先簡支后連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換最優(yōu)化工序的研究

勞永福

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司三分公司 廣西南寧 530000）

先簡支后連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換最優(yōu)化工序的研究

勞永福

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司三分公司 廣西南寧 530000）

在橋梁施工中，先簡后支連續(xù)梁橋體系是其中最重要的一種結(jié)構(gòu)體系。這種體系能夠有效的提升梁橋體系的使用性能，減少材料的使用量，有助于提升車輛行駛的平穩(wěn)性，提高車輛行駛的速度，除此之外，還可以有效的降低維護(hù)費用。在先簡后支連續(xù)梁橋體系施工的過程中，先簡后支連續(xù)梁橋體系的轉(zhuǎn)換是其中最重要的程序。本文從施工受力的角度出發(fā)，通過對不同施工順序的對比，對先簡支后連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換的最優(yōu)化工序進(jìn)行了探討。

先簡后支；梁橋體系轉(zhuǎn)換；最優(yōu)化工序

先簡后支連續(xù)梁橋的施工順序是先在臨時支座上安裝預(yù)制簡支梁，然后在相鄰的兩個簡支梁中間進(jìn)行濕接縫混凝土的澆筑，等混凝土的強度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后，將支座上部的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，之后將臨時支座拆除，讓梁能夠在永久支座上得以支撐，然后經(jīng)過支座將其轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁橋體系[1]。根據(jù)上述內(nèi)容可知，先簡后支連續(xù)梁橋施工的關(guān)鍵就是簡支狀態(tài)向連續(xù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，其中具體的施工步驟有三，分別是：澆筑混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力、拆除臨時支座。本文結(jié)合某大橋的施工，對先簡支后連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換的最優(yōu)化工序進(jìn)行了探討。

1 優(yōu)化的思路分析

最優(yōu)化的施工順序指的是在保證工程期限的條件下，在人力資源和設(shè)備資源優(yōu)化利用的前提下，促使先簡后支連續(xù)梁橋體系中的關(guān)鍵點的位移變化量和應(yīng)力保持均勻[2]。先簡后支連續(xù)梁橋體系的施工一般來說可以劃分為五個階段，以五跨連續(xù)梁橋施工為例，對其進(jìn)行有效的分析。五跨連續(xù)梁橋施工順序如圖1所示。

圖1 五跨連續(xù)梁橋施工順序圖

本文五跨連續(xù)梁橋的施工分為五個階段，具體的階段施工分析如下：

第一階段：構(gòu)架預(yù)制主梁，在臨時支座的作用下，形成一種簡支狀態(tài)。在這個時候，五跨連續(xù)梁橋的主梁承受的作用力有兩種，分別是：一期恒載自重和相應(yīng)施工荷載。

第二階段：在第①、②跨和③、④跨之間澆筑混凝土，等到混凝土達(dá)到一定的強度之后，對負(fù)彎矩區(qū)域的鋼束進(jìn)行張拉，然后灌注水泥漿。在這個過程中，先簡后支連續(xù)梁橋的主梁承受的作用力和上述階段一樣，分為兩種，分別是：一期恒載自重和相應(yīng)施工荷載。但是在成型的連續(xù)梁段，結(jié)構(gòu)的變形會受到一定的影響，從而導(dǎo)致徐變次內(nèi)力作用的產(chǎn)生[3]。

第三階段：連接②③跨和④⑤跨，施工步驟和第二階段的施工步驟相同，在這種情況下，先簡后支連續(xù)梁橋承受的作用力有三種，分別是：一期工程自重、施工荷載、徐變次內(nèi)力。

第四階段：將臨時支座拆除，轉(zhuǎn)換體系，完成橫向接縫的施工，最終的結(jié)果就是連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)的形成。在這種情況下，先簡后支連續(xù)梁橋承受的作用力發(fā)生了一定的變化，其中工程自重除了一期工程自重外，還包括橫向接縫的二期工程自重，除此之外，還有徐變次內(nèi)力和相應(yīng)的施工荷載。

第五階段：安裝防護(hù)欄桿、鋪設(shè)橋面。在這個階段，先簡后支連續(xù)梁橋承受的作用力包括結(jié)構(gòu)自重、各種次內(nèi)力、車輛活載和施工荷載等。

通過上述分析可知，在簡支階段，先簡后支連續(xù)梁橋體系承受的作用力有兩種，分別是結(jié)構(gòu)自重和前期恒載；在先簡后支連續(xù)結(jié)構(gòu)形成之后，先簡后支連續(xù)梁橋體系承受的作用力有三種，分別是：汽車荷載、后期恒載和其他的可變荷載。先簡后支連續(xù)梁橋體系和簡支梁相比最大的優(yōu)勢就是跨中彎矩小，但是內(nèi)支座承受的負(fù)彎矩比較大，在優(yōu)化工序的過程中要對這一特點進(jìn)行考慮[4]。

2 優(yōu)化策略分析

根據(jù)上述優(yōu)化思路可知，先簡后支連續(xù)梁橋體系在施工過程中的關(guān)鍵就是如何將后連續(xù)端部頂面抵抗橋面裂縫的效果做到最好，也就是如何保證后連續(xù)端部儲存的彈性壓縮量能夠最大[5]。先簡后支連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)化最優(yōu)化工序的具體分析分為以下幾個步驟來進(jìn)行：

2.1 預(yù)應(yīng)力張拉順序和現(xiàn)澆段澆筑的最優(yōu)化

對于預(yù)應(yīng)力張拉順序和現(xiàn)澆段澆筑順序的最優(yōu)化分析，本文通過對五種施工順序的比較來進(jìn)行分析。

順序一：對先簡后支連續(xù)梁橋的四個端部進(jìn)行一次性的澆筑，預(yù)應(yīng)力的張拉可以從一個端部向另一個端部進(jìn)行。順序二：對先簡后支連續(xù)梁橋的四個端部進(jìn)行一次性的澆筑，預(yù)應(yīng)力的張拉隔著端部進(jìn)行張拉。順序三：對先簡后支連續(xù)梁橋的四個端部進(jìn)行一次性的澆筑，預(yù)應(yīng)力的張拉實行對稱張拉。順序四：先簡后支連續(xù)梁橋的四個端部進(jìn)行對稱澆筑，預(yù)應(yīng)力的張拉實行對稱張拉。順序五：先簡后支連續(xù)梁橋的四個端部進(jìn)行隔端澆筑，預(yù)應(yīng)力的張拉實行隔端張拉。

使用相應(yīng)的計算工具，對上述五種順序進(jìn)行計算，然后比較成橋狀態(tài)后的連續(xù)端部應(yīng)力，可以發(fā)現(xiàn)，一、二、三、四順序下的結(jié)構(gòu)，張拉工序?qū)Σ煌孛娴牟煌饔貌煌强傮w比較接近；順序五下的結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力儲備是最大的，其他的四種壓應(yīng)力儲備比較小。所以在先簡后支連續(xù)梁橋體系的澆筑施工中，可以采用隔端張拉、隔端澆筑的方式來進(jìn)行[6]。但是，僅從受力角度分析張拉順序具有一定的局限性，所以，在分析張拉工序的時候還要從工程造價的角度來進(jìn)行分析。

2.2 拆除臨時支座的最優(yōu)順序

先簡后支連續(xù)梁橋的臨時支座拆除之后，要想保證永久支座能夠起到相應(yīng)的作用，首先要保證橡膠支座有一定的變形壓縮性，除此之外，還要保證永久支座和臨時支座之間要有3～5mm左右的高差。拆除臨時支座最優(yōu)順序的考慮關(guān)鍵就是永久支座和臨時支座的高差和永久支座的壓縮量，在臨時支座的拆除中，這些數(shù)值對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化會產(chǎn)生主導(dǎo)作用。本文將拆除臨時支座之后產(chǎn)生的永久支座和臨時支座的高差以及永久支座壓縮量作為永久支座節(jié)點位置的強迫位移，據(jù)此來分析永久支座的沉陷量對先簡后支連續(xù)梁橋體系產(chǎn)生的影響。需要注意的是，在本文的分析過程中，在拆除臨時支座的過程中，僅僅將拆除支座引發(fā)的應(yīng)力變形納入了考慮體系，沒有將前面的施工效果進(jìn)行疊加，這樣產(chǎn)生的結(jié)果具有一定的局限性。本文對不同的拆除方式進(jìn)行對比，以期找到最優(yōu)化的拆除臨時支座的順序。具體的拆除效應(yīng)如圖2所示。

圖2

根據(jù)圖2顯示，臨時支座拆除的順序不同，對撓度產(chǎn)生的影響也不同。在使用工況一和工況三的拆除順序?qū)εR時支座拆除時，會引起先簡后支連續(xù)梁橋體系的局部下沉，下沉的最大的幅度可以達(dá)到6mm。對于先簡后支連續(xù)梁橋體系的內(nèi)力作用來說，使用工況二來拆除臨時支座所產(chǎn)生的內(nèi)力變化比較小。通過對不同的拆除順序進(jìn)行比較可知，對后連續(xù)跨數(shù)不相同的臨時支座，拆除順序也不相同。本文的后連續(xù)跨數(shù)大于五，也就是后連續(xù)端部的個數(shù)大于四，使用的拆除方法最好是對稱拆除。使用這種拆除方法所產(chǎn)生的次內(nèi)力比較小，對先簡后支連續(xù)梁橋體系的整體結(jié)構(gòu)的影響比較小。

3 結(jié)語

目前，在橋梁施工中，一種最有效的結(jié)構(gòu)方式就是先簡后支連續(xù)梁橋體系。在先簡后支連續(xù)橋梁體系的施工過程中，先簡后支連續(xù)梁橋體系的轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。先簡后支連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)化的最優(yōu)化工序包括三個方面，分別是：端部的澆筑順序、預(yù)應(yīng)力的張拉順序、臨時支座的拆除順序。本文對不同工序的施工效果從受力角度出發(fā)對其進(jìn)行了分析和探討，并且通過實踐分析，對先簡后支連續(xù)梁橋體系的轉(zhuǎn)化工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最終得出結(jié)論如下：①端部澆筑順序和預(yù)應(yīng)力張拉順序的最優(yōu)化工序是：隔斷澆筑和隔斷張拉；②臨時支座的拆除的最優(yōu)化工序是：對稱拆除。對于先簡后支連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換的最優(yōu)化工序，本文僅從實用性的角度對其進(jìn)行了分析，但是，在實際的施工過程中，在轉(zhuǎn)換的時候，結(jié)構(gòu)的受力會發(fā)生比較大的變化，所以，本文的研究還存在一定的缺陷，還需要進(jìn)一步的研究和完善。對先簡后支梁橋體系轉(zhuǎn)化的最優(yōu)化工序進(jìn)行探討，對促進(jìn)先簡后支梁橋體系轉(zhuǎn)化的合理進(jìn)行，對保證先簡后支梁橋體系結(jié)構(gòu)的合理性具有重要的意義。

[1]葉青.先簡支后連續(xù)梁橋的構(gòu)造特點與施工質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（18）：180～181.

[2]張宏.結(jié)合某大橋的施工談先簡支后連續(xù)梁橋施工技術(shù)[J].大科技·科技天地，2011（6）：412～413.

[3]杜風(fēng)榮.先簡支后連續(xù)梁橋施工方法探究[J].中小企業(yè)管理與科技，2012（1）：142～143.

[4]徐士啟.先簡支后連續(xù)梁橋施工控制措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（18）：113～114.

[5]柴翠花.高等級公路先簡支后連續(xù)橋施工技術(shù)探討[J].山西建筑，2013 （3）：195～196.

[6]王志琴.先簡支后連續(xù)梁橋施工工藝及要點分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（7）：132～133.

U448.215

A

1673-0038（2015）24-0291-02

2015-4-28

勞永福（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事橋梁建設(shè)工作。