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        大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程分析

        2013-11-16 11:54:32甘慶麗
        交通運輸研究 2013年1期
        關(guān)鍵詞:有限元橋梁結(jié)構(gòu)

        甘慶麗

        (新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院,新疆 烏魯木齊 830006)

        1 施工過程模擬方法

        橋梁施工過程的模擬方法主要有正裝分析法,倒拆分析法和無應(yīng)力狀態(tài)法。正裝分析法的特點是根據(jù)施工實際進(jìn)行過程,結(jié)構(gòu)的形式、約束和受力不斷的發(fā)生變化,前一施工階段是后一施工階段計算的基礎(chǔ)。倒拆分析法的特點是以設(shè)計成橋階段為基礎(chǔ),對橋梁進(jìn)行與實際施工過程相反的倒拆分析。無應(yīng)力狀態(tài)法則通過橋梁結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)將橋梁結(jié)構(gòu)安裝的中間狀態(tài)和終結(jié)狀態(tài)之間聯(lián)系起來。

        大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋通常采用平衡懸臂澆筑法施工,正裝分析由于其模擬施工過程中是按照橋梁結(jié)構(gòu)實際施工加載順序來進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形和受力分析,得到橋梁結(jié)構(gòu)在各個施工階段的位移和內(nèi)力狀態(tài),因此能夠較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實際施工過程,同時由于混凝土結(jié)構(gòu)的收縮、徐變等也會伴隨時間進(jìn)程而發(fā)生,其可以較為準(zhǔn)確地對施工過程中的混凝土結(jié)構(gòu)的收縮、徐變等進(jìn)行分析,這些特點是倒拆分析法和無應(yīng)力狀態(tài)法所不具備的。因此本橋選用正裝分析法對大橋的施工過程進(jìn)行模擬。

        2 工程概況

        該橋主橋上部結(jié)構(gòu)為90+150+90m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),橋梁全長330m。設(shè)計荷載為汽車:城市—B級;人群:2.5kN/m2。主梁為單箱單室結(jié)構(gòu),主梁寬度為12m(2.5+7+2.5=12m),其中,箱梁底板寬度為6.5m,翼緣板長度為2.75m。箱梁根部梁高為8.5m,相應(yīng)底板厚度為1.2m。合攏段及邊跨現(xiàn)澆段梁高3.2m,相應(yīng)底板厚度0.3m。箱梁下緣按二次拋物線變化。全橋共設(shè)7道橫隔板,其中0號塊處墩頂橫隔板4道、梁端橫隔板2道及跨中合龍段1道。主橋箱梁采用C55混凝土,箱內(nèi)設(shè)置有縱向、豎向及橫向預(yù)應(yīng)力。其中,縱向預(yù)應(yīng)力根據(jù)位置及功能的不同劃分為頂板索、腹板索(下彎索)、底板索、合龍索、預(yù)備索及體外預(yù)應(yīng)力索,縱向預(yù)應(yīng)力索采用塑料波紋管成孔,真空壓漿工藝灌漿。橋梁整體布置如圖1所示。

        圖1 整體布置圖

        3 施工過程分析

        3.1 施工分析模型的建立

        本橋利用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS CIVIL進(jìn)行施工過程的有限元分析,全橋的有限元模型如圖2所示,主梁和橋墩均采用梁單元模擬,全橋共計132個單元,138個節(jié)點。由于橋墩基礎(chǔ)為嵌入巖層的樁基礎(chǔ),所以采用固結(jié)的方式。

        圖2 橋梁有限元模型

        根據(jù)相關(guān)文件,全橋共計42個施工階段,根據(jù)MIDAS CIVIL的功能和詳細(xì)的施工階段劃分,定義了不同的結(jié)構(gòu)組、荷載組和邊界組,根據(jù)施工階段激活相應(yīng)的組,以達(dá)到合理模擬施工階段的目的。

        3.2 施工分析結(jié)果

        大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中受力最不利的位置是懸臂端根部,通常選擇該位置作為關(guān)注的重點,其受力情況往往決定著預(yù)應(yīng)力體系的設(shè)計,因此下面給出該橋懸臂端根部30號單元在各個施工階段的應(yīng)力分析結(jié)果(見表1)。

        表1 30號單元各施工階段應(yīng)力值

        4 結(jié)語

        本文根據(jù)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)與施工特點,選擇正裝分析法對某大橋進(jìn)行施工階段模擬。采用有限元軟件建立了該大橋的施工分析有限元模型,經(jīng)過計算,施工階段橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中,拉應(yīng)力很小,最大壓應(yīng)力為6.426MPa,發(fā)生在最大懸臂階段。通過有限元分析結(jié)果可知,該橋在施工過程中結(jié)構(gòu)安全,滿足設(shè)計要求。

        [1]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [2]秦順全.橋梁施工控制無應(yīng)力狀態(tài)法理論與實踐[M].北京:人民交通出版社,2007.

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