何 利 康 玲 李 勝

(1.四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司，四川 成都 610041； 2.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610041； 3.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

1 概述

連續(xù)剛構(gòu)在成橋后屬于多次超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的結(jié)構(gòu)縱向位移將在墩底產(chǎn)生較大的次彎矩，此外，施工中的體系轉(zhuǎn)換等也會使墩底產(chǎn)生較大的附加彎矩，且橋墩剛度越大、主梁跨度越大，次彎矩和附加彎矩越大[1-3]。為減小結(jié)構(gòu)超靜定引起的彎矩，一般采用頂推工藝[4,5]，即通過對合龍段梁端施加水平預(yù)頂力使橋墩反向預(yù)偏，以消除附加彎矩及部分成橋次內(nèi)力，合龍頂推力的大小需要通過計算確定。

2 工程背景

江津(渝黔界)經(jīng)習(xí)水至古藺(黔川界)高速公路官渡河特大橋主橋采用(100+190+100)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單箱單室截面三向預(yù)應(yīng)力體系。主墩采用變截面空心墩，墩高123 m，縱橋向?qū)?0 m，橫橋向由墩頂6.7 m向下按80∶1的坡比變化。墩身上端與箱梁0號節(jié)段固結(jié)，下端與承臺固結(jié)，結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。本橋采用懸臂澆筑法施工，先在托架上澆筑0號梁段，再采用掛籃懸臂澆筑懸臂梁段，而后依次進(jìn)行邊跨、中跨合龍。

3 合龍頂推力研究

3.1 計算工況

本橋的橋墩較高，抗推剛度較低，由結(jié)構(gòu)超靜定引起的次內(nèi)力減小，因此本橋頂推力的設(shè)計計算分別采用以下兩種工況進(jìn)行對比分析[6]：

工況Ⅰ：中跨合龍前在合龍口向外施加1 500 kN頂推力；

工況Ⅱ：不施加頂推力。

3.2 作用效應(yīng)對比

結(jié)構(gòu)分析采用MIDAS CIVIL有限元計算軟件。按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》進(jìn)行短期和長期效應(yīng)組合。考慮均勻溫度和梯度溫度同時作用為結(jié)構(gòu)最不利狀態(tài)，效應(yīng)組合定為恒載+收縮徐變+降溫+汽車(降溫組合)和恒載+收縮徐變+升溫+汽車(升溫組合)。

3.2.1工況Ⅰ、工況Ⅱ墩身內(nèi)力的對比

成橋狀態(tài)，工況Ⅰ、工況Ⅱ橋墩控制截面在不同荷載作用時短期、長期效應(yīng)組合下的彎矩分別見表1，表2，橋墩在長期效應(yīng)組合時墩底彎矩包絡(luò)見圖2，圖3。

表1 工況Ⅰ成橋狀態(tài)下墩身控制截面彎矩

表2 工況Ⅱ成橋狀態(tài)下墩身控制截面彎矩

由表1,表2可知：

1)將合龍溫度控制在合理范圍，成橋后均勻升溫和降溫絕對值基本一致，均勻溫度產(chǎn)生的墩底彎矩大小幾乎相等方向相反。

2)恒載作用下橋墩的效應(yīng)最大，頂推力的施加，只影響恒載作用引起的附加內(nèi)力，對其他作用次內(nèi)力并無影響。

3)不施加頂推力，墩底彎矩由190 251 kN·m減少到59 347 kN·m，墩底彎矩絕對值的差值比施加頂推力時更小。

由圖2，圖3可知：

1)成橋階段墩底靠近跨中一側(cè)受拉，作用組合彎矩方向與頂推作用彎矩方向一致，頂推1 500 kN合龍不利于橋墩受力。

2)取消頂推力后橋墩整體彎矩比頂推合龍時小，且墩底正負(fù)彎矩大小基本一致，截面可采用對稱配筋，有效提高截面利用率，不施加頂推力合龍更為合理。

3.2.2工況Ⅰ、工況Ⅱ墩身變形的對比成橋狀態(tài)，工況Ⅰ、工況Ⅱ墩身控制截面變形在不同荷載作用時短期、長期效應(yīng)組合的響應(yīng)分別如表3，表4所示。

表3 工況Ⅰ成橋狀態(tài)下墩身控制截面位移

表4 工況Ⅱ成橋狀態(tài)下墩身控制截面位移

由表3，表4可知：墩頂位移的規(guī)律與墩底彎矩類似，不施加頂推力時墩頂位移絕對值的差值比施加頂推力時更小。

4 結(jié)語

通過上述分析，對于官渡河特大橋，按正常懸臂澆筑采用不頂推合龍，橋墩整體彎矩比頂推合龍時小，且墩底正負(fù)彎矩大小基本一致，截面可采用對稱配筋，有效提高截面利用率，不施加頂推力合龍更為合理。對于類似的三跨連續(xù)剛構(gòu)，如果墩高較高，橋墩抗推剛度低，不頂推合龍后結(jié)構(gòu)也能到達(dá)合理的成橋狀態(tài)時，也可采用中跨不頂推合龍方案。