大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程分析

甘慶麗

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830006）

1 施工過程模擬方法

橋梁施工過程的模擬方法主要有正裝分析法，倒拆分析法和無應(yīng)力狀態(tài)法。正裝分析法的特點(diǎn)是根據(jù)施工實(shí)際進(jìn)行過程，結(jié)構(gòu)的形式、約束和受力不斷的發(fā)生變化，前一施工階段是后一施工階段計(jì)算的基礎(chǔ)。倒拆分析法的特點(diǎn)是以設(shè)計(jì)成橋階段為基礎(chǔ)，對橋梁進(jìn)行與實(shí)際施工過程相反的倒拆分析。無應(yīng)力狀態(tài)法則通過橋梁結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)將橋梁結(jié)構(gòu)安裝的中間狀態(tài)和終結(jié)狀態(tài)之間聯(lián)系起來。

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋通常采用平衡懸臂澆筑法施工，正裝分析由于其模擬施工過程中是按照橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際施工加載順序來進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形和受力分析，得到橋梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的位移和內(nèi)力狀態(tài)，因此能夠較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過程，同時(shí)由于混凝土結(jié)構(gòu)的收縮、徐變等也會(huì)伴隨時(shí)間進(jìn)程而發(fā)生，其可以較為準(zhǔn)確地對施工過程中的混凝土結(jié)構(gòu)的收縮、徐變等進(jìn)行分析，這些特點(diǎn)是倒拆分析法和無應(yīng)力狀態(tài)法所不具備的。因此本橋選用正裝分析法對大橋的施工過程進(jìn)行模擬。

2 工程概況

該橋主橋上部結(jié)構(gòu)為90＋150＋90m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，橋梁全長330m。設(shè)計(jì)荷載為汽車：城市—B級；人群：2.5kN/m2。主梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，主梁寬度為12m（2.5+7+2.5=12m），其中，箱梁底板寬度為6.5m，翼緣板長度為2.75m。箱梁根部梁高為8.5m，相應(yīng)底板厚度為1.2m。合攏段及邊跨現(xiàn)澆段梁高3.2m，相應(yīng)底板厚度0.3m。箱梁下緣按二次拋物線變化。全橋共設(shè)7道橫隔板，其中0號(hào)塊處墩頂橫隔板4道、梁端橫隔板2道及跨中合龍段1道。主橋箱梁采用C55混凝土，箱內(nèi)設(shè)置有縱向、豎向及橫向預(yù)應(yīng)力。其中，縱向預(yù)應(yīng)力根據(jù)位置及功能的不同劃分為頂板索、腹板索（下彎索）、底板索、合龍索、預(yù)備索及體外預(yù)應(yīng)力索，縱向預(yù)應(yīng)力索采用塑料波紋管成孔，真空壓漿工藝灌漿。橋梁整體布置如圖1所示。

圖1 整體布置圖

3 施工過程分析

3.1 施工分析模型的建立

本橋利用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS CIVIL進(jìn)行施工過程的有限元分析，全橋的有限元模型如圖2所示，主梁和橋墩均采用梁單元模擬，全橋共計(jì)132個(gè)單元，138個(gè)節(jié)點(diǎn)。由于橋墩基礎(chǔ)為嵌入巖層的樁基礎(chǔ)，所以采用固結(jié)的方式。

圖2 橋梁有限元模型

根據(jù)相關(guān)文件，全橋共計(jì)42個(gè)施工階段，根據(jù)MIDAS CIVIL的功能和詳細(xì)的施工階段劃分，定義了不同的結(jié)構(gòu)組、荷載組和邊界組，根據(jù)施工階段激活相應(yīng)的組，以達(dá)到合理模擬施工階段的目的。

3.2 施工分析結(jié)果

大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中受力最不利的位置是懸臂端根部，通常選擇該位置作為關(guān)注的重點(diǎn)，其受力情況往往決定著預(yù)應(yīng)力體系的設(shè)計(jì)，因此下面給出該橋懸臂端根部30號(hào)單元在各個(gè)施工階段的應(yīng)力分析結(jié)果（見表1）。

表1 30號(hào)單元各施工階段應(yīng)力值

4 結(jié)語

本文根據(jù)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)與施工特點(diǎn)，選擇正裝分析法對某大橋進(jìn)行施工階段模擬。采用有限元軟件建立了該大橋的施工分析有限元模型，經(jīng)過計(jì)算，施工階段橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中，拉應(yīng)力很小，最大壓應(yīng)力為6.426MPa，發(fā)生在最大懸臂階段。通過有限元分析結(jié)果可知，該橋在施工過程中結(jié)構(gòu)安全，滿足設(shè)計(jì)要求。

[1]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]秦順全.橋梁施工控制無應(yīng)力狀態(tài)法理論與實(shí)踐[M].北京：人民交通出版社，2007.