兩種施工方式的三跨連續(xù)箱梁橋靜載試驗(yàn)對比分析

張占鋒，郝伯瑾，李　娜 ，連祥東

(1.河南同晟置業(yè)有限公司，河南 鄭州　450008；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州　450003；3.河南黃科工程技術(shù)檢測有限公司，河南 鄭州　450003；4.河海大學(xué)， 江蘇 南京　210098)

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橋梁工程

兩種施工方式的三跨連續(xù)箱梁橋靜載試驗(yàn)對比分析

張占鋒1，郝伯瑾2 ，3，李娜2，3，連祥東4

(1.河南同晟置業(yè)有限公司，河南 鄭州450008；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州450003；3.河南黃科工程技術(shù)檢測有限公司，河南 鄭州450003；4.河海大學(xué)， 江蘇 南京210098)

摘要：通過對滿堂架和掛藍(lán)施工的跨度及截面基本相同兩座三跨變截面連續(xù)橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并對其靜載試驗(yàn)和仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明該兩類橋梁跨中撓度和反彎點(diǎn)的最大拉應(yīng)力差別不大且與仿真結(jié)果基本吻合，而掛籃施工的橋梁跨中測試應(yīng)力與仿真結(jié)果差別較大，因此不能簡單的按照規(guī)程規(guī)范將跨中應(yīng)力作為掛籃施工的三跨連續(xù)梁橋靜載試驗(yàn)的主要判據(jù)。

關(guān)鍵詞：滿堂架施工；掛藍(lán)施工；靜載試驗(yàn)；三跨連續(xù)箱梁；仿真分析

1工程概況

橋1：3跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組合為50+75+50=175 m，該橋設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級，設(shè)防地震烈度7°。箱梁采用單箱三室截面，懸臂長2.5 m，箱寬12.0 m；C50混凝土，滿堂架施工。

橋2：3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組合為52+80+52=182 m。該橋設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級，設(shè)防地震烈度7°。箱梁采用單箱雙室截面，懸臂長3.0 m，箱寬12.55 m。C50混凝土，掛籃施工。

橋梁均為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋型相同，橋梁跨度及橫斷面差別不太大，有可比性。

2試驗(yàn)方案

2.1控制截面的選取及儀器安裝

連續(xù)橋梁主要內(nèi)力控制截面為產(chǎn)生最大正彎矩和撓度的中跨跨中截面及產(chǎn)生最大負(fù)彎矩的橋墩墩頂截面。靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集采用武漢巖海的RS-QL06E橋梁結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)，傳感器安裝斷面及個數(shù)見圖1。

圖1　2座橋橋傳感器安裝斷面、位置及編號示意圖

2.2等效荷載、加載效率與控制參數(shù)檢算

根據(jù)與設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生相同荷載效應(yīng)(相同應(yīng)力和撓度)的等效原理，采用Midas軟件對該2座橋進(jìn)行有限元分析，橋1的設(shè)計(jì)荷載的等效荷載為6輛重為40.3 t的后6輪加載車，橋2的設(shè)計(jì)荷載的等效荷載為6輛重為38.6t的后6輪加載車。加載位置布置示意見圖2。在該加載荷重下，橋1中跨正彎矩加載效率系數(shù)為1.03，支墩反彎矩的加載效率系數(shù)為1.01；橋2中跨正彎矩加載效率系數(shù)為1.03，支墩反彎矩的加載效率系數(shù)為1.01，均滿足加載效率系數(shù)在0.95～1.05之間的要求。相應(yīng)控制參數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1。

本次靜載試驗(yàn)采用對稱加載的方式進(jìn)行，靜載試驗(yàn)前用2輛荷載車進(jìn)行預(yù)壓，靜載試驗(yàn)分3級，工況1：①A加載車后軸在中跨跨中西3 m處，②B加載車后軸在中跨跨中東3 m處；工況2：③A、C加載車后軸在中跨跨中西3 m處，④B、D加載車后軸在中跨跨中東3 m處；工況3：⑤A、C、E加載車后軸在中跨跨中西3 m處，⑥B、D、F加載車后軸在中跨跨中東3 m處。加載車的橫向間距均勻。工況三汽車荷載布置如圖2所示。

表1　加載效率與控制參數(shù)分析結(jié)果表

圖2　工況三試驗(yàn)載重汽車荷載布置示意圖

3測試結(jié)果

3.1撓度

兩座橋在工況三情況下各截面的撓度計(jì)算和測試結(jié)果見表2及圖4，由圖表可知：(1)撓度測試值均小于撓度計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)小于1，滿足規(guī)范要求。(2)橋1的計(jì)算撓度和測試撓度均值均小于橋2，但差別不大。

表2　2座橋的靜載試驗(yàn)撓度測試結(jié)果表　mm

3.2應(yīng)變

(1)中跨跨中

兩座橋在工況三情況下各截面的應(yīng)變計(jì)算和測試結(jié)果見表3及圖5。由圖表可知：應(yīng)變測試值均小于應(yīng)變計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)小于1；滿堂架施工的橋1的實(shí)測值和計(jì)算值差別不大，但掛籃施工的橋2實(shí)測值和有限元模擬分析計(jì)算值偏差較大，甚至嚴(yán)重偏離。

表3　2座橋的中跨靜載試驗(yàn)撓度測試結(jié)果表　 με

(2)中墩墩頂截面

采用電阻應(yīng)變片法對橋墩支點(diǎn)處箱梁截面進(jìn)行應(yīng)變檢測，以判別在荷載試驗(yàn)過程中該橋梁斷面變形是否為彈性變形、主應(yīng)力是否超過最大限值。測試電阻應(yīng)變片布置在變截面箱梁根部起始截面，采用兩組450應(yīng)變花進(jìn)行測試，應(yīng)變花分別布置在距該截面箱梁下緣20 cm和箱梁上緣(翼緣板下緣)20 cm，箱梁上緣測點(diǎn)為測點(diǎn)1，箱梁下緣測點(diǎn)為測點(diǎn)2。中墩墩頂截面應(yīng)變測試結(jié)果見表4。由表4可知，兩橋的反彎點(diǎn)應(yīng)力差別不大，且在兩級試驗(yàn)荷載作用下兩座橋的截面中性軸的高度變化不大，表明橋墩截面在荷載試驗(yàn)過程中處于線彈性受力狀態(tài)。

表4　2座橋的墩頂截面應(yīng)力應(yīng)變測試結(jié)果表

注：拉正壓負(fù)

4結(jié)論及分析

(1)滿堂架施工是先將支架全部支撐，然后再澆筑混凝土，為保證橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高和線型與設(shè)計(jì)相吻合澆筑混凝土前對支架要進(jìn)行預(yù)壓，混凝土達(dá)張拉強(qiáng)度后，然后再根據(jù)分析結(jié)果按先后順序統(tǒng)一對鋼絞線張拉，再拆除滿常支架，這個過程中是混凝土內(nèi)應(yīng)力不斷調(diào)整的過程，當(dāng)橋梁卸去支撐后，橋梁跨中及支墩截面的應(yīng)力瞬間增大。

(2)掛籃懸臂澆筑法施工是將整個主梁分成若干段分次澆筑，并且主墩兩側(cè)的對稱節(jié)段的重量和長度相等，對于三跨連續(xù)梁來說，先在兩個中墩上同時進(jìn)行0#段施工，然后在橋梁中間跨跨中對接，即跨中混凝土塊最后澆筑，如果施工監(jiān)測能將兩邊標(biāo)高調(diào)控的基本一致，跨中塊在澆筑前就不會因兩邊箱梁錯位而將一方施壓而增加橋梁的附加應(yīng)力，這時中間澆筑塊就基本相當(dāng)于兩端固接的小跨箱梁。同時，在本次橋梁靜載試驗(yàn)中，加載車荷重輪并沒有直接作用在中間澆筑塊，而是以中間澆筑塊為對稱線布置于橋梁中跨(如圖3)，不會對橋梁跨中塊產(chǎn)生過多附加應(yīng)力，中間塊的受力模型如圖3，由圖可知，中間塊的彎矩和剪力是由中間塊的兩端位移差(△1-△2)產(chǎn)生，本試驗(yàn)荷載基本對稱布置，中間塊兩端相對位移差較小，所以由所加荷載對中間澆筑塊產(chǎn)生的應(yīng)力較小。

圖3　中間澆筑塊受力模型

總之，掛籃施工和滿堂架施工是橋梁兩種不同施工方式，滿堂架施工的橋梁在橋梁靜載試驗(yàn)過程中不但要考慮支墩截面拉應(yīng)力和跨中最大撓度，還要充分考慮橋梁跨中應(yīng)力，而掛籃施工的橋梁則不能簡單地按照規(guī)范將跨中應(yīng)力作為橋梁靜載試驗(yàn)的主要判據(jù)，對該類橋梁在橋梁靜載試驗(yàn)時必須對橋梁跨中撓度及反彎點(diǎn)的最大拉應(yīng)力做精準(zhǔn)測試。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉效堯,徐岳.橋梁[M].北京.人民交通出版杜，2011.

[2]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京.人民交通出版杜，2000.

[3]張宇峰.朱曉文.橋梁工程試驗(yàn)檢測技術(shù)手冊[M].北京.人民交通出版杜，2008.

[4]劉自明.陳開利.橋梁工程技術(shù)手冊[M].北京.人民交通出版杜，2010.

Comparison and analysis of the static load test of three span continuous box girder bridge constructed in two different ways

ZHANG Zhan-feng1，HAO Bo-jin2，3，LI Na2，3，LIAN Xiang-dong4

(1.Henan TongSheng Real Estate Co.，Ltd.，Zhenzhou，Henan 450008,China；2. Yellow River Institute of Hydraulic Research，Zhenzhou，Henan 450003,China；3. Henan Huang Ke engineering detection Co.，Ltd.，Zhenzhou,Henan 450003,China；4. Hohai University，NanJing，Jiangsu 210098,.China)

Abstract:Static load experiments are carried out in two bridges which are almost in the same sections and spans but in different constructed methods ( one is full frame construction, the other is a hanging basket construction)..through Comparing and analyzing the results of the static load tests and numerical analysis in the two bridges, we get almost the same maximum tensile stress in the inflection point and almost the same deflections in the middle span of bridges that are agreed with the simulated results among the bridges in the two different constructed ways，but the tensile stress in the middle span of the bridges by hanging basket way is greater different between the simulated results, so we can’t put the stress in the middle span as the main criterion in static load test of three spans continuous bridge in the hanging basket construction way.

Keywords:full framing construction technology；hanging basket construction technology；static load test；three span continuous box girder bridge；the simulation analysis

中圖分類號：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)03-0066-03

作者簡介：張占鋒(1979-)，男，工程師，研究方向：工程結(jié)構(gòu)及建設(shè)管理。

收稿日期：2016-02-11