毛洪貴，黃己偉，王海城，彭笑川

（1.重慶兩江新區(qū)工業(yè)園建設(shè)投資有限公司，重慶市 401135；2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程管理系，四川 德陽(yáng) 618000；3.國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京市 100013）

0 引言

PC 連續(xù)剛構(gòu)橋是橋梁結(jié)構(gòu)體系中較為典型的一種橋型[1]。近幾十年來(lái)，隨著混凝土結(jié)構(gòu)理論的不斷完善和現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)的不斷進(jìn)步[2]，該橋型因具有結(jié)構(gòu)剛度大、體系轉(zhuǎn)換少及后期維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)中西部地區(qū)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋在懸臂施工及成橋過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響。這些因素會(huì)導(dǎo)致橋梁位移和內(nèi)力理論值與實(shí)際值之間存在差異，并且不同影響因素對(duì)結(jié)構(gòu)影響程度不同。

鄭一峰等[3]、朱俊宇等[4]、馬松松等[5]采用單因素法對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。當(dāng)參數(shù)較多時(shí)，需進(jìn)行試驗(yàn)的次數(shù)也隨之增多，因而單因素法具有一定局限性。許明[6]采用正交設(shè)計(jì)表，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋主梁形狀進(jìn)行了優(yōu)化。周勇軍等[7]基于正交試驗(yàn)，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應(yīng)敏感性參數(shù)進(jìn)行了分析。

本文建立橋梁空間有限元模型，基于均勻試驗(yàn)，探討混凝土重度、掛籃荷載、初始張拉預(yù)應(yīng)力、彈性模量4 個(gè)控制參數(shù)對(duì)橋梁典型工況下位移和內(nèi)力的影響程度，以期給同類橋型施工精細(xì)化控制提供借鑒。

1 工程概況

宜賓市觀音巖特大橋?yàn)橐速e市新機(jī)場(chǎng)至中心城區(qū)東連接線工程的一部分。該橋平面位于曲線上，曲線半徑為1 500 m。橋梁斷面總寬度為30.5 m。由于左右幅橋梁的設(shè)計(jì)要求一致，故本文僅以大橋左幅為研究對(duì)象。單幅橋梁上部結(jié)構(gòu)采用2×130 m 連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為70 m+130 m+130 m+70 m。主梁采用單箱單室、三向預(yù)應(yīng)力混凝土箱形斷面。主梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。箱梁根部高8 m，跨中及邊跨直線段梁高3.2 m，梁高以及底板厚按1.8 次拋物線變化，箱底寬7.5 m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)3.275 m，單幅寬度14.05 m。

2 均勻試驗(yàn)

2.1 參數(shù)選定

影響連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段和成橋階段線形和內(nèi)力的因素很多。根據(jù)文獻(xiàn)[8-9]和工程實(shí)際情況，綜合選擇試驗(yàn)因素為：混凝土重度、掛籃荷載、初始張拉預(yù)應(yīng)力和彈性模量。

當(dāng)連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂澆筑法施工時(shí)，最大懸臂階段和成橋階段的位移和內(nèi)力對(duì)橋梁影響較大。因此，選取這2 個(gè)階段典型位置的位移和內(nèi)力作為施工控制指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析。

以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)為基準(zhǔn)，按±10%范圍變化選擇相應(yīng)水平。具體試驗(yàn)因素取值范圍見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)因素取值范圍

2.2 均勻試驗(yàn)表建立

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，選取4 個(gè)因素、16 個(gè)水平的均勻試驗(yàn)表，見(jiàn)表2。

表2 均勻試驗(yàn)表

3 有限元模型建立及分析

3.1 有限元模型建立

采用Midas/Civil 2019 建立空間有限元模型（見(jiàn)圖1）。主梁和橋墩均采用梁?jiǎn)卧M。全橋模型共有190 個(gè)節(jié)點(diǎn)、182 個(gè)單元。

圖1 全橋有限元模型圖

3.2 有限元模型分析

根據(jù)前述均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，分別計(jì)算橋梁在最大懸臂狀態(tài)（工況一）和成橋狀態(tài)（工況二）下的位移和彎矩。其中，最大懸臂狀態(tài)位移按14# 塊節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉完成為準(zhǔn)；成橋狀態(tài)位移按二期鋪裝完成后中跨跨中為準(zhǔn)。彎矩均取2 種工況下40# 塊根部彎矩值。有限元計(jì)算位移結(jié)果見(jiàn)表3，40# 塊根部有限元計(jì)算彎矩結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 有限元計(jì)算位移結(jié)果 單位：mm

表4 40# 塊根部有限元計(jì)算彎矩結(jié)果 單位：kN·m

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

基于均勻試驗(yàn)結(jié)果，利用SPSS24.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)工況一和工況二下的位移和彎矩計(jì)算結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析。

4.1 位移的顯著性檢驗(yàn)

當(dāng)顯著性水平為0.05 時(shí)，位移顯著性檢驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

由表5、表6 可知：無(wú)論在工況一還是在工況二，彈性模量Es均與位移負(fù)相關(guān)；混凝土重度Gp、掛籃荷載Fk和初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon均與位移正相關(guān)。在表5 中，控制因素回歸系數(shù)絕對(duì)值大小排序?yàn)椋篎k＞Gp＞Es＞σcon，說(shuō)明在工況一下，掛籃荷載Fk對(duì)位移最為敏感。在表6 中，控制因素回歸系數(shù)絕對(duì)值大小排序?yàn)椋害襝on＞Gp＞Fk＞Es，說(shuō)明在工況二下，初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon對(duì)位移最為敏感。

表5 工況一下位移顯著性分析

表6 工況二下位移顯著性分析

4.2 彎矩的顯著性檢驗(yàn)

當(dāng)顯著性水平為0.05 時(shí)，彎矩顯著性檢驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

表7 工況一下彎矩顯著性分析

由表7、表8 可以看出，無(wú)論在工況一還是工況二下，彈性模量Es均與彎矩負(fù)相關(guān)；混凝土重度Gp、掛籃荷載Fk和初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon均與彎矩正相關(guān)。在表7 中，控制因素回歸系數(shù)絕對(duì)值大小排序?yàn)椋篎k＞Gp＞Es＞σcon，說(shuō)明在工況一下，掛籃荷載Fk對(duì)彎矩最為敏感。在表8 中，控制因素回歸系數(shù)絕對(duì)值大小排序?yàn)椋害襝on＞Gp＞Fk＞Es，說(shuō)明在工況二下，初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon對(duì)彎矩最為敏感。

表8 工況二下彎矩顯著性分析

5 結(jié)語(yǔ)

（1）在工況一下，掛籃荷載Fk對(duì)位移最為敏感；在工況二下，初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon對(duì)位移最為敏感。

（2）在工況一下，掛籃荷載Fk對(duì)彎矩最為敏感；在工況二下，初始張拉預(yù)應(yīng)力σcon對(duì)彎矩最為敏感。

（3）對(duì)于施工控制敏感參數(shù)，需要在大橋施工中加強(qiáng)監(jiān)控并嚴(yán)格控制其誤差。