異型連續(xù)梁橋變坡頂升中的關(guān)鍵問(wèn)題探討

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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