丁振亞，王占魯

中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290

為了提高橋梁建筑質(zhì)量，我國(guó)研究機(jī)構(gòu)推出了連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁。該結(jié)構(gòu)橋梁不僅繼承了“T”形剛構(gòu)橋的優(yōu)勢(shì)，即受力點(diǎn)分布均勻，而且承接了連續(xù)梁橋的抗彎能力。由此看來(lái)，這種新型橋梁結(jié)構(gòu)具有良好的負(fù)彎矩能力。考慮到連續(xù)剛構(gòu)橋項(xiàng)目施工容易受多因素影響，為了確定最佳施工方案，文章選取橋墩受力和橋主梁受力作為測(cè)試指標(biāo)展開(kāi)影響試驗(yàn)研究。

1 工程簡(jiǎn)介

文章以某橋梁建設(shè)工程為例，通過(guò)設(shè)計(jì)三種不同的施工方案展開(kāi)測(cè)試分析。該工程采用連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)方案施工，主要分為三部分，即S1 聯(lián)、S2 聯(lián)、S3 聯(lián)。其中，S1聯(lián)布設(shè)4 個(gè)橋墩，間距為26m；S2 聯(lián)分為3 部分，左側(cè)和右側(cè)對(duì)稱，布設(shè)2 個(gè)橋墩，兩者間距為60m，左側(cè)和右側(cè)分別預(yù)留38.5m，分別與S1 聯(lián)和S3 聯(lián)橋面連接；S3 聯(lián)與S1聯(lián)對(duì)稱，布設(shè)4 個(gè)橋墩，間距為26m。橫橋?qū)挾葹?1m，選取單箱3 室截面方法作為橋梁的橫斷面。為了加固橋梁，在引橋和主橋位置均采取滿堂支架現(xiàn)澆處理。

2 施工設(shè)計(jì)方案

為了挖掘一種高質(zhì)量連續(xù)剛構(gòu)橋施工設(shè)計(jì)方案，文章設(shè)置了三種施工設(shè)計(jì)方案，對(duì)比這三種施工設(shè)計(jì)方案的橋梁及橋墩穩(wěn)定性，從中選取一種最佳施工方案，將其作為連續(xù)剛構(gòu)橋施工參考依據(jù)。施工設(shè)計(jì)方案一如圖1 所示。

圖1 施工設(shè)計(jì)方案一（單位：m）

施工設(shè)計(jì)方案一：該施工方案選取主橋邊跨位置作為施工縫，沿著施工方向測(cè)量26m，布設(shè)1 個(gè)橋墩，左右兩側(cè)施工對(duì)稱。其中，中跨長(zhǎng)度為65m，在邊跨13m 處布設(shè)施工縫。

施工設(shè)計(jì)方案二：在施工方案一基礎(chǔ)上，對(duì)施工縫的位置進(jìn)行了調(diào)整，從邊跨處移動(dòng)到中跨處。具體設(shè)計(jì)：在主橋中跨位置布設(shè)施工縫，完成滿堂支架現(xiàn)澆工藝施工，并在接縫處設(shè)置臨時(shí)支點(diǎn)，左右橋梁施工工藝對(duì)稱。其中，中跨總長(zhǎng)度為68m，沿著施工反方向在其左側(cè)和右側(cè)13m 處分別布設(shè)施工縫。另外，在距離中跨橋墩38.5m處，布設(shè)橋墩，左側(cè)與右側(cè)施工對(duì)稱。

施工設(shè)計(jì)方案三：在施工方案設(shè)計(jì)二的基礎(chǔ)上，調(diào)整了臨時(shí)支點(diǎn)位置，從距離中間位置左側(cè)15m 處截面移動(dòng)至距離中間位置右側(cè)15m 處位置。具體設(shè)計(jì)：施工縫與橋墩位置的布設(shè)與施工設(shè)計(jì)方案二相同，在距離右側(cè)施工縫5m位置設(shè)置新的臨時(shí)支點(diǎn)截面布設(shè)點(diǎn)，將距離中間位置左側(cè)15m 處截面移動(dòng)至此位置，形成新的施工方案。

3 受力分析模型及試驗(yàn)方法

該研究選取Midas7.41 作為橋梁結(jié)構(gòu)分析工具，構(gòu)建橋梁模型，以便對(duì)橋梁各個(gè)位置受力情況進(jìn)行分析。橋梁受力分析模型如圖2 所示。

圖2 橋梁受力分析模型

該模型中，主橋的支梁高度為3.1m，邊支梁和跨中梁高度均為1.9m，采用拋物線形狀布設(shè)梁底線，布設(shè)位置距離墩中心5.8 ～25.3m 距離范圍進(jìn)行建模，形成2 個(gè)拋物線。另外，頂板厚度為0.27m，拋物線與墩中心的距離為0.24m，支梁腹板厚度和跨中腹板厚度分別設(shè)置為0.78m、0.49m。

該研究以強(qiáng)度1860MPa 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋼束布設(shè)，橫梁鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)為17φS15.3mm，縱橋向鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)為13φS15.3mm、17φS15.3mm。

為了便于分析，此次試驗(yàn)分析按照部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行研究，選取混凝土徐變、混凝土收縮、恒載、鋼束、人群與車(chē)道荷載作為研究參數(shù)。利用軟件設(shè)置不同溫度等參數(shù)條件下的影響分析模擬試驗(yàn)，對(duì)橋梁及橋墩受力影響情況展開(kāi)全面分析。豎向梯度溫度值設(shè)定為-7.6 ～-2.8℃、15.4 ～5.73℃兩個(gè)荷載環(huán)境；均勻溫度的影響分析，設(shè)定-17.2℃、15.1℃兩個(gè)荷載環(huán)境。按照橋梁施工規(guī)范分別將施工設(shè)計(jì)方案一、施工設(shè)計(jì)方案二、施工設(shè)計(jì)方案三投入模型分析應(yīng)用中，分別觀察其對(duì)橋梁質(zhì)量的影響情況。

4 不同施工設(shè)計(jì)方案對(duì)橋主梁及橋墩受力影響

4.1 不同施工設(shè)計(jì)方案對(duì)橋主梁受力影響

按照施工試驗(yàn)方法，分別模擬三種施工設(shè)計(jì)方案的施工效果，輸入關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值后，軟件操作界面將自動(dòng)生成施工效果，從而獲取橋主梁影響信息，結(jié)果如表1 所示。

表1 橋主梁跨中截面受力統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1 中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，鋼束及結(jié)構(gòu)恒載對(duì)橋梁正彎矩影響較大。其中，鋼束1 次對(duì)三種施工設(shè)計(jì)方案造成的影響導(dǎo)致測(cè)得的彎矩均為負(fù)值，在很大程度上阻止了跨中正彎矩的形成，對(duì)提高橋梁的穩(wěn)定性有較大幫助。當(dāng)施工進(jìn)展到鋼束2 次時(shí)，3 種施工方案對(duì)橋梁穩(wěn)定性的影響產(chǎn)生差異。其中，施工設(shè)計(jì)方案二和施工設(shè)計(jì)方案三均產(chǎn)生了負(fù)彎矩，有利于提高橋梁穩(wěn)定性，而施工設(shè)計(jì)方案一對(duì)此起到反作用，不利于提高橋梁穩(wěn)定性。因此，鋼束2次對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋影響最大，施工設(shè)計(jì)方案二和施工設(shè)計(jì)方案三可行。

通過(guò)計(jì)算三種施工設(shè)計(jì)方案的跨中距合計(jì)值可知，施工設(shè)計(jì)方案三是三種施工方案中數(shù)值最小的施工設(shè)計(jì)方案，較其他兩種施工設(shè)計(jì)方案減小幅度最為顯著，其次為施工設(shè)計(jì)方案二，合計(jì)值為7984.24kN·m，而施工設(shè)計(jì)方案一合計(jì)值最大。根據(jù)截面下邊緣壓應(yīng)力的統(tǒng)計(jì)分析，施工設(shè)計(jì)方案三壓應(yīng)力最大，數(shù)值為3.61MPa，施工設(shè)計(jì)方案一數(shù)值最小，兩者差值為1.73MPa，施工設(shè)計(jì)方案二位于其中，壓應(yīng)力數(shù)值為2.58MPa。

4.2 不同施工設(shè)計(jì)方案對(duì)橋墩受力影響

文章研究的連續(xù)鋼構(gòu)橋自身存在受力情況，因此在研究不同施工設(shè)計(jì)方案對(duì)橋梁施工質(zhì)量橋造成影響問(wèn)題時(shí)，文章將橋墩受力作為分析指標(biāo)進(jìn)行分析。此工藝橋梁2 個(gè)墩柱垂直力受恒載的影響產(chǎn)生差異，并且數(shù)值差異較為顯著。不僅如此，位于墩頂處的彎距較大，形成的彎矩大小與降溫條件下?tīng)顩r基本相同，不利于提高結(jié)構(gòu)承載力。而且不同的施工設(shè)計(jì)方案設(shè)置的結(jié)構(gòu)不同，這些施工結(jié)構(gòu)中橋墩受力情況是否會(huì)降低承載力值得探究。該研究利用構(gòu)建好的橋墩模型，將不同施工方案參數(shù)輸入其中，從而獲取橋墩受力影響相關(guān)數(shù)值。不同施工設(shè)計(jì)方案下的橋墩受力模擬結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同施工設(shè)計(jì)方案下的橋墩受力模擬結(jié)果

根據(jù)圖3 的模擬結(jié)果可知，施工設(shè)計(jì)方案一產(chǎn)生的橋墩彎矩值為33359.23kN·m，施工設(shè)計(jì)方案二產(chǎn)生橋墩彎矩值為31522.69kN·m，施工設(shè)計(jì)方案三產(chǎn)生橋墩彎矩值為31701.23kN·m。由此看來(lái)，施工設(shè)計(jì)方案二與施工設(shè)計(jì)方案三的應(yīng)用對(duì)橋墩受力影響相近，較施工設(shè)計(jì)方案一影響小一些。

綜合上述量?jī)身?xiàng)指標(biāo)模擬試驗(yàn)分析結(jié)果，施工設(shè)計(jì)方案二和施工設(shè)計(jì)方案三均可以作為連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)施工設(shè)計(jì)參考依據(jù)，兩種施工設(shè)計(jì)方案相同之處為主橋中跨位置布設(shè)施工縫。因此，在優(yōu)化連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)方案時(shí)，根據(jù)工程所處位置影響因素，設(shè)定施工縫與橋墩之間的距離、截面布設(shè)位置等參數(shù)，以此提高橋梁及橋墩承載力，使橋梁建設(shè)工藝水平得以提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章以連續(xù)剛構(gòu)橋施工質(zhì)量提升問(wèn)題為研究?jī)?nèi)容，通過(guò)布設(shè)三種施工方案，研究橋墩受力和主梁受力情況，從三種施工方案中挑選出有利于提高橋梁承載能力的施工設(shè)計(jì)方案。模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，施工設(shè)計(jì)方案二和施工設(shè)計(jì)方案三產(chǎn)生的彎矩為負(fù)值，并且對(duì)橋墩受力影響較小，因此具有幫助橋梁改善承載能力的作用。