多跨連續(xù)剛構(gòu)橋合龍方案研究

李 冰

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300457)

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多跨連續(xù)剛構(gòu)橋合龍方案研究

李 冰

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300457)

以某跨徑組合為(65+3×110+65)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槔贛idas Civil有限元分析軟件，對比分析了合龍順序?qū)Χ嗫邕B續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)受力和位移的影響，結(jié)果表明，合龍順序?qū)Χ嗫邕B續(xù)剛構(gòu)橋運(yùn)營階段(10年收縮徐變)位移影響明顯，但對最大壓應(yīng)力影響較小。

連續(xù)剛構(gòu)橋，合龍方案，壓應(yīng)力，撓度

連續(xù)剛構(gòu)橋是一種古老且成熟的橋梁結(jié)構(gòu)，它具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平穩(wěn)舒適、養(yǎng)護(hù)簡單、伸縮縫少、抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為最有競爭力的主要橋型之一。同時(shí)，由于它墩梁固結(jié)、多跨一聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了它是一種多次超靜定結(jié)構(gòu)，因此不同的合龍順序?qū)?yīng)著不同的結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。本文以某跨徑組合為(65+3×110+65)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)橐劳泄こ蹋ㄟ^理論分析和數(shù)值模擬仿真分析，對該橋合龍方案進(jìn)行對比研究。

1 工程概況

大橋上部結(jié)構(gòu)采用(65+3×110+65)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，箱梁采用C55混凝土。橋梁單幅全寬15 m，箱梁采用單箱單室直腹板斷面，箱梁底板寬8.0 m，翼緣板懸臂寬3.5 m。箱梁根部梁高6.5 m，跨中及邊跨端部梁高3.0 m，箱梁梁高變化采用1.8次拋物線。橋墩采用雙肢薄壁墩，單肢順橋向?qū)?.3 m，橫橋向?qū)? m，雙肢間凈距為3.0 m；橋墩墩身采用C40混凝土。

主橋箱梁采用懸臂現(xiàn)澆施工，箱梁分段縱向?qū)ΨQ，縱向分段為9.0 m(邊跨現(xiàn)澆段)+2.0 m(邊跨合龍段)+6×4.5 m+6×3.5 m(12個(gè)懸澆段)+12.0 m(0號塊)+6×3.5 m+6×4.5 m(12個(gè)懸澆段)+2.0 m(中跨合龍段)；其中邊跨現(xiàn)澆段采用支架施工。橋梁布置圖如圖1所示。

2 有限元模型建立

構(gòu)件縱向計(jì)算按空間桿系理論，采用空間有限元程序Midas Civil進(jìn)行建模。全橋共劃分為336個(gè)單元，345個(gè)節(jié)點(diǎn)。大橋有限元模型如圖2所示。

根據(jù)施工總體安排，共劃分37個(gè)施工階段。具體施工階段劃分為：階段1：完成樁基、承臺、墩身施工；階段2～階段4：托架現(xiàn)澆0號塊、1號塊；張拉相應(yīng)預(yù)應(yīng)力；階段5～階段6：安裝掛籃，綁扎鋼筋及澆筑2號梁段混凝土；張拉2號梁段預(yù)應(yīng)力；階段7～階段26：移動(dòng)掛籃，澆筑3號～12號梁段混凝土，張拉3號～12號梁段預(yù)應(yīng)力；階段27：支架現(xiàn)澆邊跨梁段；階段28～階段36：合龍段施工；階段37：運(yùn)營階段(10年收縮徐變)。

3 合龍方案分析

3.1 合龍方案介紹

本文通過有限元數(shù)值模型計(jì)算分析，擬找出不同合龍方案對主橋成橋后位移和應(yīng)力的影響規(guī)律，給出以下6種合龍方案，具體如下：

方案1：邊跨→次邊跨→中跨；方案2：邊跨→中跨→次邊跨；方案3：中跨→次邊跨→邊跨；方案4：中跨→邊跨→次邊跨；方案5：次邊跨→中跨→邊跨；方案6：次邊跨→邊跨→中跨。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)以上6種不同的合龍方案，分別建立有限元數(shù)值模型，計(jì)算結(jié)果如下：

1)運(yùn)營階段撓度(10年收縮徐變)。

由圖3～圖5可知不同的合龍順序?qū)\(yùn)營階段(10年收縮徐變)橋梁撓度曲線影響明顯，具體來看：

方案1和方案2，都是先合龍邊跨，不同的是次邊跨與中跨的合龍順序調(diào)換，因此在邊跨合龍段兩種合龍方案的撓度曲線基本接近，但是次邊跨與中跨合龍段運(yùn)營階段撓度曲線差異明顯，分析原因，主要是因?yàn)榇芜吙缗c中跨合龍順序不同，所以合龍頂推力施加的順序也不同，方案1先合龍次邊跨，因此次邊跨的頂推力先加載，此時(shí)結(jié)構(gòu)為雙懸臂“T”形結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對頂推力敏感，因此導(dǎo)致中跨跨中下?lián)稀⒋芜吙缈缰猩蠐厦黠@。最后在合龍中跨時(shí)，此時(shí)結(jié)構(gòu)形成兩個(gè)對稱“∏”形超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對頂推力抵抗能力增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)撓度曲線線型不再明顯變化；相反，方案2先合龍中跨，中跨的頂推力先加載，因此導(dǎo)致次邊跨跨中下?lián)稀⒅锌缈缰猩蠐厦黠@，再合龍次邊跨時(shí)，結(jié)構(gòu)撓度曲線線型不再明顯變化。

方案3與方案4、方案5與方案6撓度曲線基本接近。方案4相較于方案3邊跨與次邊跨下?lián)舷鄬^小，且撓度曲線變化平緩，原因與前述類似，不再贅述。

2)運(yùn)營階段最大壓應(yīng)力。

由圖6可知，不同合龍方案各控制截面最大壓應(yīng)力變化規(guī)律基本相近，應(yīng)力極值點(diǎn)也基本接近，最大壓應(yīng)力都出現(xiàn)在墩頂附近截面，因此說明運(yùn)營階段截面最大壓應(yīng)力受合龍順序的影響較小。

4 結(jié)語

合龍順序?qū)Χ嗫邕B續(xù)剛構(gòu)橋運(yùn)營階段(10年收縮徐變)位移影響明顯，但對最大壓應(yīng)力影響較小。這主要是因?yàn)椴煌暮淆堩樞颍菇Y(jié)構(gòu)在施工中形成不同結(jié)構(gòu)體系所造成的。

多跨連續(xù)剛構(gòu)橋在合龍時(shí)往往需要施加水平頂推力，但是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于雙懸臂狀態(tài)時(shí)，其對水平頂推力十分敏感，過大的頂推力可能導(dǎo)致懸臂另一端下?lián)厦黠@、橋墩向跨中方向偏移，使結(jié)構(gòu)處于不利的受力狀態(tài)，因此需要選取合適的頂推力和合龍方案使橋梁結(jié)構(gòu)在長期使用過程中處于理想線型。

[1] 向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 朱世峰.多跨連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)線形控制與合龍技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),2008.

[3] 王 揩.大跨長聯(lián)連續(xù)梁橋施工控制及合龍順序優(yōu)化研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)碩士論文,2009.

[4] 趙 靜.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋合龍方案研究[D].西安：長安大學(xué)碩士論文,2010.

Research on closure scheme of multi-span continuous rigid frame bridge

Li Bing

(Tianjin Municipal Engineering Design Institute， Tianjin 300457， China)

The paper rely on the(65+3×110+65) meter prestressed concrete continuous rigid frame bridge as engineering background. Based on the finite element analysis software Midas Civil， analyzed the influence of different closure scheme on the structure stress and displacement.The results show that different closure scheme have a great influence on displacement but less influence on the maximum compressive stress.

continuous rigid frame bridge, closed scheme, compressive stress, the displacement

1009-6825(2017)08-0183-02

2017-01-06

李 冰(1989- )，男，助理工程師

U448.23

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