“類雙層PC箱梁橋”頂推受力分析

余 果，劉 炎

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 414600；2.江西省交通科學(xué)研究院，江西 南昌 330000)

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“類雙層PC箱梁橋”頂推受力分析

余 果1，劉 炎2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 414600；2.江西省交通科學(xué)研究院，江西 南昌 330000)

根據(jù)頂推整體仿真計(jì)算結(jié)果可知：通過(guò)“強(qiáng)迫位移”試算確定箱梁是否與下部支撐之間出現(xiàn)脫空比較費(fèi)時(shí)間；為克服以上不足，本次計(jì)算采用MIDAS程序提供的“只受壓彈性連接”模擬下部支撐對(duì)主梁的約束。

頂推；墩梁脫離；一般約束；只受壓彈性連接

1 工程概況

該橋上部結(jié)構(gòu)采用(40+50+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。其中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中間70 m采用滿堂支架異位預(yù)制，預(yù)制完成后采用頂推法頂推就位，梁兩端各30m箱梁采用滿堂支架法現(xiàn)澆施工。

2 頂推流程

主梁頂推施工由左側(cè)向主橋方向?qū)嵤﹩吸c(diǎn)頂推，頂推裝置安裝在E4墩頂頂部。頂推施工前，在主墩E4后側(cè)搭設(shè)70 m通長(zhǎng)預(yù)制平臺(tái)及臨時(shí)墩4～臨時(shí)墩8。在E2～E4墩中間也設(shè)置臨時(shí)墩，以縮短頂推跨徑，各墩跨徑布置為(14.75+8.5+16+8.75+18+12.25+8+10+38+12+10+10+10)m。

頂推施工分為五個(gè)步驟：(1)頂推預(yù)制平臺(tái)及臨時(shí)墩搭設(shè)；(2)頂推梁預(yù)制；(3)導(dǎo)梁安裝；(4)單點(diǎn)頂推；(5)落梁施工。

3 有限元模型建立

(1)單元離散

采用MIDAS_civil2012建立模型。頂推長(zhǎng)度為70 m，共劃分為80個(gè)節(jié)點(diǎn)，79個(gè)梁?jiǎn)卧?主梁以1 m為一個(gè)梁?jiǎn)卧?，同時(shí)在梁段內(nèi)部鋼束端部處，插入節(jié)點(diǎn)細(xì)分單元)；鋼導(dǎo)梁全長(zhǎng)度為34 m，共劃分為35個(gè)節(jié)點(diǎn)，34個(gè)梁?jiǎn)卧?/p>

(2)邊界模擬

所有豎向支承,包括各永久墩和臨時(shí)墩,邊界條件均采用只受壓彈性連接進(jìn)行模擬。同時(shí)在主梁最前端施加水平約束DX(橋的縱向)。

(3)計(jì)算工況

根據(jù)本橋頂推施工工藝流程，施工階段分析以頂推1 m為一個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)，共劃分97個(gè)分析工況。

4 計(jì)算結(jié)果分析

(1)頂推階段主梁應(yīng)力

圖1 頂推階段主梁正截面壓、拉應(yīng)力驗(yàn)算圖/MPa

(2)導(dǎo)梁頂推階段撓度

由通過(guò)圖2可知：導(dǎo)梁最前端豎向向下最大撓度為46 mm，出現(xiàn)工況為：導(dǎo)梁最前端剛到L9；導(dǎo)梁最前端豎向向上最大撓度為49.1 mm，出現(xiàn)工況為：導(dǎo)梁最前端過(guò)L10。

圖2 導(dǎo)梁最前端撓度圖/mm

(3)頂推階段支撐反力

圖3闡述了頂推階段下部支撐的部分支撐墩反力圖。由可得：頂推過(guò)程中，臨時(shí)墩最大反力為11 256.8 kN，出現(xiàn)于7號(hào)臨時(shí)墩，為74號(hào)工況，導(dǎo)梁到達(dá)臨時(shí)墩12前4 m工況，臨時(shí)墩5、臨時(shí)墩7、臨時(shí)墩8、臨時(shí)墩11出現(xiàn)負(fù)反力。

圖3 頂推階段反力圖/kN

PC箱梁在頂推過(guò)程中，由于主梁自重較重，通常情況下主梁與下部支撐之間不會(huì)發(fā)生脫空現(xiàn)象，它一般出現(xiàn)在鋼箱梁頂推過(guò)程中，對(duì)于變曲率

豎曲線形的鋼梁，下部支承與鋼主梁線形之間會(huì)存在間隙。當(dāng)主梁在支承處的撓度大于此間隙，則主梁下?lián)弦欢ù笮『笈c下部支承會(huì)發(fā)生接觸，對(duì)這類問(wèn)題，王娣、李傳習(xí)采用“強(qiáng)迫位移”模擬的撓度小于此間隙，則主梁會(huì)發(fā)生脫空現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

(1)頂推階段主梁上、下緣最大法向壓應(yīng)力為10.22 MPa，最大法向拉應(yīng)力為0.8 MPa，均小于允許值，頂推階段主梁法向應(yīng)力驗(yàn)算滿足規(guī)范要求；

(2)頂推過(guò)程中導(dǎo)梁最前端豎向向下最大撓度為46 mm，出現(xiàn)工況為：導(dǎo)梁最前端剛到臨時(shí)墩9；導(dǎo)梁最前端豎向向上最大撓度為49.1 mm，出現(xiàn)工況為：導(dǎo)梁最前端過(guò)臨時(shí)墩10。

(3)頂推過(guò)程中，臨時(shí)墩最大反力為11 256.8 kN，出現(xiàn)的墩為臨時(shí)墩7，工況為主梁頂推前進(jìn)68 m，即導(dǎo)梁到達(dá)臨時(shí)墩12前4 m工況。

(4)如采用“一般約束”模擬下部支撐對(duì)主梁的約束，臨時(shí)墩5、7、8、11將出現(xiàn)負(fù)反力，而采用“只受壓彈性連接”模擬下部支撐對(duì)主梁的約束能夠比較符合實(shí)際的模擬施工過(guò)程。

(5)本橋PC箱梁在頂推過(guò)程中出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，其原因主要是：①主墩E3～E4之間的臨時(shí)墩布置受到京廣鐵路凈空限制；②主墩E2～E3、E4～E5之間臨時(shí)墩的布置既為減少主梁的頂推跨徑，同時(shí)還考慮其為主梁現(xiàn)澆提供支撐平臺(tái)。

[1] 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)[S].

[2] 肖和華，聶小沅.陳鳴長(zhǎng)沙市三汊磯湘江大橋大跨徑頂推梁設(shè)計(jì)與研究[J].中外公路，2010，(4).

2016-04-11

余果(1990-)，男，湖南岳陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向：橋梁施工控制。

U442

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1008-3383(2016)08-0070-02