连续刚构桥挂篮悬臂施工应力分析研究

2015-08-26周毅广东省长大公路工程有限公司广东广州511430

中国科技纵横 2015年8期

关键词：右幅挂篮主梁

周毅（广东省长大公路工程有限公司，广东广州 511430）

连续刚构桥挂篮悬臂施工应力分析研究

周毅
（广东省长大公路工程有限公司，广东广州 511430）

挂篮悬浇是连续刚构桥较为常见的施工工艺，而施工阶段下应力测试的结果进行计算和分析对全桥的施工线性和监控起到重要作用，本文以贺江大桥为例，简单阐述了在0#-2#块施工阶段下应力测试的结果进行计算和分析。

连续刚构桥挂篮分析研究

1　工程概况

1.1工程地点

广佛肇高速公路肇庆大旺至封开江口段公路工程是广东省高速公路网四十条加密联络线中重要的一条，是西江北岸的又一出省通道，也是肇庆市主骨架公路“三纵四横”中的第三横。项目起于四会市大沙镇，与二广高速相接，终于广东与广西交界处，往西延伸接梧州环城高速。贺江大桥为广佛肇高速公路X3标先行工程，起点桩号为K173+935.2，终点桩号K174+389.5，总长 454.3m。

贺江大桥桥址区位于北回归线南侧，属南亚热带季风湿润气候区。全年气候温暖，夏长冬短，年平均气温20.9℃～22.1℃，光照充足，雨量充沛，水资源丰富。本桥所跨干流贺江是西江主要支流之一，设计洪水频率为特1/300。

1.2桥跨布置

贺江大桥按三联设置，跨径组成为：（2×25）m+（88+150+88）m+（3×25）m。第二联主桥上部采用三跨预应力混凝土变截面箱梁连续刚构。第一、三联引桥上部采用预应力混凝土组合箱梁。

下部结构：3号、4号桥墩墩身采用矩形空心薄壁截面，右幅桥截面尺寸为 7.0m（横向）×4.5m（纵向），壁厚75cm，左幅桥截面尺寸为7.75m（横向）×4.5m（纵向），壁厚75cm；3、4号桥墩基础均采用整体式承台，每墩10φ2.5m的钻孔灌注桩，分2排布置，每排5根。2号、5号为主引桥过渡墩，墩身采用实体桥墩，厚度2.5m，承台厚度为3.5m，基础采用4φ1.8的钻孔灌注桩，2号过渡墩基桩按照摩擦桩设计，5号过渡墩基桩按照端承桩设计。引桥1、6、7号桥墩采用圆柱式墩，柱径1.6m，基础采用φ1.8m的钻孔灌注桩，桩顶设系梁。0号桥台为柱式台，采用2φ1.4m的钻孔灌注桩；8号桥台为柱式台，采用φ1.4m的钻孔灌注桩。

1.3监控大桥技术指标

表1所示：

表1　贺江大桥技术指标表

2　施工监控中应力的控制

2.1理论值的计算

根据设计资料以及使用的施工工艺和工序，挂篮的结构形式和临时施工荷载等数据，使用桥梁分析软件MIDAS/CIVIL建立全桥的空间杆系结构模型，计算施工过程中各个施工阶段的结构挠度和内力（详见图1～3），为应力测量和挠度控制提供理论计算值。

2.2应力的测量

在悬浇过程中，悬臂长度不断增加，悬臂根部受到的弯矩不断加大，悬浇过程的不完全对称施工使悬臂根部的受力更加复杂。因此，需要及时监测墩柱和箱梁关键断面的应力变化，掌握结构的受力状态，为评估结构安全和施工安全提供依据。由于左、右幅桥面断面形式不一，因此不设主测试幅和辅测试幅，桥梁左幅布置5个应力测试断面，右幅布置6个应力测试断面。梁应力的主要量测部位为（详见图4～6）：

（1）箱梁根部附近断面；（2）边、中跨箱梁腹板变截面处断面（约L/4处）；（3）中跨箱梁合拢段处断面。

表2　贺江大桥右幅断面实测应力值

3　数据的处理及结果

到本阶段，应力测试已测试右幅4#墩主梁各块梁段浇筑张拉后的应力。通过金码牌静态电阻应变仪测出埋入钢筋应变计的应变，再通过本课题组自行设计开发的应变应力程序将应变数据转化成应力数据。具体处理结果见表2～3。

图1　贺江大桥全桥模型

图2　贺江大桥成桥顶板应力图（单位：MPa）

图3　贺江大桥成桥底板应力图（单位：MPa）

图4　贺江大桥左幅应力测试断面布置示意图

4　结论

在大跨度连续刚构桥监控量测中，对桥梁结构的施工过程进行合理的监测与控制是使桥梁施工过程和成桥状态与设计要求尽可能接近的重要保证，是增加结构施工安全性的一个重要手段。影响主梁标高与内力的因素包括主梁节段重量、混凝土弹模、混凝土收缩徐变系数以及施工荷载等。其中混凝土弹模可以通过弹模试验获取，混凝土收缩徐变系数通过应力测试工作可以较好地识别出来，而施工荷载在进入主梁标准节段施工后基本不变，可以较容易把握。预应力张拉值的识别可以根据预应力张拉前后主梁实测应力增量来识别，剩下的主梁节段重量则由于混凝土浇筑量的精确度较难把握，需要通过理论识别获取。此外，通过灵敏度分析可以发现，主梁节段重量对主梁标高与内力的影响程度远比混凝土弹模、混凝土收缩徐变系数的影响大，因此主梁节段重量的识别就显得尤为重要。在主梁重量识别过程中综合利用主梁标高测量以及应力测量的成果。