蘆 欣

（新疆交投建設(shè)管理有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

引言

波形鋼腹板PC 組合箱梁是一種采用波形鋼腹板替代混凝土腹板的新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，避免了腹板應(yīng)用剪應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致開(kāi)裂的問(wèn)題，同時(shí)減輕了主梁的自重。因腹板采用波形鋼替代，使得原布置在腹板上的預(yù)應(yīng)力束采用體外布置，便于橋梁的維修，因此該類(lèi)型的橋梁比傳統(tǒng)混凝土PC 梁橋成本低［1-4］。

波形鋼腹板橋在國(guó)外使用較多，近幾年國(guó)內(nèi)也開(kāi)始使用，但多數(shù)為單箱單室的主梁，對(duì)于單箱雙室甚至多室的施工控制及研究涉及較少，后者比前者多了一個(gè)或多個(gè)波形鋼腹板，使得兩者的橫向受力和施工控制有所不同［5-6］。

1 工程概況

南照跨堤大橋是南照淮河公路大橋105 國(guó)道跨越淮河的一座重要橋梁，主梁采用變截面波紋鋼腹板單箱雙室連續(xù)箱梁，跨徑組合為38 m +68 m +38 m，橋面布置為2×（0.50 m（防撞護(hù)欄）+9.75 m（行車(chē)道））=20.50 m。中支點(diǎn)梁高4.2 m，底板厚度0.50 m；跨中梁高1.7 m，頂、底板厚度0.3 m，梁高及底板厚度按2 次拋物線過(guò)渡；混凝土采用C50；波紋鋼腹板采用Q345D，型號(hào)采用1 600 型，厚度采用14 mm、22 mm、20 mm、18 mm 和16 mm 五種型號(hào)。參數(shù)見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁縱向布置（m）

上部結(jié)構(gòu)共劃分11 個(gè)節(jié)段，0#塊節(jié)段長(zhǎng)度7.2 m，1#塊～9#塊節(jié)段長(zhǎng)度3.2 m，11#塊節(jié)段長(zhǎng)度2.3 m，合攏段長(zhǎng)度3.2 m。引橋墩頂梁高為4.2 m，跨中梁高為1.7 m。

2 有限元分析

利用橋梁專(zhuān)用有限元計(jì)算分析軟件Midas Civil建立南照跨堤連續(xù)梁橋有限元模型，主梁采用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，全橋共劃分為56 個(gè)單元，57 個(gè)節(jié)點(diǎn)，有限元模型見(jiàn)圖2。

施工階段的有限元分析，主要是針對(duì)施工方案定的每個(gè)節(jié)段進(jìn)行應(yīng)力、內(nèi)力和撓度驗(yàn)算，看是否滿足《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》（JTC 3362—2018）要求。

圖2 橋梁施工階段劃分

通過(guò)計(jì)算可得，最大懸臂施工階段截面最大壓應(yīng)力為10.80 MPa，小于18.76 MPa；最大拉應(yīng)力為0.31 MPa，小于限值1.68 MPa；截面最大壓應(yīng)力為11.10 MPa，小于18.76 MPa。因此，橋梁在施工過(guò)程中滿足安全性要求。

3 懸臂施工關(guān)鍵技術(shù)控制

3.1 波形鋼腹板定位控制

3.1.1 波形鋼腹板定位測(cè)點(diǎn)布置

圖3 波形鋼腹板定位測(cè)點(diǎn)布置

波形鋼腹板定位是否準(zhǔn)確，直接影響到腹板受力，因此腹板定位不僅要測(cè)量縱橫向坐標(biāo)，還要測(cè)量豎向坐標(biāo)，準(zhǔn)確掌握腹板的空間狀態(tài)。根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每個(gè)單側(cè)塊段測(cè)量P1～P9 點(diǎn)，其中P1～P6為頂面測(cè)點(diǎn)，P7～P9 為底面測(cè)點(diǎn)。H 為波形鋼的高度，h 為P7～P12 距離腹板底的高度，波形鋼腹板定位測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3。

3.1.2 結(jié)果分析

波形鋼腹板的定位為x，y 和z 的實(shí)測(cè)坐標(biāo)值與理論值的偏差程度，分別對(duì)應(yīng)波形鋼腹板的平面定位和高程定位。

波形鋼腹板的高程主要取決于中腹板前后兩點(diǎn)的高程，即P2 和P5 的高程，因此本文選取該兩點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行對(duì)比，以控制波形鋼腹板的高程。實(shí)例中波形鋼腹板橋?yàn)槿纾瑢?duì)應(yīng)有65#和66#主墩，65#墩左右側(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 鋼腹板測(cè)點(diǎn)高程對(duì)比

在施工階段，隨著每個(gè)節(jié)段的安裝，前后兩個(gè)節(jié)段的平面點(diǎn)將重合，如果兩點(diǎn)不重復(fù)，則將使主梁產(chǎn)生次內(nèi)力。65#墩左右節(jié)段安裝數(shù)據(jù)對(duì)比分析見(jiàn)圖5。

圖5 鋼腹板測(cè)點(diǎn)平面定位對(duì)比

（1）由圖4 可知，P2 和P5 測(cè)點(diǎn)理論的高程與實(shí)測(cè)值吻合度較好，最大誤差僅為12 mm，且整體的線形接近拋物線線形。（2）由圖5 可知，在主梁上的9 個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)控下，波形鋼腹板的平面定位的理論值與實(shí)測(cè)值誤差較小，最大誤差僅為10 mm，且同一個(gè)前后重復(fù)的測(cè)點(diǎn)在平面上銜接較好，各前后測(cè)點(diǎn)呈線性排列。波形鋼腹板的安裝定位在每個(gè)斷面9 個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)控下，滿足施工精度要求。

3.2 合龍前后主梁線形控制

3.2.1 合龍測(cè)點(diǎn)布置及過(guò)程

合龍段的高程控制是橋梁成橋線形控制的關(guān)鍵，也是調(diào)控的最后一步，對(duì)成橋后的線形和應(yīng)力都會(huì)產(chǎn)生影響。因此，對(duì)于合龍段的施工需要精確控制。為了保證橋梁高程符合要求，在主梁的頂板和底板分別布置了5 個(gè)和3 個(gè)變形測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖6。

圖6 變形測(cè)點(diǎn)立面布置（cm）

3.2.2 結(jié)果分析

（1）對(duì)合龍前懸臂階段的主梁高程進(jìn)行對(duì)比分析。監(jiān)控主梁高程，使得主梁的實(shí)際高程與理論值的誤差在可接受范圍內(nèi)，施工階段各主梁的高程，最終會(huì)影響成橋后主梁線形。（2）對(duì)成橋高程進(jìn)行控制。主梁設(shè)計(jì)高程加上預(yù)拱度值構(gòu)成理論成橋高程，分析與實(shí)際成橋高程的偏差。懸臂階段的主梁高程，僅列出65#墩左右階段的對(duì)比數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖7、圖8。

圖7 懸臂階段主梁高程

圖8 成橋高程對(duì)比

可以看出：（1）懸臂施工階段，主梁實(shí)測(cè)高程與理論值較為吻合，高程最大偏差為20 mm，在±20 mm以內(nèi)，符合規(guī)范要求；相鄰節(jié)段高差在10 mm以內(nèi)，符合規(guī)范要求。（2）主梁合龍后，上部結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)線形與理論線形趨勢(shì)一致，且合攏高差6 mm，小于20 mm，符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（TTG/TF50—2011）要求。

3.3 主梁應(yīng)力控制

需要對(duì)每個(gè)節(jié)段進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，并在關(guān)鍵的控制截面布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，保證整個(gè)施工過(guò)程，各節(jié)段和關(guān)鍵控制截面的應(yīng)力值不超限。

3.3.1 主橋測(cè)點(diǎn)布置

橋梁上部結(jié)構(gòu)總共布置7 個(gè)應(yīng)力測(cè)試截面。分別為主跨的L/2 截面、L/4 截面、箱梁根部截面、邊跨L/2 截面、L/4 截面。其中B 和E 截面為主梁根部截面；A、D 和G 截面為主梁跨中截面；C 和F 截面為L(zhǎng)/4 截面。主梁根部截面及跨中截面布置6 個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，其中頂板3 個(gè)，底板3 個(gè)；四分點(diǎn)截面共布置9 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中頂板3 個(gè)，底板3 個(gè)，腹板3 個(gè)。測(cè)試斷面布置見(jiàn)圖9。

圖9 截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置（支點(diǎn)截面）

3.3.2 結(jié)果分析

為了監(jiān)控施工階段和成橋后，各關(guān)鍵截面的應(yīng)力是否超限，現(xiàn)選取B、C 和D 截面進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。施工階段B 截面頂板應(yīng)力、C 截面腹板應(yīng)力和D 截面合龍后主梁應(yīng)力數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖10。

圖10 各截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比

（1）對(duì)于B 截面，即65#墩墩頂位置處，其下緣實(shí)測(cè)應(yīng)力值均大于理論值，為壓應(yīng)力，壓應(yīng)力值遠(yuǎn)小于規(guī)范值。（2）對(duì)于C 截面，即L/4 截面，豎向應(yīng)力與其他兩個(gè)方向應(yīng)力的趨勢(shì)存在明顯的區(qū)別。隨著施工的進(jìn)行，豎向應(yīng)力越來(lái)越大，而其余兩者則趨于穩(wěn)定，說(shuō)明波形鋼腹板主要承受豎向剪力。（3）對(duì)于跨中D 截面，在主跨合龍并張拉體外預(yù)應(yīng)力后，該截面各處的實(shí)測(cè)應(yīng)力均大于理論值，且兩者趨勢(shì)相同。由此可知，懸臂施工節(jié)段和合攏后，應(yīng)力狀態(tài)滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)與有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知：（1）波形鋼腹板的高程最大誤差僅為12 mm，平面縱橫誤差為10 mm，滿足施工精度要求。（2）懸臂施工階段，各節(jié)段的高程誤差均小于10 mm；合龍后，成橋線形與理論成橋線形吻合度較好，且兩者最大誤差為6 mm，均滿足規(guī)范要求。（3）在施工階段，各節(jié)段和關(guān)鍵截面的應(yīng)力值均滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50—2011）要求。