阮映輝，孫立鵬，楊岳華，馬印平

(1.浙江臺(tái)州市沿海高速公路有限公司，浙江 臺(tái)州 318001；2.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064； 3.浙江交投高速公路建設(shè)管理有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

鋼-混凝土組合梁用混凝土橋面板代替了造價(jià)昂貴的正交異性鋼橋面板，避免了鋼橋面板疲勞開(kāi)裂及鋪裝易損壞的問(wèn)題，同時(shí)，混凝土承壓比鋼材更經(jīng)濟(jì)，因此，近年來(lái)組合梁在斜拉橋中得到廣泛應(yīng)用。

組合梁斜拉橋一般采用懸臂拼裝法施工。懸臂拼裝通常有兩種方式：(1)散拼法[1-2]，即采用小噸位橋面吊機(jī)將鋼構(gòu)件、預(yù)制混凝土橋面板在橋位現(xiàn)場(chǎng)逐步拼裝，最后澆注濕接縫。(2)整體吊裝[3-4]，即將鋼梁和混凝土橋面板在工廠完成連接，再將整個(gè)節(jié)段運(yùn)至橋位處，采用大噸位橋面吊機(jī)進(jìn)行節(jié)段整體吊裝。組合梁斜拉橋的混凝土橋面板抗拉強(qiáng)度低，其受力對(duì)施工過(guò)程及工藝極其敏感，尤其采用節(jié)段整體吊裝法施工時(shí)，由于吊裝重量較大，在拉索錨固區(qū)產(chǎn)生的局部負(fù)彎矩明顯大于散拼法施工，橋面板的受力狀態(tài)更為不利。對(duì)于拉索錨固區(qū)附近的混凝土橋面板，既受到拉索對(duì)主梁的彈性支承引起的負(fù)彎矩，又處于拉索水平力的擴(kuò)散區(qū)域，受力十分復(fù)雜，施工不當(dāng)該部位極易開(kāi)裂[5]。

林元培等[6]對(duì)加拿大Annacis橋的混凝土橋面板裂縫進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析了該橋4類(lèi)不同裂縫產(chǎn)生的原因并提出了相應(yīng)對(duì)策。借鑒Annacis橋的經(jīng)驗(yàn)，在后續(xù)國(guó)內(nèi)組合梁斜拉橋的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中均采取了相應(yīng)的措施以防止橋面板開(kāi)裂。

在設(shè)計(jì)上，國(guó)內(nèi)修建的大部分組合梁斜拉橋在混凝土橋面板內(nèi)均設(shè)置了縱向預(yù)應(yīng)力體系[7-8]，有效提高了橋面板的抗裂性。鰲江特大橋采用干濕混合接縫的新型橋面構(gòu)造[9]，可實(shí)現(xiàn)在混凝土橋面板與鋼橫梁結(jié)合前施加橫向預(yù)應(yīng)力，橫向預(yù)應(yīng)力施加效率提高了約70%，可減少混凝土橋面板縱向開(kāi)裂。福建青洲閩江大橋[10]采用了增加錨拉板處橋面板配筋和優(yōu)化鋼筋布置細(xì)節(jié)的方法，解決了錨拉板區(qū)橋面板開(kāi)裂的問(wèn)題。青海海黃大橋首次應(yīng)用雙邊“上”字形鋼板組合梁，避免了錨拉板處橋面板及普通鋼筋的斷開(kāi)，錨固區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。清水浦大橋[11]的橋面板采用了纖維混凝土來(lái)提高抗裂性。

在施工上，南浦大橋施工過(guò)程中利用小三角架配合臨時(shí)拉索給懸新吊裝鋼梁提供臨時(shí)支承，待新梁段斜拉索安裝并張拉后再撤去臨時(shí)支承，避免了拉索錨固區(qū)橋面板的開(kāi)裂[1]。楊浦大橋在施工中由4節(jié)段安裝改為兩節(jié)段安裝，減少了懸臂重量并適當(dāng)加強(qiáng)了接縫處的鋼筋配置后，橋面板未再出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象[12]。望東長(zhǎng)江公路大橋主橋在施工過(guò)程中提出一種基于節(jié)段全過(guò)程狀態(tài)優(yōu)化的上部結(jié)構(gòu)裝配化架設(shè)方法，采用斜拉索分次超張、退張法可優(yōu)化節(jié)段施工全過(guò)程內(nèi)力，解決了新梁段起吊對(duì)前序梁段引起的較大橋面板拉應(yīng)力問(wèn)題[13]。此外，為了減小混凝土收縮對(duì)橋面板受力的不利影響[14]，通常采用預(yù)制橋面板方案，并要求存梁期不少于6個(gè)月。

以上設(shè)計(jì)和施工措施對(duì)于采用散拼法施工的組合梁斜拉橋可以有效避免橋面板的開(kāi)裂，但采用節(jié)段整體吊裝法施工時(shí)，吊裝梁段重量通常在400 t以上，吊裝過(guò)程中拉索錨固區(qū)橋面板的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)仍然很高。為此，本研究依托實(shí)際工程，考慮懸臂拼裝施工過(guò)程，采用有限元法對(duì)組合梁斜拉橋拉索錨固區(qū)橋面板的應(yīng)力狀態(tài)及斜裂縫成因進(jìn)行分析。提出“滯后澆注局部濕接縫”的施工技術(shù)措施來(lái)避免混凝土橋面板開(kāi)裂，并分析該技術(shù)措施對(duì)拉索錨固區(qū)混凝土橋面板及其附近鋼梁受力的影響，評(píng)估其實(shí)施效果。

1 工程背景

某大橋?yàn)殡p塔雙索面半漂浮體系鋼-混組合梁斜拉橋，跨徑布置為(85+145+488+145+85)m，邊跨設(shè)置各一座輔助墩。1/2主梁橫斷面如圖1所示。主梁采用分離式雙邊鋼箱(PK式)組合梁，含風(fēng)嘴全寬38.5 m，中心線處梁高3.5 m。中跨及次邊跨標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)10.5 m，邊跨標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)8.4 m?；炷翗蛎姘迦珜?4 m，中跨標(biāo)準(zhǔn)梁段橋面板標(biāo)準(zhǔn)厚度28 cm，在箱梁縱腹板及橫隔板上翼緣處加厚至40 cm，邊跨附近梁段混凝土板標(biāo)準(zhǔn)厚度加厚至40 cm。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段等間距設(shè)置3道橫隔板。橫隔板在橋面吊機(jī)前支點(diǎn)作用處設(shè)有局部加強(qiáng)的加勁肋。

圖1 1/2主梁橫斷面(單位：cm)Fig.1 Half cross-section of main girder(unit: cm)

鋼梁及混凝土橋面板均在預(yù)制場(chǎng)完成預(yù)制，預(yù)制橋面板存放6個(gè)月后吊裝擱置于鋼梁上，在工廠內(nèi)澆注濕接縫，形成組合梁后再存放2個(gè)月，然后船運(yùn)至橋位現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行懸臂拼裝。梁段之間的混凝土橋面板采用一道現(xiàn)場(chǎng)濕接縫進(jìn)行連接，鋼梁采用焊接的形式進(jìn)行連接。為在臺(tái)風(fēng)期之前實(shí)現(xiàn)合龍，主梁的懸臂拼裝采用吊裝兩個(gè)梁段澆注一次工地濕接縫的施工方案以加快施工速度。

該大橋在懸臂拼裝施工前期，部分拉索錨固區(qū)橋面板出現(xiàn)了斜裂縫。裂縫的主要特征如下：(1)每處拉索錨固區(qū)出現(xiàn)1條斜裂縫，裂縫長(zhǎng)度在0.5～2.0 m。(2)裂縫走向與橫橋向夾角在45°左右，夾角開(kāi)口方向朝向橋塔。(3)裂縫通常出現(xiàn)在起吊梁段的過(guò)程中，并滯后2～3個(gè)梁段出現(xiàn)，即起吊i號(hào)梁段時(shí)，在i-2#或i-3#梁段的拉索錨固區(qū)出現(xiàn)裂縫。(4)裂縫的發(fā)展趨勢(shì)為：在水平方向上，由錨箱處向主梁中心線斜向發(fā)展；在梁高方向上，由混凝土橋面板頂面向底面發(fā)展，大部分裂縫為非貫通裂縫，個(gè)別裂縫在橋面板厚度方向上貫通。

2 有限元模擬

針對(duì)某大橋在施工過(guò)程中拉索錨固區(qū)橋面板的開(kāi)裂現(xiàn)象，本研究采用通用有限元軟件ABAQUS建立了部分懸拼梁段的精細(xì)化混合單元有限元模型，對(duì)拉索錨固區(qū)混凝土橋面板的受力狀態(tài)進(jìn)行分析。

由于拉索錨固區(qū)混凝土橋面板的受力行為以局部效應(yīng)為主，有限元分析中所選取的梁段范圍對(duì)橋面板應(yīng)力分布規(guī)律及受力分析結(jié)果影響不大，但應(yīng)包含主梁循環(huán)懸臂拼裝的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)施工工況。本節(jié)選取4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段(8#～11#梁段)進(jìn)行建模計(jì)算，總長(zhǎng)度為42 m，梁高為3.5 m。

2.1 單元類(lèi)型及網(wǎng)格劃分

組合梁節(jié)段的混合單元有限元模型如圖2所示?；炷翗蛎姘宀捎肅3D8R 8結(jié)點(diǎn)6面體減縮積分實(shí)體單元模擬，鋼主梁、鋼錨及風(fēng)嘴箱采用S4R 4結(jié)點(diǎn)曲面減縮積分殼單元模擬，預(yù)應(yīng)力鋼束采用T3D2兩結(jié)點(diǎn)線性三維桁架單元模擬，焊釘采用B31兩結(jié)點(diǎn)空間線性梁?jiǎn)卧M。橋面板厚度方向上劃分5層網(wǎng)格以避免出現(xiàn)沙漏現(xiàn)象。對(duì)拉索錨固區(qū)附近的橋面板實(shí)體單元網(wǎng)格進(jìn)行了局部細(xì)化處理。

圖2 混合單元有限元模型Fig.2 Finite element model with hybrid elements

2.2 邊界條件及相互作用

有限元模型的一端面耦合于一參考點(diǎn)，并將此參考點(diǎn)固結(jié)，模型的另一端為懸臂端，不施加多余約束。由于引起橋面板主拉應(yīng)力的荷載主要為豎向及順橋向荷載，根圣維南原理，固結(jié)邊界對(duì)拉索錨固區(qū)應(yīng)力的影響可以忽略[15-16]。考慮到主梁沿橋梁中心線對(duì)稱，故只建立了一半模型并施加“對(duì)稱”邊界以提高計(jì)算效率。焊釘與鋼梁頂板之間采用“綁定”約束，即將焊釘?shù)撞抗?jié)點(diǎn)與臨近的鋼梁上翼緣節(jié)點(diǎn)自由度耦合。焊釘與混凝土橋面板之間及預(yù)應(yīng)力鋼束與混凝土橋面板之間均采用“埋入”約束，即將梁?jiǎn)卧蜩旒軉卧墓?jié)點(diǎn)與臨近的實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度耦合。忽略鋼梁與混凝土橋面板界面間的黏結(jié)和摩擦作用，只考慮界面法向二者之間的硬接觸[17]。

2.3 荷載及計(jì)算工況

已拼裝完成的懸臂端主梁所承受的荷載包括結(jié)構(gòu)自重、拉索索力、預(yù)應(yīng)力、吊機(jī)前支點(diǎn)反力(由被吊梁段自重產(chǎn)生)及吊機(jī)自重。將鋼錨箱的錨墊板平面耦合于一參考點(diǎn)，便于施加斜拉索的索力，索力值由桿系計(jì)算模型中獲得。每臺(tái)橋面吊機(jī)自重取75 t(共2臺(tái))，其重心距離前支點(diǎn)約4.25 m，前、后支點(diǎn)間距約17.5 m。吊機(jī)前、后支點(diǎn)的反力根據(jù)吊機(jī)自重及起吊梁段自重(約430 t)計(jì)算得到，并以局部面荷載的形式施加于梁段相應(yīng)位置?；炷翗蛎姘宓念A(yù)應(yīng)力根據(jù)鋼束的線膨脹系數(shù)換算為降溫溫度施加[5]。

有限元模擬應(yīng)包含斜拉橋懸臂施工過(guò)程中混凝土橋面板受力最不利的工況，本研究根據(jù)實(shí)橋施工工藝，選擇了5個(gè)連續(xù)的施工工況，分別為起吊11#梁段(工況1)、一張11#斜拉索(工況2)、澆注10#～11#梁段兩條濕接縫并張拉預(yù)應(yīng)力束(工況3)、橋面吊機(jī)前移并2張11#斜拉索(工況4)、起吊12#梁段(工況5)。

3 橋面板應(yīng)力分析

圖3為8#～11#梁段在各工況下橋面板最大主拉應(yīng)力和最大順橋向正應(yīng)力的位置示意圖。由圖3可知，在斜拉橋的組合梁懸臂拼裝過(guò)程中，起吊新梁段工況(即工況1,5)為最不利施工工況。吊裝梁段時(shí)，混凝土橋面板拉應(yīng)力較大的部位主要有3處：(1)吊機(jī)前支點(diǎn)附近的橋面板底面。(2)待澆注的濕接縫與中腹板交點(diǎn)附近的橋面板底面。(3)是拉索錨固區(qū)的橋面板頂面。吊機(jī)前支點(diǎn)附近的橋面板底面拉應(yīng)力較大主要是因?yàn)樵谟邢拊r(shí)，吊機(jī)前支點(diǎn)作用處的鋼梁沒(méi)有考慮局部加勁肋的支承作用，導(dǎo)致前支點(diǎn)處的混凝土橋面板出現(xiàn)了較大的局部變形。設(shè)計(jì)時(shí)考慮鋼梁段在吊機(jī)前支點(diǎn)部位進(jìn)行局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)，適當(dāng)布置加勁肋，即可避免此區(qū)域的混凝土橋面板開(kāi)裂。以下主要對(duì)后兩類(lèi)易開(kāi)裂部位進(jìn)行分析。

圖3 各工況最大主拉應(yīng)力及正應(yīng)力位置Fig.3 Position of maximum principal tensile stress and normal stress in each working condition

3.1 未澆注濕接縫附近的橋面板底面

吊裝梁段過(guò)程中，在待澆注的濕接縫與中腹板交點(diǎn)附近的橋面板底面出現(xiàn)了較大的主拉應(yīng)力。主要原因?yàn)榍爸c(diǎn)作用力較大，在待澆注的濕接縫附近產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩，已形成組合梁的部位為組合截面承受負(fù)彎矩，而待澆注濕接縫部位為鋼梁?jiǎn)为?dú)承受負(fù)彎矩，因而組合截面頂部的拉應(yīng)力需從面積較大的混凝土板傳遞到面積很小的鋼梁頂板，在截面突變處混凝土板底面出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象。

盡量減小組合截面與鋼梁截面之間的界面特性差異，可使傳力更平順，有助于減小應(yīng)力集中現(xiàn)象。在有限元模型中待澆注濕接縫的部位加入了普通鋼筋，并與未考慮普通鋼筋的情況進(jìn)行對(duì)比。普通鋼筋(縱向受力鋼筋)采用桁架單元T3D2模擬，并“埋入”混凝土實(shí)體單元。經(jīng)計(jì)算可知，考慮普通鋼筋的作用后，待澆注濕接縫與中腹板交點(diǎn)附近的橋面板底面的主拉應(yīng)力明顯減小，最大主拉應(yīng)力由8.94 MPa減小到3.28 MPa。因此，在起吊梁段前將待澆濕接縫處的縱向受力鋼筋可靠連接，協(xié)助鋼梁共同承受荷載，可以大幅度減小待澆濕接縫附近橋面板底面的主拉應(yīng)力，避免其開(kāi)裂。

3.2 拉索錨固區(qū)橋面板

取11#拉索錨固區(qū)附近的橋面板進(jìn)行分析，其頂面應(yīng)力分布如圖4所示。由圖4(a)可知，最大主拉應(yīng)力為4.02 MPa，位于拉索理論錨點(diǎn)后方的橋面板頂面；主拉應(yīng)力大致沿與橋軸向45°夾角方向由板邊緣向板中央擴(kuò)散。由圖4(b)可知，錨固區(qū)主拉應(yīng)力方向與橋軸向夾角接近45°，裂縫走向垂直于主應(yīng)力方向，與實(shí)橋開(kāi)裂情況一致(圖2)。由此可見(jiàn)，本研究采用的有限元模擬方法是可靠的。

圖4 11#拉索錨固區(qū)橋面板應(yīng)力Fig.4 Stress of bridge deck in cable No. 11 anchorage area

對(duì)拉索錨固區(qū)最大主拉應(yīng)力點(diǎn)進(jìn)行分析可知，引起拉索錨固區(qū)橋面板斜向開(kāi)裂的應(yīng)力主要包括兩部分：順橋向拉應(yīng)力和橋面板平面內(nèi)的剪應(yīng)力。而順橋向拉應(yīng)力過(guò)大是由于起吊梁段在拉索錨固區(qū)產(chǎn)生了較大的負(fù)彎矩。

圖5為8#～11#梁段工況五橋面板平面內(nèi)剪應(yīng)力云圖。由圖5可知，橋面板平面內(nèi)剪應(yīng)力具有3個(gè)特點(diǎn)：(1)橋面板頂、底面的剪應(yīng)力方向相同，頂面剪應(yīng)力最大，向底板逐漸減小。(2)橫橋向上，邊腹板處剪應(yīng)力最大，向中腹板逐漸減小，中腹板至主梁中心線剪應(yīng)力很小。(3)順橋向上，拉索錨固點(diǎn)后最大，遠(yuǎn)離錨固點(diǎn)逐漸減小。分析以上特點(diǎn)可知，拉索錨固區(qū)橋面板面內(nèi)剪應(yīng)力較大的原因?yàn)椋盒崩鞯乃搅鬟f給主梁時(shí)，以一定的角度從拉索錨固區(qū)向橋面板中部擴(kuò)散，而軸力在橋面板內(nèi)是以剪應(yīng)力的方式進(jìn)行傳遞的，軸力擴(kuò)散最快的區(qū)域面內(nèi)剪應(yīng)力最大，該剪應(yīng)力導(dǎo)致拉索錨固區(qū)附近的橋面板在面內(nèi)出現(xiàn)了較大的主拉應(yīng)力。

圖5 橋面板平面內(nèi)剪應(yīng)力分布(單位：MPa)Fig.5 Shear stress distribution in plane of bridge deck(unit：MPa)

4 防開(kāi)裂措施研究

裂縫控制技術(shù)主要有“防”、“抗”、“放”3類(lèi)方法[18]?！胺馈奔捶乐钩霈F(xiàn)引起混凝土開(kāi)裂的荷載，如減小起吊重量?！翱埂奔赐ㄟ^(guò)提高結(jié)構(gòu)的抗力來(lái)抵抗開(kāi)裂荷載，如使用抗拉強(qiáng)度更高的鋼纖維混凝土。“放”即通過(guò)合理的措施釋放潛在開(kāi)裂區(qū)域的內(nèi)力，如本研究提出的“滯后澆注局部邊腹板濕接縫”的技術(shù)措施，其原理為：滯后澆注拉索錨固區(qū)附近的局部邊腹板濕接縫，避免起吊梁段過(guò)程中的不利荷載傳遞給拉索錨固區(qū)附近的混凝土橋面板。某大橋滯后澆注的局部濕接縫尺寸及實(shí)橋照片如圖6所示。

圖6 滯后現(xiàn)澆縫(單位：cm)Fig.6 Delayed cast-in-place joints (unit: cm)

為了驗(yàn)證該技術(shù)措施的效果，采用有限元法分析該措施對(duì)混凝土橋面板及鋼梁受力的影響，評(píng)估施工安全性。選取3#～8#梁段建立有限元模型，將3#梁段端部固結(jié)，其他梁段不設(shè)置多余約束。有限元模型1按照原施工方案澆注所有濕接縫，模型2滯后澆注3#～8#梁段拉索錨固區(qū)附近的局部邊腹板濕接縫。選取對(duì)拉索錨固區(qū)橋面板受力最不利的“起吊9#梁段”工況進(jìn)行計(jì)算分析。

4.1 橋面板應(yīng)力分析

3#拉索錨固區(qū)受固結(jié)端的影響，受力與真實(shí)情況差異較大，故只分析4#～8#拉索錨固區(qū)應(yīng)力。從理論錨點(diǎn)沿45°方向提取拉索錨固區(qū)橋面板頂面主拉應(yīng)力繪制于圖7。由圖7可知，“滯后澆注局部濕接縫”的措施可使錨固區(qū)內(nèi)的主拉應(yīng)力水平普遍降低，4#～8#拉索錨固區(qū)橋面板最大主拉應(yīng)力降低0.7～2.0 MPa?？梢?jiàn)，該技術(shù)措施避免了起吊梁段過(guò)程中的荷載傳遞給拉索錨固區(qū)附近的混凝土橋面板，降低了該區(qū)域橋面板主拉應(yīng)力，有利于減小后續(xù)施工階段的拉應(yīng)力累積，從而避免拉索錨固區(qū)混凝土橋面板的開(kāi)裂。

圖7 拉索錨固區(qū)橋面板主拉應(yīng)力Fig.7 Principal tensile stress of bridge deck in cable anchorage area

提取模型1，2各拉索錨固區(qū)橋面板順橋向正應(yīng)力、橫橋向正應(yīng)力及面內(nèi)剪應(yīng)力的最大值繪制于圖8。由圖8(a)可知，除8#拉索錨固區(qū)外，4#～7#拉索錨固區(qū)橋面板最大順橋向拉應(yīng)力降低了0.3～1.0 MPa。由于與吊機(jī)前支點(diǎn)處于同一橫斷面，順橋向負(fù)彎矩變化很小，故8#拉索錨固區(qū)橋面板順橋向應(yīng)力變化不大。由圖8(b)可知，5#～8#拉索錨固區(qū)橋面板最大橫橋向正應(yīng)力降低0.2～0.3 MPa。由圖8(c)可知，橋面板面內(nèi)剪應(yīng)力基本無(wú)變化?？梢?jiàn)，該技術(shù)措施對(duì)橋面板面內(nèi)剪應(yīng)力基本無(wú)影響，主要是通過(guò)減小拉索錨固區(qū)橋面板的彎曲應(yīng)力來(lái)避免其開(kāi)裂。

圖8 拉索錨固區(qū)橋面板最大應(yīng)力對(duì)比Fig.8 Comparison of maximum stresses of bridge deck in cable anchorage area

另外，在與拉索錨固橫梁相鄰的一道橫梁與邊腹板交點(diǎn)附近，混凝土橋面板底面出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖9所示。由圖9可知，起吊9#梁段時(shí)，8#梁段該處主拉應(yīng)力達(dá)3.77 MPa。這是因?yàn)槔魉搅νㄟ^(guò)邊腹板直接傳遞給錨固橫梁后面的一道非錨固橫梁，又通過(guò)焊釘將拉索水平力傳遞給橋面板，滯后澆注的邊腹板濕接縫造成橋面板截面突變，導(dǎo)致此處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。隨著后續(xù)梁段的拼裝及斜拉索的張拉，主梁壓應(yīng)力儲(chǔ)備不斷增加，此處的主拉應(yīng)力將逐漸降低，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性。

圖9 橋面板底面應(yīng)力集中位置(單位：MPa)Fig.9 Stress concentration position on bottom of bridge deck(unit：MPa)

4.2 鋼梁應(yīng)力分析

滯后澆注邊腹板處局部濕接縫可能導(dǎo)致該部位鋼梁受力增加，甚至影響結(jié)構(gòu)施工安全。圖10為4#～8#拉索錨固區(qū)鋼梁頂板和邊腹板的最大Mises應(yīng)力對(duì)比。由圖10可知，與原施工方案相比，鋼梁頂板應(yīng)力峰值有所減小，邊腹板應(yīng)力峰值略有增大，但變化均較小?？梢?jiàn)，滯后澆注局部濕接縫的技術(shù)措施對(duì)鋼梁受力影響較小，可保證施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全性。

圖10 4#～8#拉索錨固區(qū)鋼梁最大Mises應(yīng)力對(duì)比Fig.10 Comparison of maximum mises stresses of steel girder in cable No.4 to No.8 anchorage area

以上計(jì)算分析表明了該方法對(duì)錨固區(qū)混凝土橋面板的拉應(yīng)力控制效果良好。

起吊梁段時(shí)，被吊梁段的大部分自重由懸臂端的2對(duì)斜拉索分擔(dān)，其索力值增加幅度較大，則懸臂端對(duì)應(yīng)的2個(gè)梁段的拉索錨固區(qū)橋面板主拉應(yīng)力增量也最大。因此，邊腹板處的局部濕接縫可滯后2個(gè)梁段澆注，即在澆注第i號(hào)和第i-1#梁段的工地現(xiàn)澆縫時(shí)，一起澆注第i-2#和第i-3#滯后現(xiàn)澆縫。某大橋在施工過(guò)程中采取了上述“滯后澆注局部濕接縫”的技術(shù)措施后，拉錨固區(qū)橋面板沒(méi)有再出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。需要注意的是，采取本研究提出的錨固區(qū)現(xiàn)澆縫滯后澆注措施，雖然可減小錨固區(qū)橋面板施工階段的拉應(yīng)力，但也會(huì)影響成橋階段橋面板應(yīng)力分布及應(yīng)力峰值，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體計(jì)算與實(shí)際情況有所偏差，在設(shè)計(jì)階段如何合理地考慮其影響還需展開(kāi)深入研究。

5 結(jié)論

本研究以某采用節(jié)段整體吊裝法施工的組合梁斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)懸臂拼裝階段混凝土橋面板的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的防開(kāi)裂措施。研究結(jié)論如下：

(1)采用節(jié)段整體吊裝法施工的組合梁斜拉橋，當(dāng)每2個(gè)節(jié)段澆注一次橋面板濕接縫時(shí)，在起吊新梁段之前，先將待澆濕接縫處的縱向受力鋼筋進(jìn)行可靠連接，使其與鋼梁共同承受荷載，可避免濕接縫附近混凝土橋面板的開(kāi)裂。

(2)拉索錨固區(qū)橋面板產(chǎn)生斜裂縫的主要原因有兩點(diǎn)：一是懸臂施工在拉索錨固區(qū)產(chǎn)生了較大的負(fù)彎矩；二是斜拉索的水平力傳遞給主梁時(shí)，以一定的角度從拉索錨固區(qū)向橋面板中部擴(kuò)散，軸力擴(kuò)散最快的區(qū)域面內(nèi)剪應(yīng)力最大，該剪應(yīng)力導(dǎo)致拉索錨固區(qū)附近的橋面板出現(xiàn)較大的主拉應(yīng)力。

(3)滯后澆注邊腹板局部濕接縫有助于降低拉索錨固區(qū)附近混凝土橋面板的主拉應(yīng)力，有效避免橋面板在施工過(guò)程中開(kāi)裂，并保證結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全性。