摘要：高墩橋梁的墩梁固結位置的受力情況與構造都相對較為復雜，它是高墩橋梁設計結構的重要位置，在固結位置應保證其剛度足夠，從而實現(xiàn)橋墩與主梁的連接呈現(xiàn)剛性，也是保證高墩橋梁質量與安全性的基礎。本文通過對宜萬鐵路馬水河大橋的固結計算分析及其在固結計算中的關鍵要點進行簡單論述，最后提出相關建議。

關鍵詞：高墩橋梁；固結計算工作；實際案例分析

隨著高墩橋梁工程在山區(qū)的大規(guī)模建設，如何建造出質量可靠、安全耐用的橋梁成了設計單位需要面臨的問題之一。目前高墩橋梁的固結構造大致可分為三種，即板式、肋梁式與箱形梁墩，其相應的固結方式與計算方式也不同。下面通過宜萬鐵路馬水河大橋固結計算進一步分析。

1 高墩橋梁固結計算分析

宜萬鐵路馬水河大橋為108米的墩高，116米*2的梁跨，其高墩為矩形空心，沒有設計實體段于墩頂位置，墩梁連接方式為空間框架形式，單室單箱直腹板則為其箱梁的橫截面。C40級橋墩混凝土，C60級梁體混凝土，三向預應力懸臂進行分段灌注施工其上部結構。

本文利用模型試驗與理論計算比較的方式對其固結進行計算分析。其中模型試驗結果能夠將大橋實際受力狀態(tài)較為準確反映出來，而理論計算則能彌補模型試驗中的不足之處。

首先分別選擇馬水河大橋實橋墩中心線的兩邊30米長的主梁以及橋面下25.5米的范圍制作其微縮模型，其縮尺比例為1：6，同時根據(jù)大橋在不同負荷情況下墩梁固結位置受力狀態(tài)進行計算，內(nèi)容包括2倍雙線活載與恒定負載組合作用下、水平制動力作用下、風負荷作用下、全橋單線活載與恒定負載組合作用下、半橋雙線活載與恒定負載組合作用下、全橋雙線活載與恒定負載組合作用下與恒定負載作用下的各類數(shù)據(jù)。而后利用ANSYS將空間有限元建立起來，并用空間塊體將模型劃分單元，經(jīng)劃分后的各單元應有相同的位移于其固結點位置，而預應力筋的張拉量則利用初應變模擬實現(xiàn)。

根據(jù)相應的試驗與理論計算后，我們能夠得到馬水河大橋固結位置的情況包括以下幾方面：

第一，附加力，即水平制動力與風負荷作用力對馬水河大橋墩梁固結位置強度的影響相當小。

第二，只有當固結點在半橋雙線活載與恒定負載組合作用狀態(tài)下時，因受到偏載的影響而使豎向拉應力出現(xiàn)于墩壁的無活載一邊，而在這時拉應力最大的位置在墩頂位置的墩壁處，其值為0.84MPa，該值已經(jīng)比C40級混凝土抗拉值1.65MPa小。而在固結位置處于其他狀態(tài)時，最大壓應力則出現(xiàn)于超2倍活載與恒定負載的組合作用下，其值為-4.35MPa。

第三，橫橋向與順橋向的墩頂隔板均處于較小壓應力的受壓下。而橫橋向與順橋向在梁底板下7厘米位置分別表現(xiàn)出受拉與受壓狀態(tài)，其中當處于超2倍活載與恒定負載的組合作用下有0.49MPa的最大拉應力出現(xiàn)。

第四，有不超過1MPa范圍的較小正負應力存在于各工況下的橫橋向與梁體橫隔板豎向上。橫向拉應力則出現(xiàn)在半橋雙線活載與恒定負載的狀態(tài)時，其出現(xiàn)位置則在固結位置內(nèi)側的過人洞上部，0.51MPa為其最大的橫向拉應力。

第五，抗剪力較強的位置在墩梁固結位置的腹板上，恒定負載作用狀態(tài)時，僅有-1.38MPa的最大主應力，而當超2倍活載與恒定負載的組合作用狀態(tài)時，其最大主應力也僅表現(xiàn)為-1.23MPa。

第六，固結位置的梁體底板與頂板始終處于受壓作用之下，其中在超2倍活載與恒定負載組合作用下的底板最大壓應力小于-20.3MPa，而在相同條件下頂板仍保持-2.07MPa的最小壓應力。

2 高墩橋梁固結計算中的技術關鍵點

通過上述模型與計算的對比，我們得到了馬水河大橋固結點計算的各項數(shù)據(jù)，由此可以看出，利用這種方法進行高墩橋梁固結的計算是切實可行的。但是在具體計算過程中，我們?nèi)詰盐蘸媚Ｐ驮囼炁c理論計算中的幾個技術關鍵點，從而確保計算結果的精確程度與可靠性：

（一）選取模型。所選擇的高墩橋梁模型的墩高要比墩底的寬、長值要大，從而避免因分布的墩底錨固力影響梁墩固結位置的受力狀態(tài)；選擇模型的梁端在加載過程中的Q與M值應相近于實橋；在加載過程中要保證模型周邊有一定的空間，以便于千斤頂與加力架的安裝。除此之外，為便于試驗的進行，可將非固結位置的頂板適當加厚。

（二）模型制作。應保證模型中的預應力鋼筋、普通鋼筋以及制備模型的混凝土與實橋一致，從而得到更為準確的試驗結果。其中利用螺桿模擬預應力鋼筋并隔0.5米就有豎向的預應力筋一根于腹板之上，普通鋼筋配筋率則與實橋相等，混凝土級配與制備與實橋的部位一致。

（三）測試方法。利用百分表測量縱向水平位移、橫向水平位移與豎向位移情況。應變花與應變片則負責測量應變，靜態(tài)應變測儀與應變花、片相連，其自動將數(shù)據(jù)采集后向計算機直接輸入。另外利用數(shù)字顯微鏡觀察裂縫寬度絕對值，而其相對值測量則利用跨縫千分表實現(xiàn)。

（四）理論計算方式。目前在ANSYS中分析鋼筋混凝土預應力的方式有綜合考慮預應力鋼筋與混凝土的作用、分別考慮預應力鋼筋與混凝土的作用兩種，前者是對預應力筋進行線單元模擬，方法包括初始應變法、降溫法等，其缺點是當曲線布筋或布筋較多時，建模較為繁瑣；而后者則將預應力筋作用用荷載進行替代，方法包括等效荷載法等，雖然這種方法較為簡便，可直接建模，但其缺點也相當明顯，即不能完整、真實地體現(xiàn)出結構整體效應。我們在進行類似梁墩固結點計算時，應根據(jù)工程的實際情況選擇相應的理論計算方法。

（五）單元類型。所謂單元類型就是指在理論計算過程中，需要嚴格選擇的各單元特性與參數(shù)的選擇。比如在計算中混凝土的參數(shù)就應與實橋的情況相同，即計算墩身參數(shù)為C40混凝土的參數(shù)，計算箱梁參數(shù)為C60混凝土的參數(shù)；預應力筋單元則應合理劃分，同時單元類型的定義應從材料特性、初始應變、橫截面等各方面進行；混凝土單元則應充分考慮材料徐變、塑性變形、受壓破壞、受拉開裂等各方面因素。

3 相關建議

（一）在進行比例實物模型試驗過程中，為考慮到能夠真實反映出實橋的情況，所建模型應具有一定規(guī)模，同時應制定相關的試驗流程與突發(fā)事件處理，從而在保證試驗人員安全的基礎之上，獲取較為準確的試驗數(shù)據(jù)。

（二）在上述試驗中也有不全面的地方，比如并沒有將混凝土徐變收縮、溫度等可能影響到墩梁固結位置的因素考慮在內(nèi)，造成在試驗數(shù)據(jù)上可能有所缺失，在遇到類似的墩梁固結計算時，應更為全面地考慮這方面。

（三）目前我國高墩橋梁的固結位置的構造仍然有很大的可改進空間，如何能在保證橋梁有著足夠剛度與承載力的前提下，將固結位置的構造進一步優(yōu)化設計，應是設計人員著重研究的方向之一。

結語：綜上所述，對于高墩橋梁固結點的計算是決定高墩橋梁整體質量與安全性的關鍵環(huán)節(jié)。通過建立模型試驗與理論計算對比的方法能夠對高墩橋梁固結點的計算精度與質量起到有效保障的作用，但在整體計算過程中，我們?nèi)詰侠硖幚砗美鐔卧愋?、計算方法、模型制作等各方面的問題，才能確保計算得到的數(shù)據(jù)準確，為建設高質量、耐用的高墩橋梁提供堅實的基礎。

參考文獻

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