張文馳

（湖南湘江新區(qū)管理委員會(huì)，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 項(xiàng)目概況

某景觀橋右偏角75°，為（20+42+20）m三跨變截面連續(xù)剛構(gòu)，梁底縱橋向曲線按圓弧線變化；橋梁總寬度45m，分兩幅設(shè)計(jì)，北半幅寬度21m，南半幅寬度為24m；橋臺(tái)采用柱式橋臺(tái)，橋墩采用實(shí)體墩，呈扇形。本橋平面位于直線段上，墩臺(tái)等角度布置。橋梁施工方法為滿堂支架澆筑，圖1。

圖1 橋型圖

項(xiàng)目特點(diǎn)：a.本橋邊中跨比常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)小得多，僅0.47；b.受景觀造型、地形控制，橋梁墩高很矮，承臺(tái)頂至橋面僅8m；c.橋梁斜交布置，斜交角15°；d.設(shè)計(jì)方已經(jīng)考慮到橋梁后期端部支座會(huì)有負(fù)拉力，設(shè)置了拉壓支座 抗拉承載能力50t，一端6個(gè)支座，合計(jì)300t負(fù)反力）和配重（100t）；e.地質(zhì)情況好，承臺(tái)以下即為強(qiáng)風(fēng)化巖，單軸飽和抗壓強(qiáng)度frk=3.5 MPa。

現(xiàn)場(chǎng)情況：橋梁在混凝土達(dá)到強(qiáng)度，白天張拉預(yù)應(yīng)力后（30℃張拉），晚上降溫后梁端所有拉壓支座均已拉斷，翹起2cm左右。另一幅橋張拉完畢后，出現(xiàn)同樣情況。

2 梁端翹起原因分析

本次計(jì)算采用Midas2019軟件進(jìn)行，圖2。

圖2 計(jì)算模型

2.1 邊界條件

（1）樁基：樁側(cè)土彈簧模擬，樁端固結(jié)；強(qiáng)風(fēng)化巖按frk=3.5MPa，強(qiáng)風(fēng)化側(cè)向抗力CO=1831250KN/m3，中風(fēng)化frk=15MPa，側(cè)向抗力CO=8875000KN/m3。本橋中墩表層沒有軟土層，均為風(fēng)化巖，其中頂層強(qiáng)風(fēng)化巖厚度為4m左右，以下均為強(qiáng)風(fēng)化碎裂巖及中風(fēng)化巖。強(qiáng)風(fēng)化層彈簧水平剛度取K1=4120312.5 KN/m，中風(fēng)化層彈簧水平剛度取K2=19968750KN/m。2）承臺(tái)-樁基：主從連接。（3）中墩頂-橋墩：剛性連接。（4）邊支座與梁：主從連接+彈性連接。（5）滿堂支架：彈性連接（僅受壓）。

本橋斜交15°，按照規(guī)范≤15°時(shí)，按正交計(jì)算。

2.2 施工階段模擬

結(jié)構(gòu)計(jì)算主要模擬了以下幾個(gè)階段：（1）澆筑樁基、橋墩，60天；（2）滿堂支架澆筑箱梁，施工人行道二期恒載、施加配重，30天；（3）張拉預(yù)應(yīng)力，5天；（4）拆除支架并激活邊跨支座5天；（5）施工二期恒載（主要是橋面澆筑）；（6）收縮徐變10年。

2.3 觀測(cè)數(shù)據(jù)及翹起原因分析

南半幅橋張拉完畢，發(fā)生翹起后，施工方連續(xù)對(duì)早晚溫差進(jìn)行了觀測(cè)，詳細(xì)觀測(cè)數(shù)據(jù)如表1。

表1 南半幅位移觀測(cè)表

考慮7.30 ～8.3 日氣溫比較接近，最低、最高氣溫約為26℃、35℃，早晚溫差約9°，觀測(cè)時(shí)基本為全年早晚溫差最高的季節(jié)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣溫最高一般發(fā)生在下午2點(diǎn)左右，由于混凝土吸收熱量有延時(shí)，可基本認(rèn)為在3～5點(diǎn)左右整體達(dá)到最高溫度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量橋面此時(shí)溫度約為45℃。故根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，考慮箱梁最低、最高溫度按26℃、35℃，頂板最高溫度為45℃，整體溫度差按10℃考慮，溫度梯度差按7℃考慮（頂板升溫7℃）。

整體降溫10℃時(shí)，計(jì)算顯示現(xiàn)狀橋梁在梁端翹起值為3.2 mm。梯度降溫10℃時(shí)，計(jì)算顯示現(xiàn)狀橋梁在梁端翹起值為5.0 mm。分析顯示，在箱梁頂板降溫10℃+溫度系統(tǒng)降溫10℃時(shí)，梁端總的位移變化量為3.2 +5.0 =8.2 mm，與南半幅東側(cè)的位移量基本一致。根據(jù)測(cè)量，南半幅西側(cè)豎向位移量比東側(cè)小很多，橋梁梁端位移不均衡，設(shè)計(jì)分析應(yīng)是南半幅西側(cè)的承臺(tái)嵌固效應(yīng)較東側(cè)大得多 與現(xiàn)場(chǎng)施工有關(guān)），西側(cè)橋臺(tái)類似承臺(tái)底部固結(jié)，導(dǎo)致西側(cè)豎向變形較少。

初步分析有以下因素能引起梁端反力減少并引發(fā)結(jié)構(gòu)上翹：整理降溫、梯度降溫、砼分批澆筑齡期差距、滿堂支架剛度不連續(xù)、預(yù)應(yīng)力張拉、收縮徐變等，量化分析見表2。

表2 單項(xiàng)荷載對(duì)梁端支反力上翹貢獻(xiàn)

2.4 主要結(jié)論

考慮施工期間的所有最不利狀態(tài)，在張拉預(yù)應(yīng)力并滿堂支架拆除后，端部每個(gè)支座的壓力值為F1=11t。

考慮施工期間溫度因素、混凝土齡期引起的收縮、支架彈性支撐不連續(xù)幾個(gè)因素在端部每個(gè)支座引起的上翹力：F2=-(12.8 +12.3 +2.8 +2)=-30.9 t＞F1，計(jì)算顯示，在張拉完預(yù)應(yīng)力后，考慮降溫等荷載時(shí)梁端支座負(fù)支反力 約20t）。后經(jīng)詳細(xì)分析，雖設(shè)計(jì)文件中要求每個(gè)支座有50t的抗拉力，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量后其抗拉能力不到20t，支座螺栓拉斷，梁端上翹，與施工現(xiàn)場(chǎng)基本一致。

3 處理方案

針對(duì)以上分析結(jié)論，橋梁進(jìn)行了以下處理：

3.1 鑿除中墩靠河一側(cè)樁頭強(qiáng)風(fēng)化巖1m，鑿松0.5 m，釋放樁基變形，減少橋墩整體剛度。

3.2 對(duì)翹起的梁端進(jìn)行頂升，每幅橋每端總頂力：右幅210t，左幅192t，頂升位移均為0.8 cm。

3.3 取消原設(shè)計(jì)伸縮縫，延長(zhǎng)梁端配重3m，將配重與臺(tái)后搭板做到一起。

4 結(jié)論與建議

矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)囟忍貏e敏感，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取多種手段減少溫度、收縮徐變等對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，主要包含以下方面：（1）墩身剛度不宜過大，設(shè)置跨中后澆帶和頂推后合攏，以改善墩身的受力；（2）連續(xù)剛構(gòu)施工溫度不宜太高，以20℃以內(nèi)合攏較好；（3）對(duì)于小邊中跨比的連續(xù)剛構(gòu)，應(yīng)考慮施工階段溫度荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；（4）梁端發(fā)生翹起，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂升時(shí)，要優(yōu)化頂升力，以求結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)最優(yōu)；（5）盡量不采用小邊中跨比的連續(xù)剛構(gòu)，特別在地質(zhì)條件較好的情況下，實(shí)在要采用，可以將搭板與主體結(jié)構(gòu)合并設(shè)計(jì)，以改善支座受力；（6）勘察方提供的巖土力學(xué)參數(shù)往往打了較多折扣，設(shè)計(jì)方對(duì)于類似結(jié)構(gòu)一定要與勘察充分溝通，把握好巖土力學(xué)真實(shí)情況，矮墩剛構(gòu)橋“怕硬不怕軟”，錯(cuò)誤的估計(jì)側(cè)向抗力往往導(dǎo)致嚴(yán)重的后果；（7）此類型的結(jié)構(gòu)需有較大的設(shè)計(jì)冗余，特別是支座支反力、橋墩結(jié)構(gòu)、配重、拉壓支座處。