高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工應(yīng)力量測分析

王道遠   王亞寧

(石家莊鐵道學院研究生分院，河北石家莊050043)

    由于連續(xù)剛構(gòu)橋具有跨越能力大，伸縮縫少，平順度好，行車舒適，施工無體系轉(zhuǎn)換，無需大型支座，順橋向抗彎、橫橋向抗扭剛度大，順橋向抗推剛度小，能充分適應(yīng)溫度、混凝土收縮徐變、地震的影響等特點，因而近年來，在工程實際中得到廣泛的運用。

    然而，對于高次超靜定橋跨結(jié)構(gòu)，一方面，其成橋的梁部線形及結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力與施工方法和工序有著密切的關(guān)系，不同的施工方法和工序會導(dǎo)致不同的結(jié)構(gòu)受力和變形。另一方面，由于各種隨機因素(如材料的彈性模量、混凝土收縮徐變、結(jié)構(gòu)自重、施工荷載、溫度等)是理論計算無法準確計量的，因而理論設(shè)計值和實測值難以完全一致。這就需要在施工階段對橋的應(yīng)力、線形、溫度等進行必要的監(jiān)測并對所測數(shù)據(jù)及時進行分析，以指導(dǎo)后續(xù)施工，避免施工中的不合理的受力狀態(tài)和線形偏位。

1.工程實例

    本文依托晉濟高速公路上的某大橋，它是晉煤外運的交通要道，也是山西高速公路網(wǎng)南下中原，進入全國公路網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟干線。設(shè)計雙向四車道，荷載等級為公路一級。大橋為(120+180+180+180+100)In預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，采用梁墩固接的結(jié)構(gòu)形式。該橋梁的特點是高墩，墩高85m，粱體采用單箱單室大懸臂橫斷面。根據(jù)橋梁特點及施工方法，本工程對箱粱的根部，l／4跨及中跨分別布設(shè)應(yīng)力和溫度量測點進行量測，以達到控制結(jié)構(gòu)合理受力的目的,并發(fā)現(xiàn)施工過程中應(yīng)力變化的一些特點和規(guī)律。

2.數(shù)據(jù)處理及分析

    圖1、圖2為2#T構(gòu)根部應(yīng)力量測曲線圖，橫坐標為施工工況：1、2、3…分別表示第一塊澆注混凝土并張拉后；第二塊澆注混凝土并張拉后，后面的依次類推。縱坐標為應(yīng)力數(shù)值(圖中曲線不連續(xù)處由于施工原因未測量到數(shù)據(jù))。曲線圖中的圖例從上至下依次為晉城和濟源方向順橋向所布置的應(yīng)力測點。

    圖1為2# T構(gòu)根部頂板應(yīng)力量測曲線圖，圖2為2# T構(gòu)根部底板應(yīng)力量測曲線圖。

    (1)從圖l可知，隨著工況的增加頂板壓應(yīng)力值呈逐漸增大的趨勢，前5個工況(即第3塊張拉以前)應(yīng)力增加速率較小，其后進入相對穩(wěn)定的增長速率階段。腹板處(258339#、258373#、258350#、258351#)壓應(yīng)力值相對其他點的應(yīng)力值大，在第32工況(即16塊張拉后)，壓應(yīng)力最大達22.7kN/cm2 ，因此腹板與頂板交界處是施工受力控制的關(guān)鍵也是施工過程中的薄弱環(huán)節(jié)。

    (2)從圖2可知，隨著工況的增加底板壓應(yīng)力也呈逐漸增加的趨勢，其前l8個工況(即第9塊張拉以前)壓應(yīng)力相對趨于穩(wěn)定，其后壓應(yīng)力增長迅速，并且趨于穩(wěn)定的增長速率。底板各處的應(yīng)力值相對比較均勻，相差不大。最大壓應(yīng)力均在腹板位置。在第31工況(即l6塊澆注后)，腹板處265412# 的壓應(yīng)力達9．1kN／cm2。

    (3)從圖2可以看出第9塊澆注后壓應(yīng)力增長迅速，因而在設(shè)計和施工中應(yīng)根據(jù)橋梁跨度的大小，應(yīng)適時加設(shè)中隔板，以提高箱梁的剛度和承載能力。

    (4)從圖l、圖2還可以看出，在施工過程中底板的壓應(yīng)力增長相對于頂板的壓應(yīng)力增長存在滯后現(xiàn)象。并且，在頂部及腹板部張拉預(yù)應(yīng)力的作用下使得頂板的壓應(yīng)力與底板壓應(yīng)力的比值達1.67—2.78倍。

    (5)從3# T構(gòu)，4# T構(gòu)即圖3、圖4也能看出如同前述規(guī)律和特點，因而具有一定的普遍意義。

3.結(jié)論

    (1)對高墩連續(xù)剛構(gòu)橋進行及時的應(yīng)力量測和分析。不僅可以指導(dǎo)施工單位的后續(xù)施工，對施工過程中的不合理部分(如施工作業(yè)的不對稱性，張拉預(yù)應(yīng)力偏張拉引起的扭曲等)起到一定的監(jiān)督作用，同時也為控制工程質(zhì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)。

    (2)文中提出施工過程中應(yīng)力的一些特點和規(guī)律具有普遍的意義，對其他工程具有一定的借鑒價值。

參考文獻：

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[3]王金峰，劉斌高墩大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)特點及施工控制 [J]．中國港灣建設(shè)，2005，21(1)：31一32

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)