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        大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋合攏段頂推施工控制研究

        2013-08-14 05:42:18徐詠梅劉和平
        河南科技 2013年7期
        關(guān)鍵詞:主墩剛構(gòu)橋合龍

        徐詠梅 劉和平

        (河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450052)

        1 工程概況

        廣明高速某特大橋位于廣明高速公路西樵至更樓段,橫跨西江主干流。全橋全長3.094km,寬33.5m,雙向六車道,設(shè)計(jì)時速100km/h,主橋采用(112+200+200+112)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。

        箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),全幅橋采用分離式單箱單室截面。箱頂板寬度為16.38m,底板寬8米,箱懸臂長4.19米,頂板最小厚度為28cm,底板厚跨中30cm、根部120cm,腹板厚50~80cm。箱梁中線處跨中及邊跨現(xiàn)澆梁段高為4.2米,墩頂0號梁段高為11.6米,箱梁高度和底板厚度從合攏段中心到懸臂根部按1.6次拋物線變化。

        2 合龍頂推

        2.1 頂推的作用

        合龍段是懸臂澆筑施工連續(xù)剛構(gòu)橋梁的關(guān)鍵部位,其施工也是連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工的關(guān)鍵工序,懸臂澆筑施工預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋其中最重要的環(huán)節(jié)合龍。由于連續(xù)剛構(gòu)橋是超靜定結(jié)構(gòu),晝夜溫差的影響、新澆筑混凝土的早期收縮、徐變均要在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生變形,從而對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。對于橋墩較矮的連續(xù)剛構(gòu)橋,或一聯(lián)中主墩剛度相差較大,或者是在非設(shè)計(jì)溫度下合龍,均會引起墩身發(fā)生位移造成偏位,產(chǎn)生次應(yīng)力。為了調(diào)整墩身的受力狀態(tài),使其滿足使用階段橋梁因砼收縮、徐變、降溫等荷載對墩頂內(nèi)力的要求,通常做法是在勁性骨架鎖定前,對懸臂梁段施加一個向外側(cè)的頂推力,調(diào)整墩身的受力,以此來抵消合龍溫差、后期混凝土收縮、徐變效應(yīng)的影響。

        2.2 頂推的控制

        頂推有兩種控制方法:頂推力和頂推量控制。從理論上來講,兩種控制方法是一致的,頂推力與頂推量是一一對應(yīng)關(guān)系。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)的差別以及邊跨支座摩阻力等要素的影響,使頂推力和頂推量兩種方法的控制不能完全對應(yīng),存在一定量值的偏差。

        針對合龍溫度引起的不利影響時,宜以頂推量控制,但針對改善橋墩內(nèi)力以及混凝土收縮、徐變角度考慮,宜以頂推力控制。

        本文建立模型,以頂推力控制,分析全橋的受力和變形,以期指導(dǎo)施工。

        3 荷載處理及計(jì)算模型

        3.1 根據(jù)相關(guān)資料,荷載取值如下

        (1)掛藍(lán)荷載。集中力900KN彎矩2700KN·M。

        (2)濕重。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙去各個節(jié)段的自重和彎矩(為自重×節(jié)段重心到節(jié)段內(nèi)側(cè)距離)。

        (3)合攏段施工相關(guān)荷載取值如下:①P1為邊跨合攏段吊架自重的一半,P1=110KN;②P2為合攏段兩端施加的平衡重,大小為合攏段重量的一半,即P2=350KN;③P3為中跨合攏段吊架自重的一半,P3=175KN。

        各力的作用點(diǎn)位置如圖1。

        圖1 合攏吊架及配重示意圖

        (4)勁性骨架溫度:在合攏段砼澆注后分別對勁性骨架施加溫度荷載,勁性骨架整體升溫20℃,整體降溫15℃。

        (5)頂推力作用效果加在主跨24#塊25#截面形心處3000KN。

        (6)考慮到預(yù)應(yīng)力張拉次序改變,邊跨合攏后先張拉邊跨部分底板束,待到中跨合攏后在張拉邊跨剩余底板束以及邊跨頂板束。

        3.2 計(jì)算模型

        結(jié)構(gòu)按平面桿系理論,采用橋梁綜合程序midas civil進(jìn)行計(jì)算。用平面梁單元將結(jié)構(gòu)離散,根據(jù)橋梁的實(shí)際施工過程和施工方案劃分施工階段,建立了左幅和右幅整體有限元模型,下部結(jié)構(gòu)依據(jù)地質(zhì)勘察資料考慮樁土彈簧作用。

        4 計(jì)算成果

        4.1 中跨頂推前后主梁位移變化

        豎向位移:54#墩靠近主跨箱梁頂推后橋面往上抬高,最大處在25R截面,為2.1cm;54#墩靠近邊跨處頂推后橋面位移向下,最大處在17L截面處,為-0.7cm;55#墩(中間主墩)頂推后箱梁全部往上抬升,但豎向位移很小,最大值在25#截面,為0.26cm。

        水平位移:54#墩箱梁頂推后橋面全部向小里程方向偏移,最大處在25R截面,為2.04cm;55#墩(中間主墩)頂推后箱梁水平位移很小,最大值在25M截面,為0.06cm。

        由此可見不同的合龍順序?qū)χ髁旱呢Q向位移和水平位移有一定的影響。

        4.2 中跨頂推前后主墩位移變化

        頂推后54#墩頂將向三水(高明)側(cè)水平偏移1.8cm,墩底水平偏移0.6cm;55#基本無水平偏移。

        由此可見不同的合龍順序?qū)χ鞫瘴灰朴幸欢ǖ挠绊憽?/p>

        4.3 中跨頂推前后樁位移、應(yīng)力變化

        54#墩樁基礎(chǔ)頂推后向小里程側(cè)水平偏移0.5cm;55#墩樁基礎(chǔ)頂推后無水平偏移;56#墩樁基礎(chǔ)頂推后向大里程側(cè)水平最大偏移為0.6cm.

        頂推后56#墩樁基礎(chǔ)的最大壓應(yīng)力為6.68MPa。

        由此可見不同的合龍順序?qū)段灰坪蛻?yīng)力有一定的影響。

        5 結(jié)語

        本文以廣明高速某特大橋?yàn)楣こ瘫尘?,利用有限元分析軟件建立了全橋模型,對頂推過程中全橋的內(nèi)力和變形進(jìn)行了分析,根據(jù)上述計(jì)算成果指導(dǎo)現(xiàn)場施工,達(dá)到了預(yù)期的效果,說明運(yùn)用本文的計(jì)算模型和計(jì)算方法對連續(xù)剛構(gòu)橋頂推施工過程經(jīng)行的仿真計(jì)算是可行的,完全滿足施工控制的需要。

        [1]黃宏輝.大跨度斜連續(xù)梁橋頂推施工仿真計(jì)算程序設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長沙:長沙理工大學(xué),2005

        [2]Hewson Nigel,Hodgkinson Andrew.Incremental launch of Bride Glen Bridge,Ireland[J].Concrete(London),2004,38(7):29-31

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