李玲玲，李 健

(四川科技職業(yè)學(xué)院 四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司，成都 611745)

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橋梁工程

橋上制梁情況下臺座縱向布置形式研究

李玲玲，李 健

(四川科技職業(yè)學(xué)院 四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司，成都 611745)

針對蘭州至?？诟咚俟芬Χ?甘川界)至廣元段第10合同段大橋現(xiàn)澆T梁形成橋上預(yù)制場臺座的布置形式，總結(jié)出在30 m簡支T型梁橋上預(yù)制30 mT梁臺座的合理布置形式及注意事項，對相似工程項目的建設(shè)將有積極的借鑒作用，為施工提供參考依據(jù)。

橋梁工程；橋上制梁；臺座縱向布置；工況劃分；受力分析

1 工程概況

由于G10標(biāo)段地勢陡峭、地形狹窄，橋下和橋側(cè)布置預(yù)制場的難度極大，因此，施工方擬利用賀1#橋與賀2#橋之間的70 m長度分幅路基、楊家?guī)X橋與藥鋪頭橋之間的80 m長度分幅路基、藥鋪頭橋與趙家?guī)r橋之間的190 m長度整幅路基分設(shè)1#、2#、3#三處預(yù)制場。

現(xiàn)在結(jié)合1#預(yù)制場狀況分析，在30 m工具梁上預(yù)制30 mT梁，生產(chǎn)的T梁先安裝在賀1#橋上，再澆筑濕接縫混凝土和橋面鋪裝混凝土，然后在已架設(shè)的橋面上布置預(yù)制底座，預(yù)制T梁。當(dāng)預(yù)制梁端部布置在橫隔梁間時，對橋面板的驗算通不過，因此這里只考慮布置在橫隔梁上的情況，充分利用橫隔梁增加截面橫向剛度，限制畸變應(yīng)力，調(diào)節(jié)與傳遞剪力和扭矩，改善主梁的受力特性。

2 計算工況

橋上制梁的整個施工過程大致分為兩個階段：澆筑養(yǎng)護(hù)階段、存梁階段。存梁階段按照是否在運梁及起吊又可分為：運梁階段和起吊階段。故對以上四種臺座布置形式分別取三個工況進(jìn)行分析，每個工況都取最不利荷載作用。

(1)工況1(主梁養(yǎng)護(hù)階段)

荷載：5 T龍門吊偏載(移動)、80T龍門吊空載(移動)、30 m運梁車(移動)。各荷載類型及取值大小見表1。

(2)工況2(張拉起拱階段)

該工況對應(yīng)主梁張拉起拱階段。此時，30 mT梁張拉起拱后，梁體自重由梁端起拱點以集中力的形式傳遞到已架設(shè)橋跨的主梁上。運梁車及龍門吊的荷載情況同工況1。

(3)工況3(起吊階段)

此時，一片30 mT梁張拉起拱后仍然置于臺座上，其自重仍有由梁端起拱點以集中力的形式傳遞到已架設(shè)橋跨的主梁上；另一片T梁由80 T龍門吊起吊，梁體重量由龍門吊傳遞到橋跨上。

荷載：5 T龍門吊偏載(移動)、80 T龍門吊偏載(固定)、30 m運梁車空載(移動)。各荷載類型及取值大小見表1。

表1 荷載類型及取值

3 計算模型

采用Midas/Civil建立有限元模型進(jìn)行分析，主梁及橫隔板均采用梁單元，并采用施工階段模擬實際施工中先預(yù)制后架設(shè)的施工過程。模型共有292個單元，269個節(jié)點。主梁采用C50混凝土，鋼束采用GB/T5224-2003φs15.2 mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線，其抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力σcon=1 395 MPa，普通鋼筋采用HRB335及R235。

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梁場在制梁期間屬于短暫狀態(tài)，據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTG D60-2004(以下簡稱“通規(guī)”)第1.0.8條規(guī)定：在該狀態(tài)下僅作承載力極限狀態(tài)設(shè)計，必要時才做正常使用狀態(tài)設(shè)計。本次驗算對主梁及橫隔板利用midas的驗算功能，對主梁及橫隔板按承載力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)進(jìn)行驗算。驗算過程中注意的事項有：

(1)施工期間屬于短暫狀況，設(shè)計安全等級：二級。

(2)Ⅱ類抗裂驗算環(huán)境。

(3)按A預(yù)應(yīng)力構(gòu)件計算。

(4)按照《通規(guī)》計入溫度梯度效應(yīng)。

(5)除注明外，橋面鋪裝僅計入自重未參與結(jié)構(gòu)受力。

(6)除注明外，移動荷載未計入沖擊效應(yīng)。

(7)由于壓應(yīng)力驗算通常均能滿足要求，本次計算不做考慮。

使用midas自動生成的混凝土各種荷載組合，對主梁及橫隔板進(jìn)行驗算。

4 計算結(jié)果

4.1 同種布置形式在不同工況下

簡支梁橋主要以受彎為主，故以彎矩為控制內(nèi)力?？紤]龍門吊偏載，在不同布置情況，圖1分別列出了三工況下每片梁的跨中彎矩。

圖1 跨中彎矩對比

臺座布置形式1：對應(yīng)上圖(a)，對比三種工況，從圖中可以看出此種布置形式在澆筑養(yǎng)護(hù)階段工具梁的跨中彎矩最大，由此可以得出布置形式1在澆筑養(yǎng)護(hù)階段最不利。故在澆筑養(yǎng)護(hù)工況下對工具梁進(jìn)行驗算。同理由圖(b)～(d)可知，臺座布置形式2在澆筑階段最不利，臺座布置形式3在張拉起拱階段最不利，臺座布置形式4在張拉起拱階段最不利。

從上圖可以得出：同一種布置情況，不同工況下產(chǎn)生的內(nèi)力有很大差別，且每種布置情況下的控制工況也不同，在第4種布置形式下，跨中彎矩最大。當(dāng)居中式布置時，澆筑階段起控制作用，隨著臺座端頭往跨中移動時，張拉起拱工況起控制作用。初步估計在張拉起拱階段，臺座端頭的集中力較靠近跨中，在跨中截面產(chǎn)生很大的彎矩，對主梁的受力不利。

4.2 不同布置形式在最不利工況下

(1)分析臺座的布置形式對工具梁變形的影響。

不考慮工具梁自重產(chǎn)生的變形，同時不考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，對比不同臺座布置情況最不利工況下工具梁各控制截面的撓度值，見圖2。

圖2 撓度對比

由圖5可以看出，當(dāng)臺座的端頭在0L～1L/3處時，對比布置1與布置2，即澆筑養(yǎng)護(hù)階段兩種布置情況下跨中撓度值變化不大，相差8%，同時對比布置2和布置3，即張拉起拱階段和澆筑養(yǎng)護(hù)階段產(chǎn)生的跨中位移變化不大，相差7%，說明臺座端頭置于這個范圍內(nèi)時，不同工況下的跨中撓度相差不大；當(dāng)臺座的端頭置于1L/3～1L/2處時，對比布置3和布置4，即同為張拉起拱階段，跨中最大撓度值相差40%，說明臺座置于這個范圍內(nèi)時，跨中撓度變化顯著。

(2)對比四種布置情況，各片梁在最不利工況下控制截面的彎矩，如圖3所示。

圖3 跨中彎矩對比

從圖3中可以看出，跨中彎矩和撓度的變化規(guī)律一致。在第4種布置形式下，即臺座的端頭在1/2跨長和1/3跨長處時，M與md的比值達(dá)到最大(最大值約為2)，這表明制梁施工過程中對工具梁產(chǎn)生的最大短期荷載內(nèi)力效應(yīng)約等于工具梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)。

(3)下圖給出了不同布置情況下邊梁的底緣拉應(yīng)力圖。圖4列出左支座梁截面、L/6截面、L/4截面、2L/6截面、L/2截面、4L/6截面、3L/4截面、5L/6截面以及右支座截面(以上各個控制截面對應(yīng)模型上的節(jié)點號為1～9)彎矩值。

圖4 1#梁各控制截面底緣拉應(yīng)力圖

上圖5可以看出，布置形式1與2在澆筑養(yǎng)護(hù)階段拉應(yīng)力很接近，說明同一種工況，不同布置情況下，底緣拉應(yīng)力值變化不大。布置3情況下底緣拉應(yīng)力變化幅度較大，即張拉(預(yù)制梁集中力)位置越靠近跨中越不利，且支座處的拉應(yīng)力相比其他情況下偏大。左支座處的拉應(yīng)力大于右支座處的拉應(yīng)力，可能與支座的類型有關(guān)。梁底的最大拉應(yīng)力不是發(fā)生在跨中。

分別對各布置情況下最不利工況進(jìn)行驗算，僅列出驗算通不過的內(nèi)容，見表2。

表2 使用階段正截面抗裂驗算

注：表中應(yīng)力以壓為“+”，以拉為“-”。

對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)小于等于0.7ftk=1.855 MPa。作用荷載長期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)小于等于0 MPa。

從表2中可以得出：邊梁支座處的梁截面正截面抗裂驗算通不過，且第四種布置情況下，梁底的拉應(yīng)力最大，對支座處主梁單元應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固。

5 結(jié) 論

(1)簡支梁橋主要以受彎為主，故以彎矩為控制內(nèi)力，布置形式4受力最不利，即臺座端頭布置在跨中時，三種工況下對工具梁受力、變形和剛度都不利。建議盡量拉大臺座的縱向間距，便于主梁受力和施工操作的方便。

(2)臺座端頭縱向布置時應(yīng)布置在0L/4～L/4(L工具梁跨長)范圍內(nèi)。梁底的最大拉應(yīng)力不是發(fā)生在跨中，工具梁受預(yù)制梁的影響很大，所以縱向布置在一跨梁上時也要盡量對稱(考慮到線型)，可以按圖4進(jìn)行布置。

(3)對于以上四種布置形式，支座處主梁正截面抗裂驗算通不過，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。

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2016-04-15

李玲玲(1984-)，女，助教，研究方向：橋梁工程。

四川省交通運輸廳科技項目。

TU997

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1008-3383(2016)11-0072-02