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    異型連續(xù)梁橋變坡頂升中的關(guān)鍵問(wèn)題探討

    2014-04-29 00:00:00李強(qiáng)胡劍泉祝哨晨
    基層建設(shè) 2014年24期

    摘要:異型連續(xù)梁橋受力復(fù)雜,對(duì)其進(jìn)行變坡頂升改造需進(jìn)行詳細(xì)分析探討,以指導(dǎo)施工。本文主要針對(duì)異型連續(xù)梁橋在變坡頂升過(guò)程中,千斤頂縱向不同步及千斤頂失效對(duì)主梁的影響進(jìn)行分析探討,為其他類似橋梁頂升施工提供參考。

    關(guān)鍵詞:異型連續(xù)梁橋;變坡頂升;不同步分析;失效分析

    1 引言

    橋梁在服役期間,當(dāng)下穿線路等級(jí)的提高、航道通航標(biāo)準(zhǔn)的提高、橋梁的變形與下沉,導(dǎo)致橋下凈空不足時(shí),需要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造,以滿足功能要求。一般常用采取拆除重建,此方法不僅工期長(zhǎng)、成本高,且對(duì)交通影響極大,而采用頂升技術(shù)既可減少改造對(duì)原有結(jié)構(gòu)的不良影響,又可縮短工期、降低成本,且不影響交通,因此,具有廣闊的應(yīng)用前景。橋梁頂升技術(shù)要求比較高,本文以一座異型連續(xù)梁橋變坡頂升施工為背景,探討了其在頂升過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

    2 工程概況

    某異型鋼筋砼連續(xù)梁橋(S6~S10聯(lián))跨徑布置為4×20m,上部結(jié)構(gòu)采用單箱多室等高鋼筋砼連續(xù)箱梁,梁高1.6m,橋面橫向異型加寬,從9.12m向21.87m漸變。該橋平面布置如圖1所示。

    圖1" 橋梁平面布置圖(單位:cm)

    該橋改建擬采用PLC同步頂升技術(shù),上部主體結(jié)構(gòu)頂升利用,下部結(jié)構(gòu)樁基全部利用,承臺(tái)改建。該聯(lián)最大頂升高度達(dá)到5.0m,轉(zhuǎn)角達(dá)到3.6度(由4.3%下坡轉(zhuǎn)變?yōu)?.0%上坡)。各墩位頂升高度如表1所示。

    表1" 各墩頂升高度明細(xì)表

    墩號(hào)

    原橋面標(biāo)高(m)

    設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)

    橋面標(biāo)高增值(m)

    S6

    12.180

    17.164

    4.984

    S7

    13.040

    16.769

    3.729

    S8

    13.900

    16.375

    2.475

    S9

    14.760

    15.980

    1.220

    S10

    15.619

    15.840

    0.221

    2 橋梁頂升縱向不同步分析

    橋梁在頂升過(guò)程中,很難做到各千斤頂完全同步,會(huì)存在位移差,從而會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。若頂升不同量過(guò)大,則可能會(huì)造成主梁或橫向聯(lián)系的開(kāi)裂甚至破壞。因此對(duì)于橋梁頂升縱向不同步分析很有必要,必須計(jì)算出不同步量控制的閥值,來(lái)指導(dǎo)施工。本文針對(duì)本橋異型連續(xù)箱梁的特點(diǎn),采用梁格法建立有限元模型進(jìn)行分析,如圖2所示。

    圖2" 異型連續(xù)梁橋梁格模型

    本橋擬采用全橋同步頂升方法,考慮到橋梁頂升為不破壞性的施工,以橋梁正常使用極限狀態(tài)的荷載組合為控制內(nèi)力。在不同步分析中,為了準(zhǔn)確計(jì)算各截面所允許的最大不同步值,首先計(jì)算出主梁各控制截面在恒載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力;再將主梁結(jié)構(gòu)的控制內(nèi)力減去頂升前主梁的內(nèi)力,計(jì)算出主梁結(jié)構(gòu)承載能力富余量,最后由這個(gè)富余量值除以單位不同步(1cm)在主梁截面所產(chǎn)生的附加內(nèi)力,即可得到各截面所允許的最大不同步量??刂苾?nèi)力以各截面的彎矩作為限制,計(jì)算結(jié)果如表2所示。由表中可知,頂升不同步,會(huì)對(duì)主梁產(chǎn)生附加內(nèi)力,本橋最大不同步值為7mm,若要提高不同步值,降低施工難度,則需對(duì)S9~S10孔跨中截面進(jìn)行加固。

    表2" 主梁各控制截面允許的最大不同步量

    驗(yàn)算對(duì)象

    驗(yàn)算截面

    內(nèi)力類型

    承載能力富余量

    單位不同步值引起主梁內(nèi)力

    最大不同步值(mm)

    S6~S7

    跨主梁

    L/4

    彎矩

    (kN·m)

    2393

    977

    24

    跨中

    彎矩

    (kN·.m)

    2603

    2032

    13

    3L/4

    彎矩

    (kN·.m)

    23108

    3073

    75

    S7~S8

    跨主梁

    S7支點(diǎn)

    彎矩

    (kN·.m)

    25871

    5497

    47

    L/4

    彎矩

    (kN·m)

    4517

    1698

    27

    跨中

    彎矩

    (kN·m)

    5744

    2525

    23

    3L/4

    彎矩

    (kN·m)

    35902

    4227

    85

    S8~S9

    跨主梁

    S8支點(diǎn)

    彎矩

    (kN·m)

    13667

    9068

    15

    L/4

    彎矩

    (kN·m)

    5174

    3671

    14

    跨中

    彎矩

    (kN·m)

    7962

    2093

    38

    3L/4

    彎矩

    (kN·m)

    70903

    6855

    103

    S9~S10

    跨主梁

    S9支點(diǎn)

    彎矩

    (kN·m)

    77675

    10752

    72

    L/4

    彎矩

    (kN·m)

    28946

    5440

    53

    跨中

    彎矩

    (kN·.m)

    2393

    3662

    7

    3L/4

    彎矩

    (kN·m)

    2603

    1700

    15

    3 橋梁頂升千斤頂失效分析

    橋梁頂升過(guò)程中,若有一個(gè)關(guān)鍵千斤頂失效,將會(huì)對(duì)主梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響,極有可能造成頂升橋梁的倒塌。因此很有必要對(duì)千斤頂進(jìn)行失效分析,探討失效后,對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,找到關(guān)鍵部位以作為監(jiān)控要點(diǎn)。

    頂升千斤頂一般設(shè)置在原支座附近,本橋共17個(gè)支座,頂升時(shí)擬采用17個(gè)千斤頂,再由各個(gè)頂升點(diǎn)的受力,選取不同型號(hào)的千斤頂。本文選擇S6墩的一個(gè)千斤頂進(jìn)行失效分析。在S6墩設(shè)置S6-1、S6-2兩個(gè)千斤頂,經(jīng)計(jì)算支點(diǎn)反力為800kN,頂升選用頂推力為1000kN的千斤頂,安全系數(shù)達(dá)到1.25。假定在頂升過(guò)程中,S6-1千斤頂失效,計(jì)算結(jié)果如表3所示。由表中可知,當(dāng)S6-1千斤頂失效后,S6-2千斤頂承受力將增大到1327kN,該千斤頂此時(shí)因承載力不足而失效。此外,當(dāng)S6-1千斤頂失效后,S6~S7跨主梁大部分截面抗扭承載能力不滿足要求,部分截面抗剪承載力也不滿足要求。因此,S6墩千斤頂?shù)捻斏εc位移及S7號(hào)墩頂截面的剪應(yīng)力是頂升施工中監(jiān)控的重點(diǎn)。

    表3" S6-1千斤頂失效后S6~S7跨主梁關(guān)鍵截面抗扭、抗剪計(jì)算

    驗(yàn)算

    對(duì)象

    驗(yàn)算

    截面

    扭矩

    (kN·m)

    抗扭承載力(kN·m)

    抗扭安

    全系數(shù)

    剪力

    (kN)

    抗剪承載力(kN)

    抗剪安

    全系數(shù)

    S6~S7主梁

    S6支點(diǎn)

    2564

    2040

    0.80

    1407

    2779

    1.98

    L/4

    3106

    2021

    0.65

    1047

    2818

    2.69

    跨中

    2227

    1621

    0.73

    957

    2848

    2.98

    3L/4

    1733

    1669

    0.96

    1006

    2771

    2.75

    S7支點(diǎn)

    2334

    1296

    0.56

    4557

    3083

    0.68

    4 結(jié)論

    本文以某S6~S10聯(lián)異型連續(xù)梁橋變坡頂升施工為實(shí)例,對(duì)其在頂升過(guò)程中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題做了探討,得出以下結(jié)論:

    (1)橋梁頂升過(guò)程中,千斤頂?shù)牟煌剑瑫?huì)使主梁產(chǎn)生附加內(nèi)力,同步誤差的控制范圍與橋梁整體狀況相關(guān)。本文所討論的異型連續(xù)梁,若保證其頂升過(guò)程中不產(chǎn)生破壞,不同步誤差僅7mm。

    (2)橋梁頂升過(guò)程中,千斤頂失效后,對(duì)主梁受力影響的分析可以對(duì)施工監(jiān)控關(guān)鍵部位的確定具有指導(dǎo)意義。

    參考文獻(xiàn):

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