0#塊分層澆筑托架受力分析

溫森元

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011)

近年來隨著我國交通事業的飛速發展，各類跨越峽谷、大江大河的橋梁工程不斷興建。連續剛構橋、矮塔斜拉橋等因其造價低、施工簡易快捷、適應能力強、維護費用少，成為中國當前的主力橋型之一。

0#塊作為此類橋梁連接箱梁與墩柱的關鍵受力部位，同時也為掛籃施工提供條件，是全橋箱梁施工的起點。隨著連續鋼構等橋型的應用，0#塊施工工藝日趨成熟，而三角托架作為0#塊最普遍的施工方法，也為橋梁界所熟知。

由于0#塊構造尺寸大，方量多，通常采取分層澆筑的方式施工。而對于第二層混凝土澆筑時托架所承受的荷載大小，國內一直缺乏比較系統完善的研究，各施工企業也是各自為政。筆者單位憑借經驗，選擇100%、50%、20%第二層混凝土自重進行布載計算，但均缺乏理論及數據支撐。

本文項目采用表面式應變計，通過對第一、二層0#塊混凝土澆筑時托架特征點應力進行監測，進一步分析研究0#塊分層澆筑時托架受力情況，通過應用Midas Civil 2015試算，最終得到該監控托架在0#塊分層澆筑時的受力狀況，對以后類似托架設計計算時的荷載取值具有一定的參考價值。

1 工程概況

扶典口西江特大橋上構為：1#主橋[(145+270+145)m矮塔斜拉橋]+2#主橋[(131+198+131)m連續剛構橋]+引橋[11×40 m先簡支后連續T梁橋]組成，橋梁全長1 474 m。

其中1#主橋箱梁0號塊中心梁高11 m，梁段長12 m，箱梁頂板寬28.5 m，底板寬19.5 m，翼板懸臂長度4.5 m，單個0#塊方量為1 554.5 m3，鋼筋用量176 178.9 kg，0#塊規模為國內罕見。

2 分層受力研究方案

0#塊分層澆筑受力分析通過采集托架特征點在各個工況下的應力數據，并通過科學方法進行數據分析，確定各工況下托架所承受的施工荷載。其關鍵過程為：(1)托架應力變化數據采集；(2)數據分析方法確定及分析。經項目技術團隊討論，確定采用以下方法進行研究：

2.1 托架應力變化數據采集

經咨詢，“表面式應變計”可讀取構件在各工況荷載作用下的應力變化值，結合構件設計彈性模量，即可確定各個特征點在各施工工況下的應力變化值。

2.2 數據分析方法確定及分析

由于0#塊設計荷載與現場施工存在差別，采集數據存在一定發散性，為提高結論的可靠性，項目決定采用以下步驟進行分析：(1)對每個三角牛腿特征點采集數據除去異常值，再取應力平均值，算出各工況下托架應力增量；(2)通過試算，確定托架相應應力增量下的荷載值；(3)通過試算荷載增量與實際荷載增量的比值確定第二層混凝土澆筑荷載對托架作用的大小。

3 托架應力監測點布置

應力監測點根據托架受力特征布置于貝雷片及三角牛腿上。三角牛腿應力監測點：在下游、橋梁中線處各選擇一個受力最大的特征牛腿作為應力監控點；貝雷片應力監測點：在上游、下游、橋梁中線牛腿對應貝雷片豎桿的位置布設1個點。托架單側布置7個應力監測點，共布置14個測點，詳細布置如圖1。

圖1 應力監測點布置示意圖

4 托架應力監測

4.1 應變計選用及安裝

(1)應變計選用：采用長沙翔昊電子科技有限公司“表面式應變計”，其主要構成為：安裝座、傳感器、數據線、應變計讀數儀(見圖2)。

(2)應變計安裝：安裝步驟為，點焊應變計安裝座→安裝應變計→引數據線至托架頂面。

圖2 應變計實體圖

4.2 各工況下托架應力監測

應變計安裝完成后將數據線引至托架施工平臺，并采用覆蓋保護措施，防止數據線被破壞。應力監測數據收集主要步驟為：(1)確定初始工況，采集該工況下應變計應力初始值；(2)采集各特征工況下應變計應力值。

5 0#塊托架應力監測結果

5.1 托架應力監測結果

經過技術人員對各工況下測點應力讀取、記錄并進行初步整理，具體數據見表1。

5.2 應力監測值誤差分析

由于現場條件與理論差別，數據存在部分誤差，主要表現為以下幾點：

(1)構件計算部位均為構件理論中軸線，而應變計貼于被監測構件表面，且托架牛腿構件截面較大，構件本身不同部位應力值存在差別；

(2)應變計在現場吊裝、焊接過程中被刮碰變形，應力監測精準度發生變化；

(3)混凝土澆筑過程中，部分混凝土漿液濺落至應變計表面，使應變計監測應力發生誤差。

表1 0#塊托架應力監測記錄表

6 0#塊托架分層澆筑受力分析

6.1 異常數據剔除

根據應力監測結果，對數據進行分析比較，將不符合實際的異常數據剔除。見表2。

表2 應力監測數據整理表

注:應力監測值單位為MPa

6.2 各特征點應力變化趨勢

根據記錄數據繪制特征點應力變化趨勢圖(見圖3)：

圖3 各測點應力變化趨勢圖

根據圖3可以得出以下結論：

(1)托架各特征點應力變化與混凝土澆筑荷載增加趨勢一致，應力整體增加；

(2)0#塊第一層混凝土澆筑時特征點應力增加較快，第二層混凝土澆筑時應力增加相對較慢。

6.3 托架承受整體荷載試算

根據各工況下應力平均增量，建模對托架進行試算，求出相應應力平均增量下托架所承受荷載，結果見表3。

表3 0#塊澆筑應力計算-監測對比試算結果列表

經試算分析，可得出以下幾點：

(1)第一層混凝土計算荷載增量總和為679.5 T，監測應力試算荷載總和為335.9 T，監測結果與計算結果的比值為0.494；

(2)第二層混凝土計算荷載增量總和為697.3 T，監測應力試算荷載增量總和為76.1 T，監測結果與計算結果的比值為0.109；

(3)第一層監測結果占計算值K1=0.494，第二層監測結果占計算值得K2=0.109，則K2/k1=0.109/0.494=0.221。

6.4 0#塊分層澆筑托架應力試算結果

綜上所述：0#塊第二層混凝土澆筑時，托架承受荷載占第二層混凝土澆筑施工荷載的22.1%。

7 結語

通過對扶典口西江特大橋1#墩0#塊分層澆筑托架應力的監控分析，得到0#塊分層澆筑時托架的受力狀況，填補了現階段各施工單位在0#塊分層澆筑工況下托架設計荷載取值上的空白，可作為類似托架設計計算時荷載取值的參考，具有一定的可借鑒意義。

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