝土梁體熱脹冷縮和混凝土收縮徐變引起的。

長聯(lián)多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁，因橋梁跨數(shù)多且聯(lián)長很長，施工工期很長，梁體在溫度、混凝土收縮徐變等因素影響下，會產(chǎn)生縱向變形，這樣就會導(dǎo)致橋墩活動支座的位移量、梁端伸縮量較大。為此，需在橋墩支座上座板與支座理論中心線間預(yù)設(shè)縱向偏移量，以抵消合龍后梁體產(chǎn)生的縱向位移，從而避免支座出現(xiàn)偏心受力。

1　工程概況

沮河特大橋主橋上部為2×(62.5+4×115+62.5)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，三向預(yù)應(yīng)力體系。橋梁平面位于直線上，縱面位于0.63%的上坡（起點附近位于凹型豎曲線上），橋?qū)?2.0 m。箱梁采用單箱單室截面，頂板寬12.0 m，底板寬6.5 m，翼緣板懸臂長為2.75 m。箱梁根部梁高6.5 m，高跨比為1/17.7；跨中梁高2.8 m，高跨比為1/41.1；根部底板厚0.9 m，跨中底板厚0.32 m；梁高及底板厚度均按二次拋物線變化。箱梁0號塊頂板厚0.50 m，其余梁段厚0.28 m；0號塊腹板厚1.0 m，其余梁段腹板8號梁段及以前為0.60 m，11號梁段及以后為0.45 m，9號～10號梁段由0.60m按直線變化至0.45 m。橋面鋪裝層為10 cm厚的瀝青混凝土+8 cm厚C40混凝土(墩頂兩側(cè)各10 m范圍內(nèi)負(fù)彎矩區(qū)采用C40鋼纖維混凝土)。橋面橫坡為單向2%，箱梁頂面和底板平行，立面見圖1。

圖1　沮河特大橋（半跨）主橋立面示意圖

2　有限元模型

利用有限元分析軟件Midas Civil建立沮河特大橋模型，模型的橋墩和主梁采用梁單元，墩梁間采用彈性連接-剛性使墩梁固結(jié)。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束有446根。全橋共293個單元，307個節(jié)點，見圖2。

圖2　沮河特大橋計算模型

3　支座預(yù)偏量計算分析[1-9]

3.1支座類型

沮河特大橋支座采用板式橡膠支座GJZF4 450× 750×107。支座立面布置見圖3。

圖3　沮河特大橋支座立面布置圖（單位：cm）

3.2支座位移分析計算

通常支座破壞主要是由支座受力不均，出現(xiàn)較大的偏心受力引起的。一般來說，連續(xù)剛構(gòu)橋支座如果沒有設(shè)置預(yù)偏量，隨著溫度、收縮徐變等作用會使支座處于偏心受力狀態(tài)。因此，設(shè)置支座預(yù)偏，改善支座偏心受力對于提高橋梁支座的耐久性有很大的作用，進(jìn)而減少更換支座的概率。

3.2.1施工階段支座位移（順橋向位移）

連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段支座位移主要發(fā)生在合龍段澆筑到橋面鋪裝完成這一階段。根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋相關(guān)分析和監(jiān)測結(jié)果表明：這一施工階段支座的位移主要受到合龍段澆筑、張拉，護(hù)欄和橋面鋪裝等荷載的影響。采用專業(yè)橋梁計算軟件Midas Civil建立全橋有限元模型，提取支座處節(jié)點在施工荷載作用下的順橋向各施工階段位移和累計位移（位移方向統(tǒng)一取小里程到大里程方向為正），見表1。

表1　支座節(jié)點施工階段順橋向位移　mm

3.2.2成橋階段支座位移（順橋向位移）

連續(xù)剛構(gòu)橋成橋階段，主要是橋梁結(jié)構(gòu)在長期收縮徐變作用和溫度荷載作用下發(fā)生的變形引起的邊跨支座順橋向位移。

沮河特大橋設(shè)計合龍溫度為10℃±3℃，根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貤l件，選取整體溫升30℃，溫降30℃，所產(chǎn)生位移值來模擬結(jié)構(gòu)實際工況。

同樣，采用Midas Civil提取支座處節(jié)點在橋梁整體溫度升高、降低、及收縮徐變作用下位移及最大組合位移，見表2、表3。

表2　支座節(jié)點成橋階段順橋向位移　mm

表3　支座節(jié)點順橋向累計位移之和　mm

4　結(jié)　論

通過建立全橋有限元模型，可提取到支座節(jié)點在施工階段和成橋階段的位移，施工荷載和收縮徐變產(chǎn)生的位移都是趨向于指向主墩方向；溫度升高時，結(jié)構(gòu)呈膨脹趨勢，支座位移方向背離主墩方向；溫度降低時，結(jié)構(gòu)呈收縮趨勢，支座位移方向指向主墩方向。

為了改善在各種荷載作用下造成的支座偏心受力，一般在安裝支座時對其設(shè)定一定的預(yù)偏量，以達(dá)到減小偏心距的目的，使得支座受力更加均衡，從而提高支座的耐久性。

支座預(yù)偏量可參考計算出施工階段和成橋階段累計位移值之和，但由于實際工程和理論計算存在差別，因此選取預(yù)偏設(shè)計值時還需要根據(jù)經(jīng)驗綜合考慮，選取一個中間值。由表3可知施工階段和成橋階段累計位移為21.42 cm，故支座預(yù)偏量取整可取為11 cm。

[1]肖星星.年溫差對多跨長聯(lián)橋的影響分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008(4):639.

[2]TB10002.4—2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JTGD62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[4]JTJ023—1985,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[5]趙新生.《橋規(guī)》中徐變系數(shù)的近似表達(dá)式及其計算機(jī)程序[J].中南公路工程,1996(6):45.

[6]聶淼,趙偉新,王銀輝.新舊規(guī)范徐變系數(shù)計算的比較[A].中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2005年全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集[C].2005,1008.

[7]袁倫一.1978年國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(FIP)關(guān)于混凝土徐變系數(shù)及收縮應(yīng)變的研究[J].中外公路,1981(6):10.

[8]陳雷.C60低徐變混凝土性能研究[D].湖南長沙:中南大學(xué),2008.

[9]曾彥.高標(biāo)號混凝土徐變理論與試驗研究[D].湖北武漢:武漢理工大學(xué),2005.

U443.36

B

1009-7716（2016）03-0112-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.032

2015-10-20

楊秀榮（1968-），女，安徽穎上人，高級工程師，從事交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作。