張東東，陳圓圓，曹　峰

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安　710065)

?

某變截面連續(xù)梁橋施工階段及運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)分析

張東東，陳圓圓，曹峰

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安710065)

摘要：采用MIDAS分析軟件，對某變截面連續(xù)梁橋施工階段和運(yùn)營階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，總結(jié)此類橋型在兩種狀態(tài)下的受力模式，為類似橋梁工程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變截面；連續(xù)梁；結(jié)構(gòu)分析

0引言

近年來，連續(xù)梁橋被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)中，此類橋梁為超靜定結(jié)構(gòu)且一聯(lián)內(nèi)沒有橋梁接縫，因此其具有剛度大、整體性好、跨越能力大、節(jié)省材料且行車舒適等優(yōu)點。此類橋主梁內(nèi)有正、負(fù)彎矩，構(gòu)造復(fù)雜，且墩臺不均勻沉降會引起梁體內(nèi)力變化，所以對此類橋在施工階段和運(yùn)營階段的結(jié)構(gòu)分析尤為重要。以某全長427 m變截面連續(xù)箱梁橋為例，采用有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行驗算，分析其在兩個階段的受力模式，為類似橋梁工程建設(shè)提供借鑒。

1工程概況

某橋梁主橋全長427 m，橋跨布置形式為36 m+65 m+3×75 m+65 m+36 m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，板式墩，全寬40 m，分雙幅設(shè)置，單幅截面形式為單箱雙室直腹板截面，頂板寬20 m，底板寬14 m，跨中梁高1.8 m，高跨比1/41.7。該橋采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，縱向預(yù)應(yīng)力分為頂板束、腹板束、底板束和合攏鋼束，采用15Φs15.2 mm、17Φs15.2 mm、19Φs15.2 mm、5Φs15.2 mm與13Φs15.2 mm五種規(guī)格的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；橫向預(yù)應(yīng)力采用3Φs15.2 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；豎向預(yù)應(yīng)力采用Φ32 mm的精軋螺紋粗鋼筋。

該橋梁除合攏段、邊跨現(xiàn)澆段外其余均采用掛籃懸臂施工，共分成6個“T”，100個節(jié)段，各個“T”同時懸澆，按照先邊跨后中跨的順序依次合攏后，拆除臨時支座，完成體系轉(zhuǎn)換。

2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

公路等級：II級城市主干道；

機(jī)動車道數(shù)：雙向6車道；

計算行車速度：50 km/h；

橋面寬度：0.5(護(hù)欄)+3.5 m(人行道)+4.5 m(非機(jī)動車道)+11.5(行車道)+11.5(行車道)+4.5 m(非機(jī)動車道)+3.5 m(人行道)+0.5 m(護(hù)欄)=40 m；

設(shè)計荷載：城-A級，人行道人群荷載3.5 kN/m2；

地震動峰值加速度：0.12 g。

3計算程序及驗算荷載

該橋采用MIDAS進(jìn)行驗算，驗算時橋梁離散為190個單元，187個節(jié)點。

每個標(biāo)準(zhǔn)梁段的施工過程分為三個階段：(1)移動掛籃到要澆筑的梁段位置；(2)澆筑梁段混凝土；(3)張拉梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力。計算共劃分為17個施工階段和1個運(yùn)營階段。計算中各種荷載取值如下。

①恒載。

混凝土容重：25 kN/m3，二期恒載的線荷載：115.0 kN/m。

②活載。

設(shè)計荷載：城-A級，人群荷載為3.5 kN/m2。

③溫度。

整體升溫按34 ℃計，整體降溫按3 ℃計，合攏溫度取14 ℃。橋面板日照溫差按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)4.3.10內(nèi)插取值。

④基礎(chǔ)沉降。

0#、7#墩按1.2 cm，1#、6#墩按1.7 cm，2#、5#墩按2.3 cm，3#、4#墩按2.5 cm考慮。

⑤施工臨時荷載。

掛籃重量按164.2 t計，跨中合攏吊架重量按27 t計。

4結(jié)構(gòu)分析

4.1施工階段分析

根據(jù)計算結(jié)果，主梁在施工階段最大法向壓應(yīng)力為10.7 MPa，發(fā)生在施工階段10#梁段施工時0#塊梁頂處，截面下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

4.2運(yùn)營階段分析

(1)荷載組合。

組合1 ：恒載+基礎(chǔ)沉降

組合2 ：組合1+車道荷載+人群荷載

組合3 ：組合1+整體升溫+正溫度梯度

組合4 ：組合1+整體升溫+負(fù)溫度梯度

組合5 ：組合1+整體降溫+正溫度梯度

組合6 ：組合1+整體降溫+負(fù)溫度梯度

組合7 ：組合3+車道荷載+人群荷載

組合8 ：組合4+車道荷載+人群荷載

組合9 ：組合5+車道荷載+人群荷載

組合10 ：組合6+車道荷載+人群荷載

(注：恒載包括：結(jié)構(gòu)重力+預(yù)加應(yīng)力+混凝土收縮徐變等)

(2)持久狀況承載能力極限狀態(tài)承載力驗算。

主梁的抗彎、抗剪計算如表1、表2所示。

表1　主梁各控制截面抗彎強(qiáng)度

續(xù)表1

表2　主梁各控制截面抗剪強(qiáng)度

驗算結(jié)果表明，主梁各控制截面抗彎、抗剪強(qiáng)度均滿足設(shè)計要求。

(3) 持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂性及變形驗算

中跨跨中長期撓度值，在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后，最大值為5.5 cm，小于規(guī)范允許值L/600=12.5 cm，主梁變形滿足規(guī)范要求。

計算結(jié)果表明，正常使用極限狀態(tài)最小法向壓應(yīng)力為0.06 MPa，不出現(xiàn)法向拉應(yīng)力。最大主拉應(yīng)力為0.9 MPa，滿足規(guī)范要求。

(4)持久狀況預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)力驗算

通過對持久狀況預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)力驗算，結(jié)果表明，持久狀況構(gòu)件應(yīng)力最大法向壓應(yīng)力為15.7 MPa，小于容許法向壓應(yīng)力16.2 MPa。最大主壓應(yīng)力為16.4 MPa，小于容許主壓壓應(yīng)力19.44 MPa，滿足規(guī)范要求。

5計算分析結(jié)論

通過上述計算分析：該橋在主梁施工過程中，結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求；正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下的各種組合工況均滿足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(JTG D62-2004). 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(JTG D60-2015). 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2015.

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(CJJ11-2011). 城市橋梁設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

Structural analysis of variable cross-section continual beam bridge during its construction and service stage

ZHANG Dong-dong，CHEN Yuan-yuan，CAO Feng

(CCCC Second Highway Engineering Co.,Ltd.，Xi′an，Shanxi 710065，China)

Abstract:This paper analyzes the structure stress of variable cross-section continual beam bridge during its construction and service stage using MIADS，summarize the bearing mode of these stage for this kind of brige , to provide reference for similar bridge construction.

Keywords:variable cross-section；continual beam；structural analysis

中圖分類號：U445.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0085-02

作者簡介：張東東(1983-)，男，碩士研究生，工程師，從事公路項目橋梁設(shè)計研究；陳圓圓(1983-)，女，碩士研究生，工程師，從事公路項目橋梁設(shè)計研究；曹峰(1982-)，男，碩士研究生，工程師，從事公路項目試驗檢測，施工監(jiān)控、監(jiān)測等工作。

收稿日期：2016-01-05