連續(xù)剛構(gòu)橋停工的影響研究

唐愷

摘 要：大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋工程建設(shè)周期長，且在建設(shè)過程中，受多種因素的影響，易出現(xiàn)停工現(xiàn)象。目前，國內(nèi)對連續(xù)剛構(gòu)橋停工的影響研究較少。由此，本文結(jié)合實際工程案例分析停工對連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)受力的影響情況。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu);停工;線形控制;應(yīng)力控制

中圖分類號：U441.3;U448.23 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0107-02

Absrtact： The construction period of long-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge is long， and in the process of construction， it is easy to stop because of many factors. At present， there are few studies on the impact of the suspension of continuous rigid frame bridges in China. Therefore， this paper combined with practical engineering cases to analyze the impact of shutdown on the structural stress of continuous rigid frame bridge.

Keywords： continuous rigid frame;stop work;linear control;stress control

本文以西牛大橋為工程背景，根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋受力特點，運用橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析軟件MIDAS/Civil建立有限元仿真計算模型，對橋梁結(jié)構(gòu)進行計算分析。結(jié)合不同時間段橋梁實際檢測技術(shù)狀況，對全橋線形、應(yīng)力等重要參數(shù)進行檢測并對數(shù)據(jù)進行詳細分析處理，分析施工監(jiān)控中停工對大跨徑懸臂結(jié)構(gòu)撓度和應(yīng)力產(chǎn)生的影響。為后續(xù)同類型橋梁遇到此類問題時提供相關(guān)工程經(jīng)驗。

1 工程概況

西牛大橋主橋為（70+2×125+70）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，箱梁采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土直腹板箱型梁，主跨根部梁高7.5m，跨中梁高3.0m，箱梁高度按1.8次拋物線變化;箱梁頂板寬12.75m，底板寬6.5m，翼緣板懸臂長度為3.125m，橋面橫坡由腹板高度調(diào)整;主梁梁段劃分為：2m（中跨合攏段）+（6×4）m+（5×3.5）m+（5×3）m+2m（1#塊）+6m（0#塊）[1-4]。

2 橋梁現(xiàn)狀

西牛大橋主橋上部結(jié)構(gòu)自2015年12月全面停工至今，該橋左右幅施工進度不一，具體施工進度為左幅6#墩施工至16#塊、左幅7#墩施工至15#塊、左幅8#塊施工至14#塊、右幅6#墩小樁號施工至12#塊、右幅6#墩大樁號施工至11#塊、右幅7#墩施工至7#塊、右幅8#墩小樁號施工至10#塊和右幅8#墩大樁號施工至11#塊。該橋存在不同墩位停工懸臂長度不一，同時也存在同一T構(gòu)大小樁號懸臂長度不同的情況，研究該橋的停工對連續(xù)剛構(gòu)橋的影響具有典型代表意義。

與2015年豎向變形發(fā)生相比，2017年豎向線形發(fā)生變化，考慮到線形變化主要受混凝土收縮徐變影響，計算了左右幅主橋T構(gòu)2015年4月17日至今發(fā)生的理論變形值，計算結(jié)果如表1所示。

利用MIDAS建模對西牛大橋有限元模型進行分析。對大橋現(xiàn)有狀態(tài)施工至成橋與原設(shè)計成橋狀態(tài)上緣應(yīng)力對比，發(fā)現(xiàn)中間停工三年可使主墩處主梁壓應(yīng)力儲備減少0.3～0.7MPa。

3 停工對結(jié)構(gòu)的影響分析

為了解停工對結(jié)構(gòu)的受力影響，首先要分析連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點。一般來說，變截面的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋受到箱型截面空間預(yù)應(yīng)力束、箱梁截面的扭轉(zhuǎn)及變截面剪力滯、畸變等因素影響，受力特點失分復(fù)雜，截面上的荷載大部分是偏心荷載。連續(xù)剛構(gòu)橋是墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋，這種體系利用主墩的柔性來適應(yīng)橋梁的縱向變形，非常適合山區(qū)地形，利用較高的柔度可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)加力、混凝土收縮徐變和溫度所引起的縱向位移。

結(jié)合連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點，結(jié)合西牛大橋施工控制計算的主要參數(shù)，根據(jù)設(shè)計及相關(guān)規(guī)范，并結(jié)合施工單位編制的主梁施工方案，在主梁施工之前對結(jié)構(gòu)進行復(fù)核計算，在施工開始后根據(jù)施工實際參數(shù)逐步優(yōu)化調(diào)整模型，使模型貼合橋梁實際情況，停工后根據(jù)實際停工實際考慮材料的收縮徐變，同時，對橋梁的后續(xù)發(fā)展進行模擬。在此基礎(chǔ)上分析停工對西牛大橋各種因素的影響。

通過對西牛大橋不同時間段的線形數(shù)據(jù)及應(yīng)力數(shù)據(jù)進行分析可知，不同停工時間及不同懸臂長度停工對結(jié)構(gòu)的影響有一定的區(qū)別。通過對數(shù)據(jù)進行整理可以發(fā)現(xiàn)，由于混凝土的收縮徐變和上部結(jié)構(gòu)面積大于下部結(jié)構(gòu)面積，越靠近跨中位置面積差越大，這種差異造成混凝土收縮徐變不均勻，但徐變的變化速度隨著時間逐漸降低，結(jié)構(gòu)的變形速度也隨之變緩。這就造成西牛大橋停工后，偏載作用下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下?lián)?，同時在不均勻徐變作用下結(jié)構(gòu)上撓持續(xù)增加，但變化速度隨時間不斷降低。通過對西牛大橋的檢測數(shù)據(jù)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，變化大部分是在2015年以前發(fā)生的，2015—2017年這段時間內(nèi)結(jié)構(gòu)基本基本穩(wěn)定，變化較小。

西牛大橋總計存在6個T構(gòu)，每個T構(gòu)均處于不同的停工狀態(tài)。通過對比不難發(fā)現(xiàn)，不同位置停工的影響均不相同，基本可以判斷橋梁停工狀態(tài)下懸臂長度小于最大懸臂情況下，停工后懸臂結(jié)構(gòu)會上撓，停工初期上撓較快，隨著時間的推移，上撓程度持續(xù)增加，但結(jié)構(gòu)上撓速度逐漸下降;若結(jié)構(gòu)在橋梁最大懸臂狀態(tài)時停工，如左幅6#墩16#塊段時停工，停工后結(jié)構(gòu)會下?lián)?，同樣在停工初期撓度變化較快，之后隨時間快速衰減。

西牛大橋在當(dāng)前狀態(tài)下繼續(xù)施工至成橋狀態(tài)后，主梁抗力能夠滿足規(guī)范要求;抗裂能滿足規(guī)范全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件要求;截面正應(yīng)力及主應(yīng)力滿足規(guī)范要求;主梁變形滿足規(guī)范要求。停工造成墩頂附近主梁頂緣壓應(yīng)力儲備減少0.3～0.7MPa，應(yīng)力儲備情況依然滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

本文以西牛大橋為工程背景，分析了長時間停工對大懸臂結(jié)構(gòu)橋梁的撓度和應(yīng)力的影響。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在最大懸臂狀態(tài)之前停工，各施工節(jié)段會有不同程度的上撓，如在最大懸臂狀態(tài)時停工，懸臂結(jié)構(gòu)則會出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象;結(jié)構(gòu)撓度的變化速度隨著時間快速減小。這些結(jié)論可供同類工程參考。在后續(xù)施工過程中，要采取合適的技術(shù)手段保證結(jié)構(gòu)順利合攏。

由于停工對橋梁的影響，為保證橋梁后續(xù)施工質(zhì)量及成橋質(zhì)量達到設(shè)計要求，在續(xù)建過程中要采取一定的技術(shù)手段保證橋梁施工質(zhì)量。由于停工會給橋梁帶來不可逆影響，后續(xù)施工中首先要根據(jù)橋梁實際狀況調(diào)整計算模型，根據(jù)橋梁實際線形狀態(tài)調(diào)順橋梁合攏線形，保證橋梁受力狀態(tài)合理。在橋梁成橋后，必須進行成橋荷載試驗，檢驗橋梁的實際承載能力，保證橋梁結(jié)構(gòu)有一定的安全儲備。條件允許的情況下，可以為橋梁安裝橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測橋梁應(yīng)力及線形狀況，保證橋梁運營安全。

參考文獻：

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