0#塊分層澆筑托架受力分析

溫森元

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530011)

近年來隨著我國交通事業(yè)的飛速發(fā)展，各類跨越峽谷、大江大河的橋梁工程不斷興建。連續(xù)剛構(gòu)橋、矮塔斜拉橋等因其造價低、施工簡易快捷、適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)費(fèi)用少，成為中國當(dāng)前的主力橋型之一。

0#塊作為此類橋梁連接箱梁與墩柱的關(guān)鍵受力部位，同時也為掛籃施工提供條件，是全橋箱梁施工的起點(diǎn)。隨著連續(xù)鋼構(gòu)等橋型的應(yīng)用，0#塊施工工藝日趨成熟，而三角托架作為0#塊最普遍的施工方法，也為橋梁界所熟知。

由于0#塊構(gòu)造尺寸大，方量多，通常采取分層澆筑的方式施工。而對于第二層混凝土澆筑時托架所承受的荷載大小，國內(nèi)一直缺乏比較系統(tǒng)完善的研究，各施工企業(yè)也是各自為政。筆者單位憑借經(jīng)驗(yàn)，選擇100%、50%、20%第二層混凝土自重進(jìn)行布載計算，但均缺乏理論及數(shù)據(jù)支撐。

本文項(xiàng)目采用表面式應(yīng)變計，通過對第一、二層0#塊混凝土澆筑時托架特征點(diǎn)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)一步分析研究0#塊分層澆筑時托架受力情況，通過應(yīng)用Midas Civil 2015試算，最終得到該監(jiān)控托架在0#塊分層澆筑時的受力狀況，對以后類似托架設(shè)計計算時的荷載取值具有一定的參考價值。

1 工程概況

扶典口西江特大橋上構(gòu)為：1#主橋[(145+270+145)m矮塔斜拉橋]+2#主橋[(131+198+131)m連續(xù)剛構(gòu)橋]+引橋[11×40 m先簡支后連續(xù)T梁橋]組成，橋梁全長1 474 m。

其中1#主橋箱梁0號塊中心梁高11 m，梁段長12 m，箱梁頂板寬28.5 m，底板寬19.5 m，翼板懸臂長度4.5 m，單個0#塊方量為1 554.5 m3，鋼筋用量176 178.9 kg，0#塊規(guī)模為國內(nèi)罕見。

2 分層受力研究方案

0#塊分層澆筑受力分析通過采集托架特征點(diǎn)在各個工況下的應(yīng)力數(shù)據(jù)，并通過科學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定各工況下托架所承受的施工荷載。其關(guān)鍵過程為：(1)托架應(yīng)力變化數(shù)據(jù)采集；(2)數(shù)據(jù)分析方法確定及分析。經(jīng)項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊討論，確定采用以下方法進(jìn)行研究：

2.1 托架應(yīng)力變化數(shù)據(jù)采集

經(jīng)咨詢，“表面式應(yīng)變計”可讀取構(gòu)件在各工況荷載作用下的應(yīng)力變化值，結(jié)合構(gòu)件設(shè)計彈性模量，即可確定各個特征點(diǎn)在各施工工況下的應(yīng)力變化值。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法確定及分析

由于0#塊設(shè)計荷載與現(xiàn)場施工存在差別，采集數(shù)據(jù)存在一定發(fā)散性，為提高結(jié)論的可靠性，項(xiàng)目決定采用以下步驟進(jìn)行分析：(1)對每個三角牛腿特征點(diǎn)采集數(shù)據(jù)除去異常值，再取應(yīng)力平均值，算出各工況下托架應(yīng)力增量；(2)通過試算，確定托架相應(yīng)應(yīng)力增量下的荷載值；(3)通過試算荷載增量與實(shí)際荷載增量的比值確定第二層混凝土澆筑荷載對托架作用的大小。

3 托架應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)布置

應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)根據(jù)托架受力特征布置于貝雷片及三角牛腿上。三角牛腿應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)：在下游、橋梁中線處各選擇一個受力最大的特征牛腿作為應(yīng)力監(jiān)控點(diǎn)；貝雷片應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)：在上游、下游、橋梁中線牛腿對應(yīng)貝雷片豎桿的位置布設(shè)1個點(diǎn)。托架單側(cè)布置7個應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，共布置14個測點(diǎn)，詳細(xì)布置如圖1。

圖1 應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖

4 托架應(yīng)力監(jiān)測

4.1 應(yīng)變計選用及安裝

(1)應(yīng)變計選用：采用長沙翔昊電子科技有限公司“表面式應(yīng)變計”，其主要構(gòu)成為：安裝座、傳感器、數(shù)據(jù)線、應(yīng)變計讀數(shù)儀(見圖2)。

(2)應(yīng)變計安裝：安裝步驟為，點(diǎn)焊應(yīng)變計安裝座→安裝應(yīng)變計→引數(shù)據(jù)線至托架頂面。

圖2 應(yīng)變計實(shí)體圖

4.2 各工況下托架應(yīng)力監(jiān)測

應(yīng)變計安裝完成后將數(shù)據(jù)線引至托架施工平臺，并采用覆蓋保護(hù)措施，防止數(shù)據(jù)線被破壞。應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)收集主要步驟為：(1)確定初始工況，采集該工況下應(yīng)變計應(yīng)力初始值；(2)采集各特征工況下應(yīng)變計應(yīng)力值。

5 0#塊托架應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果

5.1 托架應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果

經(jīng)過技術(shù)人員對各工況下測點(diǎn)應(yīng)力讀取、記錄并進(jìn)行初步整理，具體數(shù)據(jù)見表1。

5.2 應(yīng)力監(jiān)測值誤差分析

由于現(xiàn)場條件與理論差別，數(shù)據(jù)存在部分誤差，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

(1)構(gòu)件計算部位均為構(gòu)件理論中軸線，而應(yīng)變計貼于被監(jiān)測構(gòu)件表面，且托架牛腿構(gòu)件截面較大，構(gòu)件本身不同部位應(yīng)力值存在差別；

(2)應(yīng)變計在現(xiàn)場吊裝、焊接過程中被刮碰變形，應(yīng)力監(jiān)測精準(zhǔn)度發(fā)生變化；

(3)混凝土澆筑過程中，部分混凝土漿液濺落至應(yīng)變計表面，使應(yīng)變計監(jiān)測應(yīng)力發(fā)生誤差。

表1 0#塊托架應(yīng)力監(jiān)測記錄表

6 0#塊托架分層澆筑受力分析

6.1 異常數(shù)據(jù)剔除

根據(jù)應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，將不符合實(shí)際的異常數(shù)據(jù)剔除。見表2。

表2 應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)整理表

注:應(yīng)力監(jiān)測值單位為MPa

6.2 各特征點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢

根據(jù)記錄數(shù)據(jù)繪制特征點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢圖(見圖3)：

圖3 各測點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢圖

根據(jù)圖3可以得出以下結(jié)論：

(1)托架各特征點(diǎn)應(yīng)力變化與混凝土澆筑荷載增加趨勢一致，應(yīng)力整體增加；

(2)0#塊第一層混凝土澆筑時特征點(diǎn)應(yīng)力增加較快，第二層混凝土澆筑時應(yīng)力增加相對較慢。

6.3 托架承受整體荷載試算

根據(jù)各工況下應(yīng)力平均增量，建模對托架進(jìn)行試算，求出相應(yīng)應(yīng)力平均增量下托架所承受荷載，結(jié)果見表3。

表3 0#塊澆筑應(yīng)力計算-監(jiān)測對比試算結(jié)果列表

經(jīng)試算分析，可得出以下幾點(diǎn)：

(1)第一層混凝土計算荷載增量總和為679.5 T，監(jiān)測應(yīng)力試算荷載總和為335.9 T，監(jiān)測結(jié)果與計算結(jié)果的比值為0.494；

(2)第二層混凝土計算荷載增量總和為697.3 T，監(jiān)測應(yīng)力試算荷載增量總和為76.1 T，監(jiān)測結(jié)果與計算結(jié)果的比值為0.109；

(3)第一層監(jiān)測結(jié)果占計算值K1=0.494，第二層監(jiān)測結(jié)果占計算值得K2=0.109，則K2/k1=0.109/0.494=0.221。

6.4 0#塊分層澆筑托架應(yīng)力試算結(jié)果

綜上所述：0#塊第二層混凝土澆筑時，托架承受荷載占第二層混凝土澆筑施工荷載的22.1%。

7 結(jié)語

通過對扶典口西江特大橋1#墩0#塊分層澆筑托架應(yīng)力的監(jiān)控分析，得到0#塊分層澆筑時托架的受力狀況，填補(bǔ)了現(xiàn)階段各施工單位在0#塊分層澆筑工況下托架設(shè)計荷載取值上的空白，可作為類似托架設(shè)計計算時荷載取值的參考，具有一定的可借鑒意義。

[1]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG/T F50-20011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50017-2016，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB/T5224-2014，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線[S].

[5]GB/T20065-2006，預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋[S].

[6]GB/T14370-2015，預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器[S].