06-3-6先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋中濕接縫施工順序的探討.doc

先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋中濕接縫施工順序的探討劉曉舟摘 要 以先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋?yàn)檠芯繉?duì)象，結(jié)合工程實(shí)例，在不同的梁端濕接頭形成及預(yù)應(yīng)力張拉順序下，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行對(duì)比分析，為該類的橋梁設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞 連續(xù)梁 施工工序 先簡(jiǎn)支后連續(xù) 隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋由于施工快、行車平順、后期養(yǎng)護(hù)少等優(yōu)點(diǎn)在公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)，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(gòu)造與主梁預(yù)制同步進(jìn)行，主梁質(zhì)量有保證，且施工工期短。以筆者參與的某項(xiàng)高速公路設(shè)計(jì)中，其橋梁里程長(zhǎng)達(dá)二十余公里，主要采用20m板、30m梁、40m梁、50m梁，均采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。本文以50m梁為例，對(duì)該體系的中梁端濕接頭施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行分析。1、結(jié)構(gòu)的形成方式 如圖1所示，結(jié)構(gòu)分為預(yù)制T梁、橫向濕接縫、整體化橋面板、橋面鋪裝、護(hù)欄。其施工順序?yàn)椋?、預(yù)制主梁，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，吊裝預(yù)制梁，并及時(shí)安裝臨時(shí)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(fù)彎矩區(qū)橋面板混凝土。、張拉橋面負(fù)彎矩區(qū)鋼束；然后安裝永久支座，拆除臨時(shí)支座，形成結(jié)構(gòu)連續(xù)體系。、澆筑剩余橋面板部分的混凝土。、安裝護(hù)欄、橋面鋪裝等二期恒載附屬工程。 2、結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的受力分兩個(gè)階段，即主梁計(jì)算按組合截面分階段考慮。整體化橋面現(xiàn)澆層未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，按預(yù)制梁獨(dú)自承受主梁內(nèi)力計(jì)算，此階段為簡(jiǎn)支階段；在橋面系、汽車等荷載作用下（成橋運(yùn)營(yíng)狀態(tài)）按預(yù)制梁、濕接縫及整體化現(xiàn)澆橋面層共同承受主梁內(nèi)力計(jì)算，此階段為連續(xù)階段，結(jié)構(gòu)變成了超靜定結(jié)構(gòu)。圖1在此兩種體系的轉(zhuǎn)化過程中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力在不斷地變化，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。3、先簡(jiǎn)支后連續(xù)濕接頭施工順序分析 先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)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(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼束來實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換。整體化層設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼束保證永久支座頂板產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力儲(chǔ)備，以抵抗二期恒載和活載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，避免支座頂板的開裂。如果設(shè)計(jì)要求一次完成體系轉(zhuǎn)換，但施工技術(shù)及管理無(wú)法達(dá)到。因此，各支點(diǎn)處的梁端濕接頭及相應(yīng)整體化層的預(yù)應(yīng)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(gòu)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(shù)不同。按荷載橫向分配系數(shù)，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(duì)象，這樣將空間問題簡(jiǎn)化為平面桿系問題。T梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(jié)構(gòu)分析軟件，相關(guān)參數(shù)及荷載均符合現(xiàn)行規(guī)范?？紤]到結(jié)構(gòu)均處于彈性工作階段，分析在下列幾種工序情況下，5個(gè)跨中截面下緣應(yīng)力和4個(gè)中支點(diǎn)截面上緣應(yīng)力的分布情況。 各現(xiàn)澆連續(xù)段同時(shí)施工，并同時(shí)張拉，體系轉(zhuǎn)換一次完成。此為理想狀況，在此作為分析對(duì)比。 從一端至另一端施工，每次澆筑一個(gè)濕接頭，逐孔完成體系轉(zhuǎn)換（1234）。 從兩端至中間施工，每次兩端各澆筑一個(gè)濕接頭，對(duì)稱完成體系轉(zhuǎn)換（1、42、3）。 從中間至另兩端施工，每次兩端各澆筑一個(gè)濕接頭，對(duì)稱完成體系轉(zhuǎn)換（2、31、4）。 兩端交替施工，每次澆筑一個(gè)濕接頭，逐孔完成體系轉(zhuǎn)換（1423）。4、計(jì)算結(jié)果分析4.1、成橋階段計(jì)算結(jié)構(gòu)分析表1中數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)最終成形，二期恒載完成后的計(jì)算結(jié)果。 成橋階段跨中及中支點(diǎn)應(yīng)力值（單位：MPa，以壓應(yīng)力為正） 表1工序1工序2工序3工序4工序55個(gè)跨中截面下緣應(yīng)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(gè)中支點(diǎn)截面上緣應(yīng)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(shù)據(jù)可以看出，對(duì)跨中同一位置在不同的施工工序下，其最大應(yīng)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?qū)缰械膽?yīng)力影響甚小，可以不加考慮。相反的，不同的工序?qū)χ兄c(diǎn)處的應(yīng)力影響較大。應(yīng)力差值變化較大，其值從0.170.36MPa，其最大應(yīng)力差占平均值的9%26%。第一、四中支點(diǎn)出現(xiàn)的差值較大，而第二、三中支點(diǎn)出現(xiàn)的差值相對(duì)較小。最小及最大壓應(yīng)力儲(chǔ)備出現(xiàn)在工序2，而采用對(duì)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(yùn)營(yíng)階段計(jì)算結(jié)構(gòu)分析表2中數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)建成并投入運(yùn)營(yíng)后的計(jì)算結(jié)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(yùn)營(yíng)階段跨中及中支點(diǎn)應(yīng)力值（單位：MPa, 以壓應(yīng)力為正） 表2工序1工序2工序3工序4工序55個(gè)跨中截面下緣最大拉應(yīng)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(gè)中支點(diǎn)截面上緣最大拉應(yīng)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(yùn)營(yíng)階段對(duì)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(yīng)力差相對(duì)增大，占平均值的4%18%。同樣，可以不考慮不同的施工工序?qū)缰械膽?yīng)力的影響。對(duì)于中支點(diǎn)處，在最不利的荷載組合時(shí)，其截面上緣最大拉應(yīng)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(yīng)力出現(xiàn)在工序4，而最小拉應(yīng)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(jì)算結(jié)果表明，構(gòu)件的應(yīng)力分布依然滿足規(guī)范的要求。5、結(jié)論對(duì)先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)橋，不同的梁端濕接頭形成及預(yù)應(yīng)力張拉順序?qū)χ兄c(diǎn)處的應(yīng)力分布存在較大的影響。對(duì)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(duì)稱施工的工序3、工序4，支點(diǎn)處的應(yīng)力分布均未出現(xiàn)較明顯的差異，且表現(xiàn)對(duì)稱。與工序2、工序5相比，前后者的差別也很小，考慮到實(shí)際操作及計(jì)算誤差的產(chǎn)生，這種誤差是可以忽略的。進(jìn)入后期運(yùn)營(yíng)階段，由施工工序不同在個(gè)截面產(chǎn)生的應(yīng)力差并未出現(xiàn)明顯變化，說明在成橋階段產(chǎn)生的差異對(duì)后期并無(wú)影響，即工序不同對(duì)運(yùn)營(yíng)階段影響甚微。因此，可以選擇施工順序簡(jiǎn)單方便、工