周毅（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430）

連續(xù)剛構(gòu)橋掛籃懸臂施工應(yīng)力分析研究

周毅
（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430）

掛籃懸澆是連續(xù)剛構(gòu)橋較為常見的施工工藝，而施工階段下應(yīng)力測試的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析對全橋的施工線性和監(jiān)控起到重要作用，本文以賀江大橋?yàn)槔?，簡單闡述了在0#-2#塊施工階段下應(yīng)力測試的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析。

連續(xù)剛構(gòu)橋 掛籃 分析研究

1　工程概況

1.1工程地點(diǎn)

廣佛肇高速公路肇慶大旺至封開江口段公路工程是廣東省高速公路網(wǎng)四十條加密聯(lián)絡(luò)線中重要的一條，是西江北岸的又一出省通道，也是肇慶市主骨架公路“三縱四橫”中的第三橫。項(xiàng)目起于四會市大沙鎮(zhèn)，與二廣高速相接，終于廣東與廣西交界處，往西延伸接梧州環(huán)城高速。賀江大橋?yàn)閺V佛肇高速公路X3標(biāo)先行工程，起點(diǎn)樁號為K173+935.2，終點(diǎn)樁號K174+389.5，總長 454.3m。

賀江大橋橋址區(qū)位于北回歸線南側(cè)，屬南亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)。全年氣候溫暖，夏長冬短，年平均氣溫20.9℃～22.1℃，光照充足，雨量充沛，水資源豐富。本橋所跨干流賀江是西江主要支流之一，設(shè)計(jì)洪水頻率為特1/300。

1.2橋跨布置

賀江大橋按三聯(lián)設(shè)置，跨徑組成為：（2×25）m+（88+150+88）m+（3×25）m。第二聯(lián)主橋上部采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁連續(xù)剛構(gòu)。第一、三聯(lián)引橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁。

下部結(jié)構(gòu)：3號、4號橋墩墩身采用矩形空心薄壁截面，右幅橋截面尺寸為 7.0m（橫向）×4.5m（縱向），壁厚75cm，左幅橋截面尺寸為7.75m（橫向）×4.5m（縱向），壁厚75cm；3、4號橋墩基礎(chǔ)均采用整體式承臺，每墩10φ2.5m的鉆孔灌注樁，分2排布置，每排5根。2號、5號為主引橋過渡墩，墩身采用實(shí)體橋墩，厚度2.5m，承臺厚度為3.5m，基礎(chǔ)采用4φ1.8的鉆孔灌注樁，2號過渡墩基樁按照摩擦樁設(shè)計(jì)，5號過渡墩基樁按照端承樁設(shè)計(jì)。引橋1、6、7號橋墩采用圓柱式墩，柱徑1.6m，基礎(chǔ)采用φ1.8m的鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)系梁。0號橋臺為柱式臺，采用2φ1.4m的鉆孔灌注樁；8號橋臺為柱式臺，采用φ1.4m的鉆孔灌注樁。

1.3監(jiān)控大橋技術(shù)指標(biāo)

表1所示：

表1　賀江大橋技術(shù)指標(biāo)表

2　施工監(jiān)控中應(yīng)力的控制

2.1理論值的計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)資料以及使用的施工工藝和工序，掛籃的結(jié)構(gòu)形式和臨時(shí)施工荷載等數(shù)據(jù)，使用橋梁分析軟件MIDAS/CIVIL建立全橋的空間桿系結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算施工過程中各個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)撓度和內(nèi)力（詳見圖1～3），為應(yīng)力測量和撓度控制提供理論計(jì)算值。

2.2應(yīng)力的測量

在懸澆過程中，懸臂長度不斷增加，懸臂根部受到的彎矩不斷加大，懸澆過程的不完全對稱施工使懸臂根部的受力更加復(fù)雜。因此，需要及時(shí)監(jiān)測墩柱和箱梁關(guān)鍵斷面的應(yīng)力變化，掌握結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，為評估結(jié)構(gòu)安全和施工安全提供依據(jù)。由于左、右幅橋面斷面形式不一，因此不設(shè)主測試幅和輔測試幅，橋梁左幅布置5個(gè)應(yīng)力測試斷面，右幅布置6個(gè)應(yīng)力測試斷面。梁應(yīng)力的主要量測部位為（詳見圖4～6）：

（1）箱梁根部附近斷面；（2）邊、中跨箱梁腹板變截面處斷面（約L/4處）；（3）中跨箱梁合攏段處斷面。

表2　賀江大橋右幅斷面實(shí)測應(yīng)力值

3　數(shù)據(jù)的處理及結(jié)果

到本階段，應(yīng)力測試已測試右幅4#墩主梁各塊梁段澆筑張拉后的應(yīng)力。通過金碼牌靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測出埋入鋼筋應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變，再通過本課題組自行設(shè)計(jì)開發(fā)的應(yīng)變應(yīng)力程序?qū)?yīng)變數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成應(yīng)力數(shù)據(jù)。具體處理結(jié)果見表2～3。

圖1　賀江大橋全橋模型

圖2　賀江大橋成橋頂板應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖3　賀江大橋成橋底板應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖4　賀江大橋左幅應(yīng)力測試斷面布置示意圖

4　結(jié)論

在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋監(jiān)控量測中，對橋梁結(jié)構(gòu)的施工過程進(jìn)行合理的監(jiān)測與控制是使橋梁施工過程和成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求盡可能接近的重要保證，是增加結(jié)構(gòu)施工安全性的一個(gè)重要手段。影響主梁標(biāo)高與內(nèi)力的因素包括主梁節(jié)段重量、混凝土彈模、混凝土收縮徐變系數(shù)以及施工荷載等。其中混凝土彈?？梢酝ㄟ^彈模試驗(yàn)獲取，混凝土收縮徐變系數(shù)通過應(yīng)力測試工作可以較好地識別出來，而施工荷載在進(jìn)入主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工后基本不變，可以較容易把握。預(yù)應(yīng)力張拉值的識別可以根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉前后主梁實(shí)測應(yīng)力增量來識別，剩下的主梁節(jié)段重量則由于混凝土澆筑量的精確度較難把握，需要通過理論識別獲取。此外，通過靈敏度分析可以發(fā)現(xiàn)，主梁節(jié)段重量對主梁標(biāo)高與內(nèi)力的影響程度遠(yuǎn)比混凝土彈模、混凝土收縮徐變系數(shù)的影響大，因此主梁節(jié)段重量的識別就顯得尤為重要。在主梁重量識別過程中綜合利用主梁標(biāo)高測量以及應(yīng)力測量的成果。

圖5　賀江大橋右幅應(yīng)力測試斷面布置示意圖

圖6　各關(guān)鍵測試斷面應(yīng)力測點(diǎn)布置示意圖

通過對賀江大橋4#墩右幅的1-6#塊斷面進(jìn)行各工況下的應(yīng)力測試及標(biāo)高控制，發(fā)現(xiàn)在短懸臂施工狀態(tài)下，橋梁剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，主梁應(yīng)力測試值在混凝土允許范圍內(nèi)，并與理論計(jì)算值基本吻合，在能為同類橋梁施工提供參考。

周毅（1984—），男，湖南人，本科，畢業(yè)于長沙理工大學(xué)，工程師，研究方向：土木工程。