馬忠政

(上海軌道交通十號(hào)線發(fā)展有限公司,201101,上海//教授級(jí)高級(jí)工程師)

城市軌道交通雙U型-箱型梁具有結(jié)構(gòu)特殊、受力復(fù)雜等特點(diǎn)，特別是底板橫向取消預(yù)應(yīng)力鋼束后，其橫向抗裂性能以及整體受力能否滿足目前設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)的要求等問題還不明確[1]。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)目前在我國城市軌道交通工程中應(yīng)用較少，且尚無成熟和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。因此，本文選取在世界上首次采用雙U型-箱型連續(xù)梁橋的上海軌道交通17號(hào)線為工程背景，研究節(jié)段拼裝式雙U型-箱型截面連續(xù)梁橋在施工過程及靜力加載試驗(yàn)下的靜力特性，為評(píng)估可能出現(xiàn)的施工誤差影響和施工方法改進(jìn)提供重要數(shù)據(jù)。研究結(jié)論可為雙U型-箱型截面主梁在城市軌道交通建設(shè)的推廣運(yùn)用提供可參考的試驗(yàn)性資料。

1 節(jié)段拼裝式雙U型-箱型梁構(gòu)造特點(diǎn)

上海軌道交通17號(hào)線工程設(shè)置了中跨分別為50 m、55 m和70 m的3跨連續(xù)雙U型梁[2]。雙U型-箱型梁墩頂截面采用U型與箱型結(jié)合截面，跨中截面采用U型截面。17號(hào)線雙U型-箱型連續(xù)梁的典型橋梁立面圖及截面圖如圖1所示。雙U型-箱型梁采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)懸臂拼裝施工，在0#節(jié)段及合龍段兩側(cè)采用濕接縫聯(lián)結(jié)，在其余預(yù)制節(jié)段間采用膠結(jié)縫聯(lián)結(jié)。17號(hào)線按6節(jié)車輛編組設(shè)計(jì)，重車軸重為160 kN，單線重車共24個(gè)軸。

2 靜力試驗(yàn)過程

2.1 施工過程跟蹤監(jiān)測(cè)

本文選取30 m+50 m+30 m的3跨雙U型-箱型截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象,并在施工過程中對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力跟蹤監(jiān)測(cè)。全橋選取S1—S4濕接縫截面和J1—J10膠結(jié)縫截面作為主梁施工過程中的應(yīng)力跟蹤監(jiān)測(cè)截面，具體位置如圖2所示。典型截面縱向應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置示意如圖3所示。全橋共設(shè)置194個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。

2.2 靜力加載試驗(yàn)

試驗(yàn)采用堆載法進(jìn)行靜力加載，按荷載效率系數(shù)η來確定試驗(yàn)的最大加載值，且η應(yīng)滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》[3]的要求(該值范圍為0.80～1.00)。為了解決雙U型-箱型梁結(jié)構(gòu)在大于設(shè)計(jì)荷載作用下的靜力性能，在η為1.2、1.4和1.6情況下,對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行了靜力加載試驗(yàn)。測(cè)試部位與測(cè)點(diǎn)布置如圖4～5所示。

a) 立面圖

b) 支點(diǎn)處橫截面圖

c) 中跨跨中橫截面圖

尺寸單位:mm

a) S2—S3截面

b) J5—J6截面

c) J1—J4、J7—J10、S1、S4截面

尺寸單位：cm

a) S2、S5截面應(yīng)變和溫度測(cè)點(diǎn)

b) S1、S3、S4截面應(yīng)變和溫度測(cè)點(diǎn)

c) 豎向變形測(cè)點(diǎn)

3 結(jié)果分析

3.1 施工過程中的靜力特性

圖6為施工過程中雙U型-箱型梁梁頂、底板應(yīng)力的理論與實(shí)測(cè)結(jié)果比較。結(jié)果表明：

(1) 梁體應(yīng)力狀態(tài)良好，應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果與理論值變化規(guī)律基本一致。

(2) 預(yù)應(yīng)力張拉后,U型梁頂緣和箱梁底板應(yīng)力狀態(tài)理論與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致，表明各施工階段主梁的實(shí)際預(yù)應(yīng)力度和剛度符合設(shè)計(jì)要求。

注:H代表濕接縫的后側(cè),Q代表濕接縫的前側(cè)

a) 中跨S3截面U型梁底板各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力

b) 中跨S3截面U型梁頂緣各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力

3.2 靜力加載試驗(yàn)下的靜力特性

圖7、圖8分別為靜力加載作用下U型梁底板應(yīng)力與豎向變形縱向分布情況以及U型梁截面應(yīng)力沿梁高分布情況。結(jié)果表明：在靜力加載作用下，U型梁頂緣應(yīng)力與截面豎向變形分布基本均勻；箱梁底板應(yīng)力分布不均勻，存在較弱的剪力滯效應(yīng)[4]；U型梁橫向變形的實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算值相吻合，主梁橫向變形分布基本對(duì)稱，表明橋梁結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求;靜力加載作用下截面應(yīng)力沿梁高近似呈線性變化趨勢(shì)，基本符合平截面假定[4]。

4 結(jié)論

通過對(duì)節(jié)段拼裝式雙U型-箱型連續(xù)梁橋在施工過程及靜力加載試驗(yàn)下的靜力特性進(jìn)行研究，得到以下結(jié)論：

(1) 雙U型-箱型梁的靜力特性與一般梁較為類似；

a) U型梁底板應(yīng)力

b) U型梁橫向變形分布

圖8 靜力加載作用下S1截面的應(yīng)力沿梁高分布情況

(2) 截面應(yīng)變沿梁高近似呈線性變化，符合平截面假定；

(3) 靜力加載作用下梁截面應(yīng)力橫向分布較為均勻，且箱梁底板存在較弱的剪力滯效應(yīng)。