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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