金永妙 丁 鍵

預(yù)應(yīng)力混凝土Y形墩連續(xù)剛構(gòu)橋,造型新穎,輕盈美觀(guān),近年來(lái)被廣泛運(yùn)用于市政橋梁建設(shè)。由于Y墩的V肢結(jié)構(gòu)柔薄、受力復(fù)雜,因此就增加了V肢的施工和監(jiān)控難度,本文結(jié)合潁河大橋工程,對(duì)Y形墩施工過(guò)程中臨時(shí)水平預(yù)應(yīng)力進(jìn)行受力分析,為同類(lèi)橋梁項(xiàng)目的施工控制提供一些建議和參考。

1 工程概況

某潁河大橋主橋?yàn)榭鐝?40+72+40)m的Y形墩變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,主跨跨中箱梁的高度為1.8 m,至距Y形墩中心13 m處按二次拋物線(xiàn)變化至2.8 m(Y形墩墩頂0號(hào)塊端部高度)。其中0號(hào)塊長(zhǎng)26 m,箱梁頂寬19 m,底寬 11 m。下部預(yù)應(yīng)力 Y形墩由內(nèi)夾角為90°的兩垂直V肢組成,寬11 m,高1.2 m,上端與26 m長(zhǎng)的0號(hào)塊固結(jié)成倒三角形。設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)。

2 Y形墩的施工

2.1 Y形墩的施工工藝

V肢斜腿混凝土重量產(chǎn)生的荷載豎直向下,可分解出垂直模板和平行模板兩個(gè)分力。平行模板的分力通過(guò)新澆筑混凝土傳遞到下部老混凝土面上,新澆混凝土對(duì)兩側(cè)模板產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)壓力,可通過(guò)模板內(nèi)拉桿加以平衡。

V肢的澆筑方案:1)澆筑V肢第一段(高約3.6 m),張拉第一次臨時(shí)水平預(yù)應(yīng)力;2)澆筑V肢第二段(高約2.4 m),張拉第二次臨時(shí)水平預(yù)應(yīng)力;3)澆筑0號(hào)塊,張拉0號(hào)塊的三向預(yù)應(yīng)力,形成穩(wěn)定的倒三角V形墩結(jié)構(gòu)。

2.2 Y形墩臨時(shí)拉桿張拉

待V肢斜腿混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后,拆除斜腿內(nèi)模,對(duì)穿預(yù)應(yīng)力筋,張拉臨時(shí)拉桿。按兩層布設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿,每層布設(shè)有4根φ 32 mm的精軋螺紋粗鋼筋。分析工況一:澆筑V肢墩身第一層混凝土(標(biāo)高38.58 m),張拉第一道水平預(yù)應(yīng)力拉桿(標(biāo)高:38.13 m)至800 kN;工況二:澆筑V肢墩身第二層混凝土(標(biāo)高40.98 m),張拉第二道水平預(yù)應(yīng)力拉桿(標(biāo)高:40.53 m)至1 700 kN;工況三:完成兩次臨時(shí)水平預(yù)應(yīng)力的張拉后,進(jìn)行 0號(hào)塊施工。

計(jì)算采用Midas/Civil 2006空間有限元分析程序,模型取V肢單元寬11 m,高1.2 m,采用C50混凝土,兩道預(yù)應(yīng)力拉桿采用節(jié)點(diǎn)荷載模擬,0號(hào)塊混凝土采用1 104.0 kN的線(xiàn)荷載模擬,模型見(jiàn)圖1。

計(jì)算結(jié)果分析如圖2～圖4所示。

由圖2可知,第一次張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后,墩底內(nèi)側(cè)仍處于受拉狀態(tài)σl,max=0.10 MPa。

由圖3可知,第二層拉桿張拉,墩底外側(cè)混凝土的最大拉應(yīng)力 σl,max=0.92 MPa。

由圖4可知,0號(hào)塊澆筑完成后,墩底內(nèi)側(cè)混凝土的最大拉應(yīng)力 σl,max=0.94 MPa。

因此可以看出,工況1～工況3中V肢墩底截面的混凝土拉應(yīng)力均不超過(guò)C50混凝土的允許拉應(yīng)力[σl]=2.64 MPa,符合施工控制要求。

3 Y形墩的施工監(jiān)控

本橋V肢的施工監(jiān)控主要以應(yīng)力監(jiān)控為主。計(jì)算分析已知V肢墩底截面是最不利截面,考慮圣文南效應(yīng)對(duì)測(cè)試效果的影響,在各截面的內(nèi)外側(cè)分別預(yù)埋2個(gè)混凝土應(yīng)變計(jì),應(yīng)變計(jì)綁扎在沿V肢方向的主筋上,見(jiàn)圖5。

以9號(hào)墩V肢為例,監(jiān)控結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出,在各個(gè)施工工況中,實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算結(jié)果較吻合,因此本橋V肢的施工方案設(shè)計(jì)是合理有效的,充分發(fā)揮了臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的作用,保證了整個(gè)Y形墩的施工質(zhì)量。

表1 應(yīng)力測(cè)量表 MPa

4 結(jié)語(yǔ)

本橋V肢在整個(gè)施工過(guò)程中未出現(xiàn)過(guò)大的拉應(yīng)力和可見(jiàn)裂紋,施工質(zhì)量得到有效控制。經(jīng)驗(yàn)表明:1)由于Y形墩的受力復(fù)雜,應(yīng)根據(jù)Y形墩的受力特點(diǎn)和實(shí)際模板支撐設(shè)計(jì),制定詳細(xì)有效的施工方案和工藝流程;2)根據(jù)具體的施工方案,確定相應(yīng)的施工監(jiān)控方案,對(duì)于重要的部位和施工階段進(jìn)行重點(diǎn)的全程監(jiān)控;3)水平臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的運(yùn)用,很大程度上提高了V肢自身的穩(wěn)定性,減小了對(duì)托架的負(fù)重,提高了整個(gè)施工的安全性。

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