临时固结拆除顺序对悬臂浇筑不平衡段连续梁线形和应力的影响

李子奇，樊燕燕

（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070）

临时固结拆除顺序对悬臂浇筑不平衡段连续梁线形和应力的影响

李子奇，樊燕燕

（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070）

以悬臂浇筑3跨连续梁不平衡梁段的施工为工程背景，探讨固定墩临时固结拆除顺序对浇筑不平衡梁段时连续梁变形和应力的影响。计算了连续梁边跨不平衡段浇筑前、后拆除固定墩临时固结的2种不同工况下连续梁的线形和应力，对比2种工况下施工位移和关键截面应力的计算结果，研究改变主墩临时固结拆除顺序对连续梁施工应力及线形的影响。分析结果表明：改变施工步骤后浇筑不平衡段时累计位移将会变大，但位移和应力满足要求。

悬臂浇筑；不平衡梁段；临时固结；线形；应力

1　工程概述

连续梁悬臂施工时一般是对称施工各悬臂段，采用支架施工边跨的不平衡段。对称悬臂施工时，边跨和中跨受力基本一致，这样可以保证T构的稳定且梁体受力合理。当悬臂施工中墩顶两侧的受力不再平衡时就会产生不平衡弯矩，这对梁体的线形和受力有极大的影响。当不可避免地要出现不平衡受力时，应该采取措施使其受力平衡，尽量减少不平衡力矩。采用支架施工边跨不平衡段可大大减小不平衡力矩带来的不利影响，但需要搭设庞大的现浇支架。采用悬臂法施工边跨不平衡段可以减少支架的搭设工作，但会对梁体产生不平衡力矩。

跨径布置为（48+80+48）m的连续梁，边跨有一段4 m长的不平衡梁段，梁重122.82 t。设计施工顺序：首先，悬臂浇筑各对称梁段形成2个T构，进行中跨合龙施工；其次，中跨合龙后拆除活动墩上的临时固结，进行连续梁两边跨的不平衡梁段施工；最后，在全桥合龙后张拉全桥预应力钢束时解除固定墩的临时固结。只解除活动墩的临时固结后浇筑不平衡梁段，从该施工阶段开始直至全桥合龙，全桥线形和应力存在不对称性。按照该施工顺序施工时，在施工线形控制中需要对两侧的T构设置不同的预拱度，不利于施工过程的线形控制。为了施工过程中的线形控制方便，本文将调整临时固结拆除顺序，浇筑不平衡梁段前主墩临时固结全部解除。通过对2种不同的临时固结拆除顺序情况进行计算模拟，研究改变临时固结拆除顺序对浇筑不平衡梁段时梁体线形和应力的影响。

研究桥梁为一铁路桥，主桥采用C55混凝土，梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长177.5 m。中跨中部10 m段和边跨端部13.75 m段为等高梁段，梁高3.85 m，中墩处梁高6.65 m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线y=2.8x2/1 024+3.85变化。箱梁顶板宽12.2 m，箱底宽6.7 m。全桥顶板厚42 cm，底板厚44～85 cm。梁体在支座处设横隔板，全联共设4道横隔板，横隔板中部有孔洞以利于检查人员通过。梁体按3向预应力设计，纵向和横向采用抗拉强度标准值fpk=1 860 MPa、弹性模量Ep= 195 GPa，公称直径为15.20 mm的高强度低松弛钢绞线，其技术标准符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224—2014）的规定。竖向预应力采用抗拉强度标准值fpk=830 MPa、弹性模量Ep= 200 GPa的预应力混凝土用螺纹钢筋（PSB830），其技术标准符合现行国家标准《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T 20065—2006）的要求。普通钢筋采用HPB300钢筋和HRB400钢筋。

2　工况分析

2.1有限元模型建立

本桥以3跨预应力混凝土连续梁桥为工程背景，采用有限元软件分别对下列2种工况下桥梁的线形和应力进行分析研究。工况1，在浇筑不平衡梁段前只解开活动墩侧临时固结；工况2，在浇筑不平衡梁段前主墩（活动墩和固定墩）的临时固结全部解开。根据2种工况建立了2个有限元模型，共66个节点65个单元。2个T构每个墩的墩顶处为0号块，中跨悬臂浇筑b1～b9梁段，边跨悬臂浇筑a1～a10梁段。其中a10是边跨不平衡段，边跨端块为a12块，中、边跨合龙段分别为b10和a11。主要施工阶段划分见表1。

2.2结果对比分析

本文的主要目的是通过对比2种工况下的位移和应力数据，研究分析施工阶段的改变对浇筑不平衡梁段时梁体应力和位移的影响。边跨不平衡段的浇筑和钢束张拉后箱梁的最大挠度见表2，a10段钢束张拉后施工累计位移见图1。

表1　主要施工阶段划分

表2　2种工况最大挠度　mm

图1　a10段钢束张拉后施工累计位移

图2　44单元施工应力

2.2.1位移结果分析

表2为2种工况下2个施工阶段最大位移值。可见：工况2产生的累计位移要比工况1大很多，最大差值为53.4 mm，为34施工阶段固定墩侧边跨的下挠差值。由图1可知，工况1产生的累计位移在浇筑不平衡梁段时和钢束张拉时是不对称的，而工况2产生的累计位移则是对称的。

2.2.2应力结果分析

对箱梁边跨、中跨L/2处、悬臂根处、中跨L/4处及3L/4关键截面的应力数据进行对比分析。单元顶板、底板应力见图2，控制截面顶、底板最大应力值见表3。

由表3可知：工况1各施工阶段顶板和底板均未出现拉应力，顶板最大压应力7.28 MPa，底板最大压应力5.00 MPa。工况2顶板最大压应力7.26 MPa，底板最大压应力5.53 MPa。在中跨L/2处顶板出现拉应力0.06 MPa，底板出现拉应力0.09 MPa。所有应力均在C55混凝土的标准强度内。

表3　控制截面顶、底板最大应力值MPa

3　结论

1）工况1控制截面顶板和底板均处于受压状态，工况2中跨L/2处顶、底板出现拉应力，但数值很小，所有计算应力值都小于C55混凝土的标准强度；

2）工况2在浇筑不平衡段时产生的累计位移比工况1对称，故在施工中工况2更有利于线形控制，但是累计位移会变大。

［1］范立础.桥梁工程：上［M］.2版.北京：人民交通出版社，2001.

［2］向中富.桥梁工程控制［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计［M］.北京：人民交通出版社，2000.

［4］苗家武，康仕彬.威海长会口大桥施工控制关键技术［J］.公路交通科技，2012（8）：274-278.

［5］孙永明，荣学亮，何晓东.混凝土连续梁桥悬浇施工控制方法研究［J］.重庆交通大学学报（自然科学版），2015，34（4）：28-33.

［6］张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［7］韩万水，刘建勋，牛宏，等.下白石大桥箱梁悬臂施工控制技术研究［J］.中外公路，2008，28（1）：76-80.

［8］石险峰.施工方法对混凝土连续梁桥内力及变形的影响［J］.工程力学，1998，15（增）：543-549.

Study on Influence of Removal Sequence of Temporary Fixed Device on Alignment and Stress of Cantilever Casting Continuous Girder Bridge with Unbalanced Segment

LI Ziqi，FAN Yanyan
（School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070，China）

T he three-span continuous girder bridge with unbalanced segment was studied in this paper.T he influences of removal sequence of temporary consolidation of fixed pier on deformation and stress were analyzed during the construction of the unbalanced segment.T he alignment and stress of the continuous girder bridge at two stages were studied.One is that the unbalanced segment was poured，and the other is that the removal of temporary consolidation of fixed pier.T he effect of removal sequence was analyzed through the comparison of displacements and stresses at key sections at these two stages.T he results show that the cumulative displacements of unbalanced segment construction will increase due to the change of construction procedures，but the displacement and stress meet requirements.

Cantilever casting；Unbalanced segment；T emporary fixed device；Alignment；Stress

U445.466

ADOI：10.3969/j.issn.1003-1995.2016.09.06

1003-1995（2016）09-0023-03

（责任审编赵其文）

2016-03-16；

2016-06-27

长江学者和创新团队发展计划（IRT15R29）

李子奇（1974—），男，副教授，硕士。