陳寧凱

(廣州誠安路橋檢測有限公司，廣州 510420)

0 引言

隨著我國機(jī)動(dòng)車保有量的不斷攀升，部分公路通行能力已不能滿足交通量的快速增長，為了解決這一問題，通常會(huì)對線路上的道路及橋梁進(jìn)行拓寬升級，提高公路通行能力。在橋梁拼寬施工過程中，由于施工現(xiàn)場的限制，無法使用架橋機(jī)等施工設(shè)備，通常需占用舊橋橋面進(jìn)行梁體吊裝施工。舊橋需要承受運(yùn)梁車、汽車吊等較大的施工荷載，這些短期施工荷載與舊橋設(shè)計(jì)中考慮的荷載組合可能存在較大偏差，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些偏差，對橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受力不良、混凝土出現(xiàn)裂縫等問題，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營埋下隱患。

本文通過有限元軟件對廣河高速公路拼寬橋架梁期間舊橋進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合吊裝架梁期間施工監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行分析，得出了一些結(jié)論，為后續(xù)依托舊橋的吊裝架梁施工及監(jiān)控提供參考。

1 工程概況

廣河高速公路拼寬橋?yàn)榇簫徎ネㄖ骶€橋的拼寬橋梁，該橋2012年1月竣工通車?，F(xiàn)有橋梁上構(gòu)為25m、30m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁，下構(gòu)為柱式墩、樁基礎(chǔ)。拼寬橋梁分別在左右幅外側(cè)拼寬，拼寬寬度為3.25～22.35m。拼寬部分橋梁的跨徑組合同舊橋，左幅拼寬橋跨徑為14×25m+22×30m，右幅拼寬橋跨徑為8×25m+25×30m+6×25m。拼寬橋除左幅第二聯(lián)、第九聯(lián)，右幅第三聯(lián)、第十聯(lián)采用現(xiàn)澆箱梁外，其余聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用和舊橋相同的先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、樁基礎(chǔ)。

因廣河高速公路拼寬橋1片梁跨(左幅32～36跨，右幅37～44跨)拼寬寬度3.25m，蓋梁上不足以設(shè)支腿讓架橋機(jī)縱梁到位，故需選用吊車在老橋上吊裝1片梁的方案進(jìn)行安裝。架設(shè)過程中，舊橋所承受的載重較大(2臺最大吊裝重量為130t的汽車吊以及需架設(shè)梁的重量74.36t)，為確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全，在架梁過程中，對舊橋的變形和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控。

2 有限元分析

吊機(jī)就位前，原廣河高速公路封閉外側(cè)一個(gè)行車道與應(yīng)急車道，預(yù)留一個(gè)行車道與超車道通車。汽車吊就位后車頭對車頭?？吭诙丈w梁處，車身邊緣距護(hù)欄內(nèi)側(cè)4.96m，外支腿支墊鋼板中心距護(hù)欄內(nèi)側(cè)1.65m，根據(jù)實(shí)際吊梁施工過程中起吊、擺正、吊裝就位三個(gè)工序，分為三個(gè)典型工況，其吊裝示意圖如圖1所示。其計(jì)算參數(shù)見表1，支點(diǎn)反力計(jì)算結(jié)果見表2。

圖1 梁板起吊

表2 各工況下支點(diǎn)反力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)老橋的竣工圖，廣河高速公路春崗互通主線橋左半幅32#～36#孔上部結(jié)構(gòu)為5×25m(一聯(lián))先簡后橋面連續(xù)小箱梁，橫向布置7片小箱梁，編號從右至左進(jìn)行編號。取最寬處橋?qū)?3.159m作為該聯(lián)橋?qū)挘》戳^大的中跨梁作為吊裝平臺。采用Midas civil梁格建模，計(jì)入鋪裝、護(hù)欄等二期荷載，共計(jì)459個(gè)節(jié)點(diǎn)，666個(gè)梁單元，模型采用梁格法計(jì)算，虛擬橫梁釋放梁端約束模擬鉸接縫。荷載及系數(shù)取值見表3，模型如圖2所示。

表3 荷載及系數(shù)取值

圖2 拼寬橋舊橋Midas civil模型

3 實(shí)測數(shù)據(jù)與理論分析

為了得到該橋箱梁及蓋梁關(guān)鍵截面在三個(gè)典型工況下的應(yīng)力及變形情況，采用全站儀和應(yīng)變片進(jìn)行吊裝施工過程中的舊橋變形及應(yīng)變監(jiān)控量測。

(1)經(jīng)模型計(jì)算，1#～6#梁抗彎承載力安全度較高，最大彎矩出現(xiàn)在外側(cè)7#邊梁(吊機(jī)支點(diǎn)R2、R4作用梁)，故僅在最外側(cè)小箱梁(7#梁)汽車吊支點(diǎn)位置下緣布設(shè)兩條應(yīng)變片，應(yīng)變片軸向平行于梁體軸向。梁體位移監(jiān)測縱向布置同應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)，橫向布置于梁體中部。

(2)蓋梁及樁基承載力經(jīng)計(jì)算存在較大的富余量，故本次未對蓋梁及墩柱進(jìn)行監(jiān)測。

梁體縱向測點(diǎn)布置如圖3所示。左幅32#孔～36#孔各工況下應(yīng)變及變形監(jiān)測結(jié)果見表4和表5。

圖3 32#～36#孔測點(diǎn)布置(單位：cm)

表4 左幅32#孔～36#孔各工況下應(yīng)變結(jié)果

表5 左幅32#孔～36#孔各工況下各工況下?lián)隙冉Y(jié)果

廣河高速公路拼寬橋左幅32#～36#跨架梁占道施工期間監(jiān)控過程中吊車支點(diǎn)邊梁截面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.19～0.44，撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.21～0.38。梁體的撓度及應(yīng)變均未超過計(jì)算值，監(jiān)測過程中也未發(fā)現(xiàn)舊橋混凝土開裂等情況，結(jié)構(gòu)工作正常。

4 結(jié)語

(1)在吊裝小箱梁施工過程中，舊橋梁體在不同工況下的應(yīng)變及撓度均處于較低水平，老橋結(jié)構(gòu)受力較為合理，結(jié)構(gòu)基本安全，依托老橋的吊裝施工方案可行。

(2)在模型計(jì)算中，將吊車的作用荷載作為集中力來處理。實(shí)際上在架梁吊裝期間，在吊車支點(diǎn)底部加設(shè)鋼板墊塊，作用的荷載是分布在一定區(qū)域內(nèi)的分布荷載，且舊橋橋面鋪裝及調(diào)平層對吊車作用的荷載起到了較大的分散作用，使荷載在橫向上分布更加均勻，梁體應(yīng)變及撓度校驗(yàn)系數(shù)處于較低水平。

(3)采用橋梁結(jié)構(gòu)工程有限元分析軟件Midas civil，對結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行仿真分析，結(jié)合施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，對控制截面應(yīng)力實(shí)測值和計(jì)算值進(jìn)行比較，為依托老橋的吊裝施工提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。