引言

    隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)進(jìn)入了前所未有的高潮時(shí)期，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋是目前橋梁工程中應(yīng)用最廣泛的橋型，通常采用平衡懸臂方法施工。

    本文通過全面綜合分析我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工階段的應(yīng)力分析理論和試驗(yàn)研究現(xiàn)狀，以淮安市天津路大橋的施工監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行了施工階段的應(yīng)力分析，得出了箱梁懸臂施工階段較為詳細(xì)的應(yīng)力變化規(guī)律，對(duì)該類橋梁的設(shè)計(jì)和施工有一定的參考價(jià)值。

    1.工程概況

    淮安市天津路大橋主橋部分為(76.5+143+76.5)m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋，-主橋箱梁采用直腹板式的雙箱單室結(jié)構(gòu)。箱梁根部梁高8.2 m，跨中梁高3.0 m，箱梁高度從距橋墩中心2.5 m處到合龍段處按1.5次拋物線變化。主橋各塊段采用掛籃對(duì)稱懸臂澆筑施工，施工流程為：移動(dòng)（架設(shè)）掛籃一綁扎鋼筋一澆筑混凝土一張拉各種預(yù)應(yīng)力筋一移動(dòng)（架設(shè)）掛籃，循環(huán)以上步驟直至合龍，合龍順序是先進(jìn)行邊跨合龍，然后拆除主墩臨時(shí)錨固，再進(jìn)行中跨合龍。

    2.結(jié)構(gòu)分析模型的建立

    2.1 結(jié)構(gòu)單元的劃分

    根據(jù)設(shè)計(jì)，主橋左右幅對(duì)稱，因此僅對(duì)右幅進(jìn)行模擬，基于有限單元法，將全橋簡(jiǎn)化為平面桿系結(jié)構(gòu)?？紤]0號(hào)塊橫隔板的影響，故將0號(hào)塊每個(gè)橫隔板單獨(dú)的作為一個(gè)單元，并且在橋墩處將0號(hào)塊分開，這樣每個(gè)橋墩0號(hào)處分為6個(gè)單元；將懸臂部分按照設(shè)計(jì)的19個(gè)塊段分為19個(gè)單元，其次中跨合龍段分為2個(gè)單元，每個(gè)邊跨合龍段為一個(gè)單元；將主橋兩端的橋臺(tái)段分別分為3個(gè)單元，總共6個(gè)單元；這樣主橋總共劃分了108個(gè)單元，本次計(jì)算用Midas/Civil進(jìn)行分析，全橋模型見圖1。
 

    2.2 模型簡(jiǎn)化

    本次計(jì)算分析過程中，進(jìn)行以下簡(jiǎn)化：

    (1)建模時(shí)只考慮各施工段的截面形狀，忽略普通構(gòu)造鋼筋、預(yù)埋件等對(duì)截面的影響，計(jì)入預(yù)應(yīng)力孔道對(duì)截面的影響，忽略合龍段的橫隔板作用；

    (2)建模時(shí)假設(shè)0號(hào)塊梁底直接作用在剛性平面上，而不模擬橋墩；

    (3)忽略橋梁主橋部分縱坡和橫坡的影響，橋梁橫截面高度采用主梁中心線處的截面高度，左右對(duì)稱模擬。

    2.3 邊界條件及計(jì)算參數(shù)

    在懸臂過程中存在著結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，橋梁結(jié)構(gòu)的邊界條件在施工過程中會(huì)發(fā)生變化。在邊跨合龍前，12號(hào)和13號(hào)墩與懸臂澆筑的梁段形成靜定的T形結(jié)構(gòu)，此時(shí)，兩墩的約束均為固接。當(dāng)中跨合龍后，將l3號(hào)墩改為雙向鉸接，其他橋墩都改為單向鉸接。梁體混凝土標(biāo)號(hào)為C50，彈性模量為3.45 GPa，泊松比為0.2，混凝土比重y=25 000 kN/m³。頂板縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度級(jí)別1 860 MPa，公稱直徑為15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，彈性模量為195 GPa，泊松比取0.3。鋼絞線松弛損失為控制應(yīng)力的3.5%，管道摩阻系數(shù)為0.16，偏差系數(shù)為0.001 5，錨具回縮取6mm。

    3.控制界面的選取及數(shù)據(jù)采集方法

    3.1 控制點(diǎn)的布置

    在懸臂施工過程中，懸臂根部所受的彎矩最大，所以必須要進(jìn)行監(jiān)測(cè)此處的應(yīng)力；通過計(jì)算可以看出，1/2懸臂處的受力也具有典型的代表意義，所以還對(duì)1/2懸臂處的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。控制截面布置圖見圖2，每個(gè)截面控制點(diǎn)的布置見圖3。

 

    3.2 數(shù)據(jù)采集

    本次監(jiān)測(cè)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集采用JMZX-2006綜合測(cè)試儀，按照以下原則進(jìn)行：(1)測(cè)量時(shí)間控制在早上7點(diǎn)之前完成；(2)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋前測(cè)量一次；(3)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后和移動(dòng)掛籃前測(cè)量一次；(4)移動(dòng)掛籃后測(cè)量一次；(5)澆筑混凝土前后各測(cè)量一次。

    3.3 實(shí)測(cè)結(jié)果處理

    按照上面的原則采集完畢后，用一個(gè)工況后測(cè)得的應(yīng)變值減去這個(gè)工況前測(cè)得的應(yīng)變值，便得到這個(gè)施工工況產(chǎn)生的應(yīng)變值，再由實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的混凝土彈性模量，按照式(1)計(jì)算便得到監(jiān)測(cè)截面在這個(gè)工況施工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，然后再累計(jì)相加，得出累計(jì)應(yīng)力。
 

σ=E×ε                        (1)
 

    其中，σ為混凝土的應(yīng)力；E為混凝土的彈性模量；ε 為混凝土的應(yīng)變。

    4.結(jié)果分析

    鑒于篇幅原因，本文只給出根部截面的測(cè)量結(jié)果和理論結(jié)果的對(duì)比，見圖4，圖5，其中，“+”為拉應(yīng)力，“-”為壓應(yīng)力。

 

    通過圖4，圖5對(duì)比可以看出，根部截面的計(jì)算應(yīng)力值和實(shí)測(cè)應(yīng)力值有所差異，實(shí)測(cè)應(yīng)力值要略大于計(jì)算應(yīng)力值，但是兩者的變化規(guī)律和變化趨勢(shì)相同：變化規(guī)律都是在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋工況過程中，壓應(yīng)力增大，在移動(dòng)掛籃和澆筑混凝土兩個(gè)工況過程中，壓應(yīng)力略微減小，但是總的變化趨勢(shì)都是隨著懸臂的伸長(zhǎng)不斷增大，且最大值均小于容許壓應(yīng)力值。

    5.結(jié)語

    (1)本次實(shí)測(cè)應(yīng)力值和計(jì)算應(yīng)力值吻合的很好，且變化規(guī)律相同，變化趨勢(shì)一致，說明本次應(yīng)力監(jiān)測(cè)是成功的，本次模型計(jì)算是準(zhǔn)確的，兩者的數(shù)據(jù)都是可靠的。

    (2)在橋梁的施工過程中，需要考慮各種荷載的復(fù)雜因素和彼此的影響，以確保在施工過程中，橋梁的應(yīng)力始終保持在容許應(yīng)力范圍內(nèi)，保證全橋的安全施工。

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