現(xiàn)澆分段長度對(duì)平轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋受力的影響

韓 均，徐素芳，吳海軍

(1.重慶通力高速公路工程有限公司，重慶401147;2.重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶400074)

近年來，我國建設(shè)了大量的立體交叉跨線橋，連續(xù)梁橋是立體交叉跨線橋中最常見的橋型之一，其施工方法對(duì)橋梁的受力性能有著重要的影響。與傳統(tǒng)的連續(xù)梁橋施工方法相比，平轉(zhuǎn)施工方法能夠不影響通航通車，并節(jié)約工程投資，故在公路橋梁中得到較廣泛應(yīng)用。

平面轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋的轉(zhuǎn)體段一般采用支架分段現(xiàn)澆，通常先安裝每個(gè)分段的支架，在每段混凝土澆注完成達(dá)到要求強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，然后拆除支架，接著依次以同樣的方式施工其它梁段。在平轉(zhuǎn)梁段分段方案不同的情況下，由于后澆梁段自重及預(yù)應(yīng)力施加時(shí)已經(jīng)成型的結(jié)構(gòu)的剛度不同，最終導(dǎo)致不同的分段長度方案對(duì)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度和受力性能產(chǎn)生了明顯影響。筆者結(jié)合工程實(shí)例分析了轉(zhuǎn)體段不同分段長度對(duì)主梁應(yīng)力和位移的影響。

1 一般平轉(zhuǎn)施工連續(xù)梁轉(zhuǎn)體段的分段長度

1.1 常見施工方法下連續(xù)梁的分段長度

常見連續(xù)梁橋的施工方法有多種，每種方法所適宜的跨徑和梁體施工時(shí)的分段長度各異，常見施工方法對(duì)應(yīng)的梁體分段長度見表1［1］。

表1 連續(xù)梁橋不同施工方法下的分段長度Table 1 Different section length of continuous beam bridge with different construction methods

1.2 平轉(zhuǎn)施工連續(xù)梁橋的分段長度

在我國，平轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體段一般使用掛籃懸臂施工和支架分段現(xiàn)澆這兩種施工方法。根據(jù)調(diào)查，近年來國內(nèi)部分連續(xù)梁橋平轉(zhuǎn)施工的分段長度如表 2［2-5］。

由表2可以看出，我國平轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體段一般分段長度為2～8 m，但是對(duì)于情況較為特殊的橋梁，長度也可能達(dá)到20 m左右。

表2 部分連續(xù)梁橋平轉(zhuǎn)施工分段長度Table 2 Section length of some continuous beam bridges constructed by rotary method

2 工程實(shí)例及其轉(zhuǎn)體段分段長度

2.1 工程實(shí)例簡(jiǎn)介

山西長平高速公路跨邯長鐵路微子立交橋主橋?yàn)?2 m+120 m+72 m連續(xù)梁(圖1)，橋?qū)?6 m。其主橋跨越了現(xiàn)有和遠(yuǎn)期規(guī)劃鐵路，采用先支架分段現(xiàn)澆梁體、后平面轉(zhuǎn)體的施工方法。

圖1 山西長平高速公路跨邯長鐵路微子立交橋(轉(zhuǎn)體前)Fig.1 Weizi overpass on Changping expressway crossing Han-Chang railway(before swing)

2.2 工程實(shí)例轉(zhuǎn)體段的分段長度

在工程最初設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)體施工段(59 m+59 m)被分為9段現(xiàn)澆混凝土。后由于工期緊張，又兩次變更了施工圖的分段長度，最終采用圖2中方案1的5段現(xiàn)澆方案進(jìn)行施工。筆者在分析時(shí)，考慮到實(shí)際工程中，會(huì)存在工期緊張等客觀因素導(dǎo)致調(diào)整分段方案施工，同時(shí)為了分析不同分段長度對(duì)橋梁受力的影響，將轉(zhuǎn)體施工段分別采用了3種分段方案進(jìn)行分析。這3種方案都是本橋施工階段被分析和比較過的備選方案［6］。

方案1:分5段澆注混凝土、5次落架，由 A0，AS1，AS2，AM1 和AM2 節(jié)段組成，長度分別為20，24，24，24，26 m，見圖2(a)。

方案2:分3段澆注混凝土、3次落架，由AS1，A0，AM1 節(jié)段組成，長度分別為20，48，50 m，見圖2(b)。

方案3:不分段1次澆注混凝土、1次落架，只有一個(gè)A0節(jié)段組成，長度為118 m。

圖2 立交橋現(xiàn)澆箱梁分段Fig.2 Cast-in-site box beam bridge block diagram

在利用有限元軟件模擬實(shí)橋時(shí)，轉(zhuǎn)體梁段劃分單元號(hào)為7～66。表3是單元號(hào)與分段長度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表3 主梁?jiǎn)卧峙銽able 3 Unit distribution of main beam

3 不同分段長度對(duì)轉(zhuǎn)體段的影響分析

在分析分段方案對(duì)橋梁受力影響時(shí)，假定預(yù)應(yīng)力布置及橋梁構(gòu)造均是相同的，僅分段長度及拆架過程不同。

3.1 不同分段長度對(duì)轉(zhuǎn)體段應(yīng)力的影響

在混凝土澆注張拉、支架拆除后，轉(zhuǎn)體段處于懸臂狀態(tài)。針對(duì)上述3種不同的分段方案，分析得出不同分段長度下轉(zhuǎn)體段最大懸臂狀態(tài)各截面上、下緣應(yīng)力如圖3，圖中橫座標(biāo)為單元號(hào)，其中36～37單元為墩頂單元，7、66為兩懸臂端單元。

圖3 不同分段長度下轉(zhuǎn)體段在最大懸臂狀態(tài)時(shí)各單元應(yīng)力Fig.3 Stresses comparison diagram on each section in the biggest cantilever condition for different section length

從圖3可以看出，各截面的應(yīng)力值有比較好的規(guī)律，無論分幾段澆筑，在上述3種分段方案下，轉(zhuǎn)體段在最大懸臂狀態(tài)時(shí)各截面的上下緣應(yīng)力相差很小，均在1.7%之內(nèi)。由于3種方案在轉(zhuǎn)體之后的施工過程和工藝完全相同，因此可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆施工階段不同分段長度對(duì)于主梁后期應(yīng)力的影響較小。

3.2 不同分段長度對(duì)轉(zhuǎn)體段位移的影響

在不同分段長度下轉(zhuǎn)體段最大懸臂狀態(tài)各節(jié)點(diǎn)累計(jì)水平及豎向位移見圖4，圖中橫座標(biāo)為結(jié)點(diǎn)編號(hào)，其中37為墩頂中心節(jié)點(diǎn)，7、66為兩懸臂端節(jié)點(diǎn)。

圖4 不同分段長度下轉(zhuǎn)體段在最大懸臂狀態(tài)時(shí)各節(jié)點(diǎn)累計(jì)位移Fig.4 Comparison diagram of cumulative displacements on each node in the biggest cantilever condition for different section length

1)由圖4(a)可以看出，懸臂端7號(hào)節(jié)點(diǎn)在分5段澆注、3段澆注及整段澆注情況下轉(zhuǎn)體段的累計(jì)水平位移分別為 1.8，4.2，10 mm，即在不考慮現(xiàn)澆梁與底模支架之間存在的摩阻力且配筋相同的情況下，分段越少，懸臂端的水平位移越大。

2)由圖4(b)可以看出，①懸臂端7號(hào)節(jié)點(diǎn)在分5段澆注、3段澆注情況下轉(zhuǎn)體段的累計(jì)豎向位移分別為 －23.4，－18.5 mm，均遠(yuǎn)小于 0 mm，即各轉(zhuǎn)體段的懸臂端表現(xiàn)為下?lián)?，而在整段澆注情況下轉(zhuǎn)體段的累計(jì)豎向位移為7.2 mm，即懸臂端表現(xiàn)為上拱;②墩頂37號(hào)節(jié)點(diǎn)在3種不同分段長度的位移均為－1.2 mm，即轉(zhuǎn)體段在墩頂和附近截面的上拱位移值相同;③懸臂端7號(hào)節(jié)點(diǎn)在分5段澆注、3段澆注及整段澆注情況下轉(zhuǎn)體段的累計(jì)豎向位移分別為 －23.4，－18.5，7.2 mm，即遠(yuǎn)離橋墩處的截面，分段數(shù)量越多，懸臂端下?lián)衔灰圃酱?④各個(gè)節(jié)點(diǎn)在3種不同分段長度下轉(zhuǎn)體段的累計(jì)豎向位移均不相同，即不同分段方法影響著施工過程中預(yù)拱度的設(shè)置，故主梁施工需按照不同的分段方法設(shè)置預(yù)拱度。

4 結(jié)語

1)在不考慮現(xiàn)澆梁與底模支架之間的摩阻力且配筋相同的情況下，無論分幾段澆注，轉(zhuǎn)體段在最大懸臂狀態(tài)時(shí)各單元截面上下緣應(yīng)力相差均很小。

2)在不同分段長度下，轉(zhuǎn)體段的各個(gè)位置的累計(jì)水平位移均不相同，且越靠近懸臂端、分段數(shù)量越少，懸臂端的水平位移越大。

3)在不同分段長度下，轉(zhuǎn)體段的各個(gè)位置的累計(jì)豎向位移均不相同，且越靠近懸臂端、分段數(shù)量越多，懸臂端的下?lián)衔灰圃酱蟆?/p>

4)由不同分段長度下轉(zhuǎn)體段的各個(gè)位置的累計(jì)豎向位移均不相同可知，不同分段方案對(duì)施工過程中預(yù)拱度的設(shè)置存在著明顯影響，主梁施工要根據(jù)不同的分段方案設(shè)置不同的預(yù)拱度。

5)對(duì)于施工監(jiān)控而言，當(dāng)分段數(shù)較多、每段較短時(shí)，梁體標(biāo)高可隨時(shí)調(diào)整，應(yīng)力也可多次監(jiān)控，應(yīng)力不足時(shí)還可以迅速采取措施;反之，當(dāng)分段數(shù)較少、每段較長時(shí)，梁體標(biāo)高調(diào)整的次數(shù)就會(huì)相對(duì)較少，調(diào)整幅度和余地不大，應(yīng)力監(jiān)測(cè)的次數(shù)相應(yīng)減少，對(duì)于施工過程中的監(jiān)控較為不利。

［1］ 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)［M］.北京:人民交通出版社，1999:7.

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