06-3-6先簡支后連續(xù)結構橋中濕接縫施工順序的探討.doc

先簡支后連續(xù)結構橋中濕接縫施工順序的探討劉曉舟摘 要 以先簡支后連續(xù)結構橋為研究對象，結合工程實例，在不同的梁端濕接頭形成及預應力張拉順序下，對結構的受力進行對比分析，為該類的橋梁設計提供參考。關鍵詞 連續(xù)梁 施工工序 先簡支后連續(xù) 隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，先簡支后連續(xù)結構橋由于施工快、行車平順、后期養(yǎng)護少等優(yōu)點在公路建設中得到廣泛應用。采用先簡支后連續(xù)結構橋梁的設計，可減少橋梁接縫，大大提高行車舒適度；從施工方法上，下部構造與主梁預制同步進行，主梁質量有保證，且施工工期短。以筆者參與的某項高速公路設計中，其橋梁里程長達二十余公里，主要采用20m板、30m梁、40m梁、50m梁，均采用先簡支后連續(xù)結構體系。本文以50m梁為例，對該體系的中梁端濕接頭施工順序對結構的影響進行分析。1、結構的形成方式 如圖1所示，結構分為預制T梁、橫向濕接縫、整體化橋面板、橋面鋪裝、護欄。其施工順序為：、預制主梁，張拉預應力鋼束，吊裝預制梁，并及時安裝臨時支座。、安裝墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段的模板，澆筑梁端濕（現(xiàn)澆連續(xù)段）及墩頂負彎矩區(qū)橋面板混凝土。、張拉橋面負彎矩區(qū)鋼束；然后安裝永久支座，拆除臨時支座，形成結構連續(xù)體系。、澆筑剩余橋面板部分的混凝土。、安裝護欄、橋面鋪裝等二期恒載附屬工程。 2、結構的力學特點結構的受力分兩個階段，即主梁計算按組合截面分階段考慮。整體化橋面現(xiàn)澆層未達到設計強度前，按預制梁獨自承受主梁內力計算，此階段為簡支階段；在橋面系、汽車等荷載作用下（成橋運營狀態(tài)）按預制梁、濕接縫及整體化現(xiàn)澆橋面層共同承受主梁內力計算，此階段為連續(xù)階段，結構變成了超靜定結構。圖1在此兩種體系的轉化過程中，結構的內力在不斷地變化，導致整個結構的內力重分布。3、先簡支后連續(xù)濕接頭施工順序分析 先簡支后連續(xù)結構橋梁，依靠梁端濕接頭形成的現(xiàn)澆連續(xù)段和整體化層設置的預應力鋼束來實現(xiàn)體系轉換。整體化層設置的預應力鋼束保證永久支座頂板產生一定的壓應力儲備，以抵抗二期恒載和活載產生的拉應力，避免支座頂板的開裂。如果設計要求一次完成體系轉換，但施工技術及管理無法達到。因此，各支點處的梁端濕接頭及相應整體化層的預應力鋼束的施工必然存在一定的先后順序。以下以5孔50mT梁構成的一聯(lián)橋跨為例，如圖2所示。圖2由于橫向有5片T梁，分為邊T梁和中T梁，兩者荷載橫向分配系數不同。按荷載橫向分配系數，將二期恒載及活載分配給5片T梁。選取一片中T梁作為分析對象，這樣將空間問題簡化為平面桿系問題。T梁按部分預應力混凝土A類構件設計，邊跨T梁腹板采用4束共48股鋼索，中跨T梁腹板采用4束共42股鋼索，中支點處整體化層均采用5束共25股鋼索。本例采用橋梁博士(V3.0)結構分析軟件，相關參數及荷載均符合現(xiàn)行規(guī)范?？紤]到結構均處于彈性工作階段，分析在下列幾種工序情況下，5個跨中截面下緣應力和4個中支點截面上緣應力的分布情況。 各現(xiàn)澆連續(xù)段同時施工，并同時張拉，體系轉換一次完成。此為理想狀況，在此作為分析對比。 從一端至另一端施工，每次澆筑一個濕接頭，逐孔完成體系轉換（1234）。 從兩端至中間施工，每次兩端各澆筑一個濕接頭，對稱完成體系轉換（1、42、3）。 從中間至另兩端施工，每次兩端各澆筑一個濕接頭，對稱完成體系轉換（2、31、4）。 兩端交替施工，每次澆筑一個濕接頭，逐孔完成體系轉換（1423）。4、計算結果分析4.1、成橋階段計算結構分析表1中數據為結構最終成形，二期恒載完成后的計算結果。 成橋階段跨中及中支點應力值（單位：MPa，以壓應力為正） 表1工序1工序2工序3工序4工序55個跨中截面下緣應力5.004.754.805.044.746.135.775.865.965.796.465.475.655.525.536.115.625.885.665.815.114.794.914.634.944個中支點截面上緣應力1.041.071.491.321.531.661.511.811.881.791.681.951.791.781.921.021.601.461.741.42從表中數據可以看出，對跨中同一位置在不同的施工工序下，其最大應力差占平均值的3%6%，差值小且較為平均。由此說明，不同的施工工序對跨中的應力影響甚小，可以不加考慮。相反的，不同的工序對中支點處的應力影響較大。應力差值變化較大，其值從0.170.36MPa，其最大應力差占平均值的9%26%。第一、四中支點出現(xiàn)的差值較大，而第二、三中支點出現(xiàn)的差值相對較小。最小及最大壓應力儲備出現(xiàn)在工序2，而采用對稱施工的工序3、工序4則分布較為均勻，工序5介于兩者之間。4.2、運營階段計算結構分析表2中數據為結構建成并投入運營后的計算結果，此階段荷載組合：恒載+汽車荷載+支座沉降+橋面梯度升降溫，按最不利情況下取值。 運營階段跨中及中支點應力值（單位：MPa, 以壓應力為正） 表2工序1工序2工序3工序4工序55個跨中截面下緣最大拉應力-0.46-1.08-1.02-1.03-1.090.450.310.350.350.340.330.260.310.260.270.440.20.230.190.21-0.46-1.02-0.9-1.09-0.864個中支點截面上緣最大拉應力-0.88-1.15-1.18-1.35-1.14-0.66-0.69-0.66-0.59-0.55-0.66-0.55-0.71-0.72-0.58-0.86-0.79-0.93-0.82-0.97與成橋階段相比，運營階段對跨中同一位置在不同的施工工序下，其規(guī)律類似，其最大應力差相對增大，占平均值的4%18%。同樣，可以不考慮不同的施工工序對跨中的應力的影響。對于中支點處，在最不利的荷載組合時，其截面上緣最大拉應力在不同的工序下差異較大，差值占平均值的17%27%。最大拉應力出現(xiàn)在工序4，而最小拉應力出現(xiàn)在工序2、工序5，工序3則分布較為均勻。盡管存在著差異，計算結果表明，構件的應力分布依然滿足規(guī)范的要求。5、結論對先簡支后連續(xù)結構橋，不同的梁端濕接頭形成及預應力張拉順序對中支點處的應力分布存在較大的影響。對跨中處則影響較小，可以不加考慮。 在本文所列的五種施工工序中，采用對稱施工的工序3、工序4，支點處的應力分布均未出現(xiàn)較明顯的差異，且表現(xiàn)對稱。與工序2、工序5相比，前后者的差別也很小，考慮到實際操作及計算誤差的產生，這種誤差是可以忽略的。進入后期運營階段，由施工工序不同在個截面產生的應力差并未出現(xiàn)明顯變化，說明在成橋階段產生的差異對后期并無影響，即工序不同對運營階段影響甚微。因此，可以選擇施工順序簡單方便、工