大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工中的受力分析

劉勝

摘要：隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)量迅速增加，山區(qū)對大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁的需求量逐漸增大，在一定程度上，也推動了連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)的進步和完善。為進一步提高我國大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的工程質(zhì)量，有必要加強橋梁受力情況及施工控制方面的分析，以及在施工過程中哪些外在因素會對橋梁的結(jié)構(gòu)受力和線形造成影響方面的研究，從而更好的保障橋梁在施工過程中質(zhì)量監(jiān)控工作的有效性。本文將針對大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中的受力情況進行分析。

關(guān)鍵詞：大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋；施工過程；受力分析

0.引言

我國幅員遼闊，很多地區(qū)具有山谷溝壑地貌，需要修建橋梁才能保證交通運輸，從而改善偏遠(yuǎn)地區(qū)的貧困現(xiàn)象，并且促進我國交通網(wǎng)絡(luò)的完善?；炷吝B續(xù)剛構(gòu)橋具有抗震能力強、施工成本低、結(jié)構(gòu)堅固、外形美觀等優(yōu)點，在橋梁施工中逐漸得到廣泛應(yīng)用。但由于受到施工過程、結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣候溫度以及施工材料的影響，橋梁主體結(jié)構(gòu)也可能會在施工過程中發(fā)生變化，導(dǎo)致橋梁受力情況也會受到一定影響。為了更好的適應(yīng)這種變化，在施工過程中，需要提高檢測手段，采取有效措施，及時對橋梁施工中存在的誤差進行糾正，對橋梁線性和應(yīng)力等情況進行有效把控，從而保證橋梁在結(jié)構(gòu)合龍后具有較強的穩(wěn)定性和安全性。

1.我國連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)展進程

連續(xù)剛構(gòu)橋在我國起步較晚。1988年興建的廣州洛西大橋，采用了和平彎束預(yù)應(yīng)力的體系，可以明顯改善橋梁受力不均的問題。1995年興建的江津長江大橋和黃石長江大橋取得了跨度上的突破，橋長已經(jīng)超過兩百米，到了1997年，超過兩百七十米的廣東虎門大橋就已建成，并且在橋梁的頂部使用了輕型化工藝，在縱向預(yù)應(yīng)力上消減了連續(xù)束和彎起束，在工藝上取得了突飛猛進的飛躍，近年來興建的連續(xù)剛構(gòu)橋基本都已經(jīng)達到了兩百米以上的跨徑。當(dāng)前，懸臂施工方式成為大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁的主要施工方式，跨徑可以達到一百到三百米的范圍內(nèi)。伴隨著鋼材和混凝土等施工材料質(zhì)量的不斷提高，直接推動了大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展，連續(xù)剛構(gòu)橋跨度不斷增大，三百米以上跨度的橋梁在我國開始出現(xiàn)，并且開始采用輕型結(jié)構(gòu)建造橋梁上部，隨著質(zhì)量的減輕，強度卻有明顯的提高。長懸臂頂板單箱截面結(jié)構(gòu)在施工中的使用也明顯減輕了橋梁重量，使得施工作業(yè)得到簡化。在預(yù)應(yīng)力體系方面，鋼筋的大規(guī)模使用也使得豎向、縱向的連續(xù)束和彎起束得到取消，橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，使得橋梁長度繼續(xù)增加成為可能。

2.大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋受力特點和施工方法

連續(xù)剛構(gòu)橋通常會在橋梁的兩端設(shè)有伸縮縫，使用防震擋塊防止橋梁的主梁產(chǎn)生橫向位移。大跨度橋梁可以通過在兩側(cè)跨處設(shè)置鉸接或者在墩頂處設(shè)置支座來防止主梁發(fā)生變形。連續(xù)剛構(gòu)橋梁多使用懸臂式施工法，這種施工方式主要通過在橋墩的兩側(cè)掛籃后進行施工，使用對稱施工的方式從兩側(cè)分段開工，使用混凝土進行分別澆筑，當(dāng)混凝土達到強度要求后，張拉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在每個階段分貝進行預(yù)應(yīng)力鋼束施工和混凝土的澆筑，直到橋跨完全合攏。連續(xù)鋼構(gòu)橋在設(shè)計階段需要跨中彎矩較小，墩頂負(fù)彎矩較大，懸臂施工方式可以通過利用預(yù)應(yīng)力筋滿足橋梁預(yù)應(yīng)力要求，使用分段施工的方式，能夠更好的控制施工效果，從而提高橋梁的整體性能。在使用懸臂式施工法的過程中，橋梁重各個階段受力情況會互相影響，通常會與設(shè)計階段的預(yù)估數(shù)值存在一定差異。主要是施工過程中發(fā)生的孔數(shù)、在變截面的偏差會對階段受力情況造成影響。這時采用懸臂式施工法，在理論上是可以保證橋梁重，跨中截面不存在彎矩情況，但橋梁的跨中需要進行及時合攏，所以，在合攏時所產(chǎn)生的混凝土荷載，將會引起正彎矩的出現(xiàn)。如在圖1中，墩頂?shù)呢?fù)彎矩為0.48ql2，跨中的最大正彎矩為0.02ql2。

在施工過程中，會對橋梁偏離設(shè)計受力狀態(tài)造成影響的主要原因有以下幾點：第一點，在橋梁在固結(jié)階段，橋墩需要承受橋梁主梁的彎矩壓力；第二點，在懸臂施工的過程當(dāng)中，通常無法對橋梁施工的整體結(jié)構(gòu)進行進一步調(diào)整，由于各節(jié)段需要進行依次施工，所以在施工的過程當(dāng)中，一旦發(fā)生偏差，都將直接影橋梁整體的受力狀態(tài)；第三點，在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過程當(dāng)中，需要劃分的節(jié)段較多，這就導(dǎo)致橋梁主線的控制難度增大，如果在施工過程中，無法有效控制線形，將會導(dǎo)致在橋梁的合攏段，縱面高程誤差的出現(xiàn)，對主梁的合攏效果產(chǎn)生不利影響，需要及時的協(xié)調(diào)主梁線形和跨中合攏之間的關(guān)系，如果調(diào)整情況不理想，只能通過強制合攏施工方式進行橋梁合并，在這種情況下，將會產(chǎn)生一定的附加內(nèi)力，從而改變成橋的受力情況。

3.大跨距橋梁施工監(jiān)測監(jiān)控

對施工過程進行科學(xué)的監(jiān)測監(jiān)控，是保證施工整體質(zhì)量控制的前提，要想實現(xiàn)對施工過程有效的監(jiān)測監(jiān)控，需要結(jié)合先進的檢測工具及設(shè)備，應(yīng)力的監(jiān)測，是施工過程中，監(jiān)控控制工作項目中的重點內(nèi)容，其準(zhǔn)確性和科學(xué)性，將直接影響連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工過程的安全性及工程整體運營效果。今年來，隨著科技的發(fā)展，測量技術(shù)方面得到迅速提高，者也為混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工中，應(yīng)力的有效監(jiān)測提供了有力條件，其中包括：電阻式應(yīng)變計、機械式應(yīng)變計、光纖布拉格光柵、振弦式應(yīng)變計、應(yīng)變計等多種設(shè)備及方式，根據(jù)工程的不同要求，在具體應(yīng)用時也應(yīng)結(jié)合實際情況進行合理選擇。其中鋼弦應(yīng)變計這種方式在檢測時，精度較高高、穩(wěn)定性能好，所以適用的橋梁工程檢測范圍較廣，可以滿足混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測的需要。

4.大跨距混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工結(jié)構(gòu)分析法

針對應(yīng)用懸臂施工方式進行連續(xù)剛構(gòu)橋的施工來說，施工各個階段工作相連接，也就是通過使用混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋將每一個塊件連接到一起，為了滿足設(shè)計要求，需要一保證結(jié)構(gòu)受力平衡為前提，進行結(jié)構(gòu)受力和線形分析。目前普遍采取的方式有兩種，即前進分析法和倒退分析法。前進分析法可以在施工階段進程中不斷推進，對階段邊界的約束條件、施工中存在的荷載問題、混凝土發(fā)生收縮或者徐變、各個構(gòu)建的位置情況等相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，從而推導(dǎo)出成橋后，橋梁結(jié)構(gòu)的具體受力情況；倒退分析法的應(yīng)用方式是，首先需要假設(shè)施工過程中的某一個節(jié)段受力情況和前進分析法中所得到的數(shù)據(jù)相同，也就是說，假設(shè)最終受力結(jié)果和預(yù)估結(jié)構(gòu)相同，進而，在施工過程中，將各個節(jié)段通過倒退的方式拆解，對拆解的節(jié)段受力情況進行檢驗和評價，最后得到的拆除塊段結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)果合位移情況就是施工節(jié)段中能被允許的最佳結(jié)果。

5.結(jié)束語

綜上所述，對大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工進行受力分析，其效果將直接影響工程的整體穩(wěn)定性，對提高工程質(zhì)量有重要的作用，今后仍應(yīng)堅持對橋梁的受力情況進行深入研究，從而不斷推進我國橋梁建設(shè)工程的發(fā)展。

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