張杰

【摘要】分析了預(yù)拱度預(yù)拱度的影響因素，并指出目前預(yù)拱度設(shè)置中存在的問(wèn)題。采用有限元法，對(duì)某預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的懸臂法施工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算出了預(yù)拱度的值。

【關(guān)鍵詞】懸臂法施工；預(yù)拱度；有限元法

近些年隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家越來(lái)越重視基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)，很多高等級(jí)公路都在規(guī)劃建設(shè)當(dāng)中。這些即將建設(shè)和在建的公路橋梁當(dāng)中，很大一部分采用了連續(xù)梁橋的形式。連續(xù)梁橋建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的病害時(shí)有發(fā)生，主要表現(xiàn)為跨中撓度過(guò)大，造成橋面不平整，影響行車舒適性和橋梁壽命。

1.預(yù)拱度的設(shè)置

撓度控制（線形控制）是連續(xù)梁橋施工控制的重點(diǎn)內(nèi)容之一。懸臂法施工時(shí)某一個(gè)塊段標(biāo)高控制不當(dāng)，會(huì)對(duì)后續(xù)塊段的施工造成很大影響，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致橋梁無(wú)法順利合龍。造成橋梁下?lián)系囊蛩睾芏啵饕辛后w自重、掛籃自重、活荷載（車輛荷載及人群荷載等）、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等。為了使橋梁最終滿足設(shè)計(jì)高程，通常采用設(shè)置預(yù)拱度的方法來(lái)解決。我國(guó)規(guī)范[1]規(guī)定：對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件①當(dāng)預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度時(shí)，可不設(shè)預(yù)拱度；②當(dāng)預(yù)加應(yīng)力的長(zhǎng)期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度時(shí)應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，其值應(yīng)按該項(xiàng)荷載的撓度值與預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期反拱值之差采用。預(yù)拱的設(shè)置應(yīng)按最大的預(yù)拱值沿順橋向做成平順的曲線。

2.目前預(yù)拱度設(shè)置存在的問(wèn)題

（1）規(guī)范沒(méi)有規(guī)定預(yù)拱度的分配方式。國(guó)內(nèi)目前最常用的方法是以跨中為預(yù)拱度最大值，橋墩中央為零，其他部位按二次拋物線比例分配。李志斌[2]指出按二次拋物線分配在橋墩中央處會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)，成橋后跨中會(huì)出現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)線形的下?lián)?，使得車輛在行駛至橋墩中央或跨中部位時(shí)有顛簸感，局部線形不符合規(guī)范中“預(yù)拱度設(shè)置應(yīng)按最大的預(yù)拱值沿順橋向做成平順曲線”的要求。他建議采用余弦曲線分配預(yù)拱度的方法，因?yàn)檫@樣分布在橋墩中央、跨中處的切線斜率為零，滿足規(guī)范要求。

（2）混凝土的徐變機(jī)理復(fù)雜，影響因素眾多，很難在計(jì)算模型中完全考慮所有因素。不同科學(xué)工作者考慮的影響因素不同，進(jìn)而提出的計(jì)算公式也不同。混凝土徐變無(wú)法精確預(yù)測(cè)，往往是基于試驗(yàn)資料采用經(jīng)驗(yàn)公式求得。因此目前由混凝土徐變引起的撓度也只能得到粗略解，缺乏行之有效的計(jì)算公式。

（3）現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力筋施工很難完全按照設(shè)計(jì)要求，往往出現(xiàn)波紋管偏位、注漿時(shí)間滯后、二次張拉不到位等情況，而且預(yù)應(yīng)力的損失也很難精確計(jì)算。預(yù)應(yīng)力筋直接影響橋梁結(jié)構(gòu)受力情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的撓度影響很大。

3.工程概況

西安長(zhǎng)安區(qū)某橋全長(zhǎng)917m，其中主橋長(zhǎng)610m，單幅橋面寬27m，中央分隔帶1m，全橋?qū)挾?5m，按分離式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為（55+5100+55）m五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，斷面為單箱三室，主箱梁頂板寬27.0m，底板寬19.5m，翼緣懸臂寬3.75m。主梁根部梁高8.0m，跨中梁高2.5m。腹板厚度在中跨跨中段為0.5m，根部0.7m。引橋上部結(jié)構(gòu)均采用30m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。采用C55混凝土，Φs15.2鋼絞線。

該橋采用懸臂法施工，單個(gè)橋墩上部結(jié)構(gòu)分13個(gè)塊段對(duì)稱澆筑。合攏采用吊架合攏，先邊跨合攏，然后次邊跨，接著第三跨合攏，最后中跨合攏，即采用從兩邊向中間對(duì)稱依次合攏的施工方法。懸臂施工主要工藝流程：安裝掛籃→安裝模板綁扎鋼筋→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力施工→掛籃行走→拆除掛籃。

4施工過(guò)程的有限元模擬

使用Midas/civil采用正裝分析法，按照實(shí)際懸臂法施工流程進(jìn)行單元、荷載工況的激活與鈍化以及添加邊界約束條件[3]。共建立220個(gè)節(jié)點(diǎn)，219個(gè)單元，分為17個(gè)施工階段，考慮橋梁自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力荷載、掛籃重量、移動(dòng)荷載、混凝土收縮徐變（3650天）等因素對(duì)該橋進(jìn)行預(yù)拱度計(jì)算。

材料參數(shù)如下：

C55混凝土：容重2600 kg/m3，彈性模量3.55×104 Mpa，泊松比0.1667；

預(yù)應(yīng)力鋼筋：標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860 Mpa，彈性模量1.95×105 Mpa，松弛率2.5%，公稱直徑15.2mm。

計(jì)算結(jié)果顯示預(yù)拱度最大值出現(xiàn)在第四跨（正中間跨），為90.1mm。每跨的最大值出現(xiàn)距跨中5.0m的位置，與規(guī)范要求“按最大的預(yù)拱值沿順橋向做成平順曲線”稍有不同。中跨預(yù)拱度如下圖所示。

5結(jié)語(yǔ)

根據(jù)計(jì)算的預(yù)拱度，得出每個(gè)塊段立模標(biāo)高并施工中嚴(yán)格控制。目前該橋已經(jīng)順利合攏，橋面線形平整，說(shuō)明計(jì)算得到的預(yù)拱度是科學(xué)合理的，可供今后類似工程借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]JTG D62-2004， 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]李志斌. 淺談大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)主梁預(yù)拱度的設(shè)置[J]. 黑龍江交通科技 ， 2011， （10）： 290-291

[3]周如意. 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控方法的研究[D]. 南寧：廣西大學(xué)， 2012.