大跨连续刚构桥施工过程分析

甘庆丽

（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006）

1 施工过程模拟方法

桥梁施工过程的模拟方法主要有正装分析法，倒拆分析法和无应力状态法。正装分析法的特点是根据施工实际进行过程，结构的形式、约束和受力不断的发生变化，前一施工阶段是后一施工阶段计算的基础。倒拆分析法的特点是以设计成桥阶段为基础，对桥梁进行与实际施工过程相反的倒拆分析。无应力状态法则通过桥梁结构无应力状态将桥梁结构安装的中间状态和终结状态之间联系起来。

大跨度连续刚构桥通常采用平衡悬臂浇筑法施工，正装分析由于其模拟施工过程中是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和内力状态，因此能够较好地模拟桥梁结构的实际施工过程，同时由于混凝土结构的收缩、徐变等也会伴随时间进程而发生，其可以较为准确地对施工过程中的混凝土结构的收缩、徐变等进行分析，这些特点是倒拆分析法和无应力状态法所不具备的。因此本桥选用正装分析法对大桥的施工过程进行模拟。

2 工程概况

该桥主桥上部结构为90＋150＋90m预应力混凝土连续刚构，桥梁全长330m。设计荷载为汽车：城市—B级；人群：2.5kN/m2。主梁为单箱单室结构，主梁宽度为12m（2.5+7+2.5=12m），其中，箱梁底板宽度为6.5m，翼缘板长度为2.75m。箱梁根部梁高为8.5m，相应底板厚度为1.2m。合拢段及边跨现浇段梁高3.2m，相应底板厚度0.3m。箱梁下缘按二次抛物线变化。全桥共设7道横隔板，其中0号块处墩顶横隔板4道、梁端横隔板2道及跨中合龙段1道。主桥箱梁采用C55混凝土，箱内设置有纵向、竖向及横向预应力。其中，纵向预应力根据位置及功能的不同划分为顶板索、腹板索（下弯索）、底板索、合龙索、预备索及体外预应力索，纵向预应力索采用塑料波纹管成孔，真空压浆工艺灌浆。桥梁整体布置如图1所示。

图1 整体布置图

3 施工过程分析

3.1 施工分析模型的建立

本桥利用有限元结构分析软件MIDAS CIVIL进行施工过程的有限元分析，全桥的有限元模型如图2所示，主梁和桥墩均采用梁单元模拟，全桥共计132个单元，138个节点。由于桥墩基础为嵌入岩层的桩基础，所以采用固结的方式。

图2 桥梁有限元模型

根据相关文件，全桥共计42个施工阶段，根据MIDAS CIVIL的功能和详细的施工阶段划分，定义了不同的结构组、荷载组和边界组，根据施工阶段激活相应的组，以达到合理模拟施工阶段的目的。

3.2 施工分析结果

大跨径连续刚构桥在施工过程中受力最不利的位置是悬臂端根部，通常选择该位置作为关注的重点，其受力情况往往决定着预应力体系的设计，因此下面给出该桥悬臂端根部30号单元在各个施工阶段的应力分析结果（见表1）。

表1 30号单元各施工阶段应力值

4 结语

本文根据大跨径连续刚构桥的结构与施工特点，选择正装分析法对某大桥进行施工阶段模拟。采用有限元软件建立了该大桥的施工分析有限元模型，经过计算，施工阶段桥梁结构在施工过程中，拉应力很小，最大压应力为6.426MPa，发生在最大悬臂阶段。通过有限元分析结果可知，该桥在施工过程中结构安全，满足设计要求。

[1]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]秦顺全.桥梁施工控制无应力状态法理论与实践[M].北京：人民交通出版社，2007.