臨時(shí)固結(jié)拆除順序?qū)冶蹪仓黄胶舛芜B續(xù)梁線形和應(yīng)力的影響

李子奇，樊燕燕

（蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

臨時(shí)固結(jié)拆除順序?qū)冶蹪仓黄胶舛芜B續(xù)梁線形和應(yīng)力的影響

李子奇，樊燕燕

（蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

以懸臂澆筑3跨連續(xù)梁不平衡梁段的施工為工程背景，探討固定墩臨時(shí)固結(jié)拆除順序?qū)仓黄胶饬憾螘r(shí)連續(xù)梁變形和應(yīng)力的影響。計(jì)算了連續(xù)梁邊跨不平衡段澆筑前、后拆除固定墩臨時(shí)固結(jié)的2種不同工況下連續(xù)梁的線形和應(yīng)力，對(duì)比2種工況下施工位移和關(guān)鍵截面應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，研究改變主墩臨時(shí)固結(jié)拆除順序?qū)B續(xù)梁施工應(yīng)力及線形的影響。分析結(jié)果表明：改變施工步驟后澆筑不平衡段時(shí)累計(jì)位移將會(huì)變大，但位移和應(yīng)力滿足要求。

懸臂澆筑；不平衡梁段；臨時(shí)固結(jié)；線形；應(yīng)力

1　工程概述

連續(xù)梁懸臂施工時(shí)一般是對(duì)稱施工各懸臂段，采用支架施工邊跨的不平衡段。對(duì)稱懸臂施工時(shí)，邊跨和中跨受力基本一致，這樣可以保證T構(gòu)的穩(wěn)定且梁體受力合理。當(dāng)懸臂施工中墩頂兩側(cè)的受力不再平衡時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不平衡彎矩，這對(duì)梁體的線形和受力有極大的影響。當(dāng)不可避免地要出現(xiàn)不平衡受力時(shí)，應(yīng)該采取措施使其受力平衡，盡量減少不平衡力矩。采用支架施工邊跨不平衡段可大大減小不平衡力矩帶來(lái)的不利影響，但需要搭設(shè)龐大的現(xiàn)澆支架。采用懸臂法施工邊跨不平衡段可以減少支架的搭設(shè)工作，但會(huì)對(duì)梁體產(chǎn)生不平衡力矩。

跨徑布置為（48+80+48）m的連續(xù)梁，邊跨有一段4 m長(zhǎng)的不平衡梁段，梁重122.82 t。設(shè)計(jì)施工順序：首先，懸臂澆筑各對(duì)稱梁段形成2個(gè)T構(gòu)，進(jìn)行中跨合龍施工；其次，中跨合龍后拆除活動(dòng)墩上的臨時(shí)固結(jié)，進(jìn)行連續(xù)梁兩邊跨的不平衡梁段施工；最后，在全橋合龍后張拉全橋預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)解除固定墩的臨時(shí)固結(jié)。只解除活動(dòng)墩的臨時(shí)固結(jié)后澆筑不平衡梁段，從該施工階段開(kāi)始直至全橋合龍，全橋線形和應(yīng)力存在不對(duì)稱性。按照該施工順序施工時(shí)，在施工線形控制中需要對(duì)兩側(cè)的T構(gòu)設(shè)置不同的預(yù)拱度，不利于施工過(guò)程的線形控制。為了施工過(guò)程中的線形控制方便，本文將調(diào)整臨時(shí)固結(jié)拆除順序，澆筑不平衡梁段前主墩臨時(shí)固結(jié)全部解除。通過(guò)對(duì)2種不同的臨時(shí)固結(jié)拆除順序情況進(jìn)行計(jì)算模擬，研究改變臨時(shí)固結(jié)拆除順序?qū)仓黄胶饬憾螘r(shí)梁體線形和應(yīng)力的影響。

研究橋梁為一鐵路橋，主橋采用C55混凝土，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長(zhǎng)177.5 m。中跨中部10 m段和邊跨端部13.75 m段為等高梁段，梁高3.85 m，中墩處梁高6.65 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線y=2.8x2/1 024+3.85變化。箱梁頂板寬12.2 m，箱底寬6.7 m。全橋頂板厚42 cm，底板厚44～85 cm。梁體在支座處設(shè)橫隔板，全聯(lián)共設(shè)4道橫隔板，橫隔板中部有孔洞以利于檢查人員通過(guò)。梁體按3向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，縱向和橫向采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1 860 MPa、彈性模量Ep= 195 GPa，公稱直徑為15.20 mm的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）的規(guī)定。豎向預(yù)應(yīng)力采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=830 MPa、彈性模量Ep= 200 GPa的預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋（PSB830），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T 20065—2006）的要求。普通鋼筋采用HPB300鋼筋和HRB400鋼筋。

2　工況分析

2.1有限元模型建立

本橋以3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，采用有限元軟件分別對(duì)下列2種工況下橋梁的線形和應(yīng)力進(jìn)行分析研究。工況1，在澆筑不平衡梁段前只解開(kāi)活動(dòng)墩側(cè)臨時(shí)固結(jié)；工況2，在澆筑不平衡梁段前主墩（活動(dòng)墩和固定墩）的臨時(shí)固結(jié)全部解開(kāi)。根據(jù)2種工況建立了2個(gè)有限元模型，共66個(gè)節(jié)點(diǎn)65個(gè)單元。2個(gè)T構(gòu)每個(gè)墩的墩頂處為0號(hào)塊，中跨懸臂澆筑b1～b9梁段，邊跨懸臂澆筑a1～a10梁段。其中a10是邊跨不平衡段，邊跨端塊為a12塊，中、邊跨合龍段分別為b10和a11。主要施工階段劃分見(jiàn)表1。

2.2結(jié)果對(duì)比分析

本文的主要目的是通過(guò)對(duì)比2種工況下的位移和應(yīng)力數(shù)據(jù)，研究分析施工階段的改變對(duì)澆筑不平衡梁段時(shí)梁體應(yīng)力和位移的影響。邊跨不平衡段的澆筑和鋼束張拉后箱梁的最大撓度見(jiàn)表2，a10段鋼束張拉后施工累計(jì)位移見(jiàn)圖1。

表1　主要施工階段劃分

表2　2種工況最大撓度　mm

圖1　a10段鋼束張拉后施工累計(jì)位移

圖2　44單元施工應(yīng)力

2.2.1位移結(jié)果分析

表2為2種工況下2個(gè)施工階段最大位移值?？梢?jiàn)：工況2產(chǎn)生的累計(jì)位移要比工況1大很多，最大差值為53.4 mm，為34施工階段固定墩側(cè)邊跨的下?lián)喜钪?。由圖1可知，工況1產(chǎn)生的累計(jì)位移在澆筑不平衡梁段時(shí)和鋼束張拉時(shí)是不對(duì)稱的，而工況2產(chǎn)生的累計(jì)位移則是對(duì)稱的。

2.2.2應(yīng)力結(jié)果分析

對(duì)箱梁邊跨、中跨L/2處、懸臂根處、中跨L/4處及3L/4關(guān)鍵截面的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。單元頂板、底板應(yīng)力見(jiàn)圖2，控制截面頂、底板最大應(yīng)力值見(jiàn)表3。

由表3可知：工況1各施工階段頂板和底板均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，頂板最大壓應(yīng)力7.28 MPa，底板最大壓應(yīng)力5.00 MPa。工況2頂板最大壓應(yīng)力7.26 MPa，底板最大壓應(yīng)力5.53 MPa。在中跨L/2處頂板出現(xiàn)拉應(yīng)力0.06 MPa，底板出現(xiàn)拉應(yīng)力0.09 MPa。所有應(yīng)力均在C55混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度內(nèi)。

表3　控制截面頂、底板最大應(yīng)力值MPa

3　結(jié)論

1）工況1控制截面頂板和底板均處于受壓狀態(tài)，工況2中跨L/2處頂、底板出現(xiàn)拉應(yīng)力，但數(shù)值很小，所有計(jì)算應(yīng)力值都小于C55混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；

2）工況2在澆筑不平衡段時(shí)產(chǎn)生的累計(jì)位移比工況1對(duì)稱，故在施工中工況2更有利于線形控制，但是累計(jì)位移會(huì)變大。

［1］范立礎(chǔ).橋梁工程：上［M］.2版.北京：人民交通出版社，2001.

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Study on Influence of Removal Sequence of Temporary Fixed Device on Alignment and Stress of Cantilever Casting Continuous Girder Bridge with Unbalanced Segment

LI Ziqi，F(xiàn)AN Yanyan
（School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070，China）

T he three-span continuous girder bridge with unbalanced segment was studied in this paper.T he influences of removal sequence of temporary consolidation of fixed pier on deformation and stress were analyzed during the construction of the unbalanced segment.T he alignment and stress of the continuous girder bridge at two stages were studied.One is that the unbalanced segment was poured，and the other is that the removal of temporary consolidation of fixed pier.T he effect of removal sequence was analyzed through the comparison of displacements and stresses at key sections at these two stages.T he results show that the cumulative displacements of unbalanced segment construction will increase due to the change of construction procedures，but the displacement and stress meet requirements.

Cantilever casting；Unbalanced segment；T emporary fixed device；Alignment；Stress

U445.466

ADOI：10.3969/j.issn.1003-1995.2016.09.06

1003-1995（2016）09-0023-03

（責(zé)任審編趙其文）

2016-03-16；

2016-06-27

長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃（IRT15R29）

李子奇（1974—），男，副教授，碩士。