胡 偉， 胡 成， 李亞飛， 李 輝

（合肥工業(yè)大學 土木與水利工程學院，合肥 230009）

0 引 言

預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等優(yōu)點而成為最具有競爭力的主要橋型之一［1］。大中跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋大多采用懸臂澆筑法施工，即采用逐段平衡懸臂澆筑，先形成T構，再逐跨合龍，逐跨釋放臨時固結，完成體系轉(zhuǎn)換，最終形成預應力混凝土連續(xù)梁橋［2－3］。在懸臂施工期間，由于其施工工序和施工階段較多，各階段相互影響，其中合龍段施工是預應力連續(xù)梁橋施工和體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，合龍次序及解除臨時固結時機對全橋結構和整體線形會產(chǎn)生明顯的影響，本文以一座63m＋100m＋63m的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋為例，針對不同合龍次序及解除臨時固結時機，分析其橋梁的內(nèi)力和線形的影響。

1 工程概況

九華河大橋位于安徽省池州市江南集中區(qū)境內(nèi)，主橋全長226m，跨徑布置為63m＋100m＋63m（圖1）。主橋結構形式為變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁為單箱雙室截面，橋面寬度22．5m，底板寬15m，箱梁根部中心線處箱梁高5．9m，跨中箱梁高2．7m，梁高以二次拋物線變化，頂板厚0．28m，腹板厚0．5～0．8m，底板厚0．3～1．4m，橋面橫坡1．5%。

圖1 主橋總體布置圖（單位：m）

箱梁0號及1梁塊長12m（包括墩兩側(cè)各向外伸4m），每個T構縱向劃分為12個對稱梁段，梁段數(shù)及梁段長度從根部至跨中分為5×3m，7×4m，累計懸臂總長43m。箱梁0號及1號塊利用墩身預埋鋼托架施工，2～13梁段采用掛籃懸臂澆筑施工，全橋共有3個合龍段，長度均為2m，邊跨現(xiàn)澆段長11．92m。

2 計算模型

利用橋梁通用有限元軟件 Midas／Civil 2010［4］，按照施工順序分階段建立有限元計算模型。全橋以左端橋面中心為原點，沿縱橋向為X軸，橫橋向為Y軸，豎直向上為Z軸建立直角坐標系；全橋采用空間梁單元進行模擬，根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點、跨中、截面變化點等控制截面將全橋劃分為72個單元，113個節(jié)點；按照施工順序、荷載的施加、邊界條件的變化及結構體系的轉(zhuǎn)變模擬結構的受力情況和變形特性；該橋的主墩與主梁之間采用支座連接，支座與主梁之間采用彈性連接；考慮的荷載工況有自重、二期恒載、預應力荷載、掛籃荷載、溫度荷載、移動荷載。計算模型如圖2、圖3所示:

圖2 有限元計算模型圖

設計施工流程為:

（1）0號、1號塊現(xiàn)澆段施工（托架澆筑）。

（2）拆除托架，安裝掛籃。

（3）2號～13號塊懸臂施工。

（4）拆除掛籃，澆筑邊跨現(xiàn)澆段（支架澆筑）。

（5）合龍段施工及解除臨時固結。

（6）二期恒載加載。

3 合龍方案

合龍段施工是連續(xù)梁橋施工和體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)。不同的合龍次序?qū)蛄壕€形及應力影響較大，解除臨時固結作為體系轉(zhuǎn)換的重要一環(huán)，其時間選擇顯得尤為重要。比較方案見表1。

表1 合龍次序及解除臨時固結方案表

4 不同方案對橋梁撓度、應力影響

4．1 撓度影響

4．1．1 全橋撓度變化

根據(jù)有限元計算結果可知，三種方案成橋階段主梁撓度變化趨勢比較一致，邊跨的撓度值相差不大，而在中跨的13號塊前端截面撓度變化最大相差23mm。其中撓度最大值為方案3的66．3mm，最小值為方案1的44．0mm。各方案撓度變化比較見圖4。

圖4 各方案成橋階段撓度比較圖

4．1．2 中跨13號塊撓度變化

從圖5中以看出，不同的合龍次序?qū)淆埧谔幍膿隙扔幸欢ǖ挠绊憽２捎梅桨?時，跨中懸臂端豎向撓度值較小，變化幅度也比較小，表明懸臂端在合龍施工過程中撓度幅度較小，更加容易進行梁體的線形控制。

圖5 各方案中跨13號塊前端截面累積撓度變化圖

4．2 應力影響

三種方案的計算結果均滿足規(guī)范對施工應力、短期效應和長期效應不大于允許應力的要求［7］。

4．2．1 成橋狀態(tài)下應力變化

由圖6、圖7可以發(fā)現(xiàn)，方案1和方案2在主橋成橋階段產(chǎn)生的應力差別并不大。方案3應力值和前兩種方案相差較大，其中在中跨13號塊端部，上緣應力的最大差值為0．88MPa，下緣應力的最大差值為1．51MPa。

圖6 各方案成橋階段上緣應力比較圖

圖7 各方案成橋階段下緣應力比較圖

4．2．2 關鍵點應力變化

提取成橋狀態(tài)下的主梁邊跨1／2、橋墩、中跨1／2處截面的應力。方案1在上緣應力值比方案3的大，最大差值為0．78MPa；下緣應力值比方案3的小，最大差值為0．50MPa。各方案成橋階段上下緣應力計算比較見表2、圖8、圖9。

表2 各方案成橋階段關鍵點應力比較表

圖8 各方案成橋關鍵點上緣應力比較圖

圖9 各方案成橋關鍵點下緣應力比較圖

5 結 語

（1）橋梁合龍是橋梁施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)，合龍次序與解除臨時固結時機的不同會對成橋內(nèi)力和線形狀態(tài)有較大的影響。因此要求施工單位做好充分準備，嚴格按設計意圖實施合龍程序。

（2）通過3種方案的比較分析可知，于本橋而言先合龍邊跨后合龍中跨有其一定的優(yōu)勢，相應的撓度變化比較合理。

階段施工的連續(xù)梁橋作為超靜定結構，其施工順序直接影響到成橋狀態(tài)和施工的質(zhì)量控制，在設計和施工時都應該進行合龍次序的比較分析，盡量在滿足設計規(guī)范要求的前提下選擇有利于施工控制的解除臨時固結時機與合龍次序。

1 范立礎．橋梁工程［M］．北京:人民交通出版社，2001．

2 雷俊卿．橋梁懸臂施工與設計［M］．北京:人民交通出版社，2000．

3 張繼堯．懸臂澆筑預應力混凝土連續(xù)橋梁［M］．北京:人民交通出版社，2000

4 MIDAS．土木結構分析手冊［M］．北京:北京邁達斯技術有限公司，2005．

5 曹愛虎，胡 成．施工工藝變化對斜拉橋施工監(jiān)控的影響分析［J］．安徽建筑工業(yè)學院學報，2013，21（1）:67－69．

6 鐘亞偉．體系轉(zhuǎn)換順序?qū)Χ嗫邕B續(xù)梁的影響［J］．高速鐵路技術，2011，2（6）:63－66．

7 JTG D62－2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范［S］．北京:人民交通出版社，2004．

8 周 鑫，張雪松，向中富．懸臂施工連續(xù)梁橋合龍方案的討論［J］．公路交通技術，2006（4）:96－98．

9 董金堂．大跨度連續(xù)梁懸臂施工線形監(jiān)控與合龍順序優(yōu)化［J］．城市道橋與防洪，2012（3）:114－116．