“類雙層PC箱梁橋”頂推受力分析

余 果，劉 炎

(1.長沙理工大學土木與建筑學院，湖南 長沙 414600；2.江西省交通科學研究院，江西 南昌 330000)

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“類雙層PC箱梁橋”頂推受力分析

余 果1，劉 炎2

(1.長沙理工大學土木與建筑學院，湖南 長沙 414600；2.江西省交通科學研究院，江西 南昌 330000)

根據頂推整體仿真計算結果可知：通過“強迫位移”試算確定箱梁是否與下部支撐之間出現脫空比較費時間；為克服以上不足，本次計算采用MIDAS程序提供的“只受壓彈性連接”模擬下部支撐對主梁的約束。

頂推；墩梁脫離；一般約束；只受壓彈性連接

1 工程概況

該橋上部結構采用(40+50+40)m預應力混凝土連續箱梁。其中預應力混凝土連續箱梁中間70 m采用滿堂支架異位預制，預制完成后采用頂推法頂推就位，梁兩端各30m箱梁采用滿堂支架法現澆施工。

2 頂推流程

主梁頂推施工由左側向主橋方向實施單點頂推，頂推裝置安裝在E4墩頂頂部。頂推施工前，在主墩E4后側搭設70 m通長預制平臺及臨時墩4～臨時墩8。在E2～E4墩中間也設置臨時墩，以縮短頂推跨徑，各墩跨徑布置為(14.75+8.5+16+8.75+18+12.25+8+10+38+12+10+10+10)m。

頂推施工分為五個步驟：(1)頂推預制平臺及臨時墩搭設；(2)頂推梁預制；(3)導梁安裝；(4)單點頂推；(5)落梁施工。

3 有限元模型建立

(1)單元離散

采用MIDAS_civil2012建立模型。頂推長度為70 m，共劃分為80個節點，79個梁單元(主梁以1 m為一個梁單元建模，同時在梁段內部鋼束端部處，插入節點細分單元)；鋼導梁全長度為34 m，共劃分為35個節點，34個梁單元。

(2)邊界模擬

所有豎向支承,包括各永久墩和臨時墩,邊界條件均采用只受壓彈性連接進行模擬。同時在主梁最前端施加水平約束DX(橋的縱向)。

(3)計算工況

根據本橋頂推施工工藝流程，施工階段分析以頂推1 m為一個計算步長，共劃分97個分析工況。

4 計算結果分析

(1)頂推階段主梁應力

圖1 頂推階段主梁正截面壓、拉應力驗算圖/MPa

(2)導梁頂推階段撓度

由通過圖2可知：導梁最前端豎向向下最大撓度為46 mm，出現工況為：導梁最前端剛到L9；導梁最前端豎向向上最大撓度為49.1 mm，出現工況為：導梁最前端過L10。

圖2 導梁最前端撓度圖/mm

(3)頂推階段支撐反力

圖3闡述了頂推階段下部支撐的部分支撐墩反力圖。由可得：頂推過程中，臨時墩最大反力為11 256.8 kN，出現于7號臨時墩，為74號工況，導梁到達臨時墩12前4 m工況，臨時墩5、臨時墩7、臨時墩8、臨時墩11出現負反力。

圖3 頂推階段反力圖/kN

PC箱梁在頂推過程中，由于主梁自重較重，通常情況下主梁與下部支撐之間不會發生脫空現象，它一般出現在鋼箱梁頂推過程中，對于變曲率

豎曲線形的鋼梁，下部支承與鋼主梁線形之間會存在間隙。當主梁在支承處的撓度大于此間隙，則主梁下撓一定大小后與下部支承會發生接觸，對這類問題，王娣、李傳習采用“強迫位移”模擬的撓度小于此間隙，則主梁會發生脫空現象。

5 結 論

(1)頂推階段主梁上、下緣最大法向壓應力為10.22 MPa，最大法向拉應力為0.8 MPa，均小于允許值，頂推階段主梁法向應力驗算滿足規范要求；

(2)頂推過程中導梁最前端豎向向下最大撓度為46 mm，出現工況為：導梁最前端剛到臨時墩9；導梁最前端豎向向上最大撓度為49.1 mm，出現工況為：導梁最前端過臨時墩10。

(3)頂推過程中，臨時墩最大反力為11 256.8 kN，出現的墩為臨時墩7，工況為主梁頂推前進68 m，即導梁到達臨時墩12前4 m工況。

(4)如采用“一般約束”模擬下部支撐對主梁的約束，臨時墩5、7、8、11將出現負反力，而采用“只受壓彈性連接”模擬下部支撐對主梁的約束能夠比較符合實際的模擬施工過程。

(5)本橋PC箱梁在頂推過程中出現脫空現象，其原因主要是：①主墩E3～E4之間的臨時墩布置受到京廣鐵路凈空限制；②主墩E2～E3、E4～E5之間臨時墩的布置既為減少主梁的頂推跨徑，同時還考慮其為主梁現澆提供支撐平臺。

[1] 公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)[S].

[2] 肖和華，聶小沅.陳鳴長沙市三汊磯湘江大橋大跨徑頂推梁設計與研究[J].中外公路，2010，(4).

2016-04-11

余果(1990-)，男，湖南岳陽人，碩士研究生，研究方向：橋梁施工控制。

U442

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1008-3383(2016)08-0070-02