不同聯(lián)長對大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋成橋預(yù)拱度設(shè)置影響

孫 龍 華

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

為了消除橋梁在施工及運(yùn)營過程中主梁變形對橋梁的不利影響，橋梁施工過程中需要設(shè)置預(yù)拱度，橋梁預(yù)拱度包含兩方面內(nèi)容：施工預(yù)拱度和成橋預(yù)拱度，分別為抵消橋梁在施工過程中及成橋運(yùn)營過程中的主梁變形而設(shè)置的預(yù)拱度。

合理的設(shè)置預(yù)拱度的前提是對主梁變形的準(zhǔn)確把握。影響主梁變形的因素很多，混凝土自重、日照、溫度變化、墩柱壓縮、掛籃變形、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉、混凝土收縮徐變等不確定因素均會對主梁產(chǎn)生撓度，影響橋梁各階段預(yù)拱度的設(shè)置。這些因素可以依據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果，采用數(shù)學(xué)方法予以識別，并在計算模型中進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到理論和實際結(jié)果的一致性。而橋梁的成橋預(yù)拱度除了受上述因素影響外，還與橋梁結(jié)構(gòu)本身的特征有關(guān)。本文以實際橋梁為依托，分析不同聯(lián)長對連續(xù)剛構(gòu)橋成橋預(yù)拱度的影響。

1 依托工程簡介

某大橋為高速公路橋梁，分左右幅，主橋為(80+4×150+80)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主梁為直腹板變截面單箱單室箱梁，三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬13 m，底寬7.0 m，懸臂長3 m；合龍段梁高3.5 m，頂、底板厚0.3 m，0號塊中心高度9.0 m，底板厚1.5 m，從懸臂端到0號塊梁高按h=3.5+5.5×(x/69)1.8變化，底板厚按h=0.3+0.7×(x/69)1.8變化。主墩采用薄壁空心墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。橋梁總體布置見圖1。

2 不同聯(lián)長的影響分析

以依托工程主橋為研究對象，在保持其他條件不變，將橋梁的主跨數(shù)在原橋6個主跨的基礎(chǔ)上依次減少1跨，即分別建立4座連續(xù)剛構(gòu)橋梁的仿真計算分析模型，其跨數(shù)依次為3～6，4座

連續(xù)剛構(gòu)橋的聯(lián)長分別為：310 m,460 m,610 m,760 m，各橋主跨均為150 m，邊跨為80 m。

不考慮自然環(huán)境及橋梁自身預(yù)應(yīng)力損失、剛度下降的影響，橋梁后期變形主要和混凝土收縮、徐變及車輛荷載的作用有關(guān)系。下面分別對不同聯(lián)長的橋梁在混凝土收縮、混凝土徐變及車輛活載作用下的變形進(jìn)行計算(混凝土收縮及徐變均考慮10年的時間)。

主梁變形結(jié)果見圖2～圖13，主梁關(guān)鍵斷面撓度見表1～表4。

表1 各因素作用下三跨一聯(lián)的主梁關(guān)鍵截面撓度

mm

表2 各因素作用下四跨一聯(lián)的主梁關(guān)鍵截面撓度 mm

表3 各因素作用下五跨一聯(lián)的主梁關(guān)鍵截面撓度 mm

表4 各因素作用下六跨一聯(lián)的主梁關(guān)鍵截面撓度 mm

3 結(jié)語

從上述計算結(jié)果可知：

1)主梁的變形并不完全對稱(尤其是在徐變作用下)，主要是由于各個橋墩的高度不同，抗推剛度有差異造成的；

2)除了最右側(cè)主墩偏低，其他各主墩高度差別不大；在六跨一聯(lián)的橋梁中，主梁的變形基本以橋梁中心成對稱狀態(tài)，表明隨著聯(lián)長的增加，兩側(cè)主墩的抗推剛度對主梁整體變形差異的影響效應(yīng)在削弱；

3)不考慮主墩的變形，從三跨一聯(lián)到五跨一聯(lián)橋梁在收縮作用下中跨跨中的最大撓度有逐漸減小的趨勢；

4)不考慮主墩的變形，在徐變的作用下，各橋主梁中跨出現(xiàn)上撓的趨勢，邊跨出現(xiàn)下?lián)系内厔?，?shù)值有逐漸減小趨緩的趨勢；

5)在車輛荷載的作用下，從三跨一聯(lián)到六跨一聯(lián)，各橋主梁中跨跨中最大下?lián)现涤兄饾u增多的趨勢，邊跨撓度值基本保持不變。

連續(xù)剛構(gòu)橋成橋運(yùn)營過程中，在外荷載的作用下主梁會產(chǎn)生一定的變形，一旦變形過大不僅影響橋梁行車舒適性，同時還會導(dǎo)致主梁開裂，對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利影響；為消除此類變形的不利影響，需要在橋梁施工過程中設(shè)置成橋預(yù)拱度。成橋預(yù)拱度的量值，不僅和橋梁主跨跨徑及活載有關(guān)，同時還要考慮不同聯(lián)長等因素，根據(jù)實際情況合理設(shè)置。

[1] 徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 張永水，曹淑上.連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制方法研究[J].中外公路，2006(6):83-86.

[3] 申紅軍.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程線形控制研究[J].山西交通科技，2014(1):55.