桥面临时荷载对连续梁成桥内力及线形影响分析

刘文忠

【摘要】桥梁施工监控是根据已确定的施工方案来实施的，包括各主墩挂篮的安装时间、挂篮悬灌施工过程、挂篮拆除时间及拆除位置，都会对成桥内力及线形产生影响。结合某工程实例，建立有限元模型，对连续梁悬臂施工全过程进行模拟，并针对施工后期挂篮拆除时间调整对成桥内力及线形影响作出定量分析，以期为连续梁施工和线形监控提供相应的参考。

【关键词】连续梁；桥面临时荷载；挂篮荷载；施工监控；线形控制

中图分类号：U443 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

0 前言

连续梁施工过程中，承受较多的桥面临时荷载，如挂篮荷载、施工机具荷载、材料堆放荷载等。其中，以挂篮荷载值最大。本文以挂篮荷载为研究对象，分析挂篮荷载拆除时间对连续梁成桥内力及线形的影响。

三跨连续梁悬灌施工时，两主墩梁段平行进行，施工作业互不干扰。但各主墩施工有先后，进度有快慢，加上现场不确定因素影响，往往导致一主墩悬灌施工较大幅度先于另一主墩完成。这种情况下，往往会将进度较快主墩挂篮回退拆除，挂篮回退位置和拆除时间均会对连续梁成桥内力及线形产生影响。

1工程简介

某预应力混凝土连续梁桥，跨径为（80.6+128+80.6）m，全长290.12m，中支点处梁高9.6m，跨中及边跨直梁段梁高为5.6m，梁底下缘按二次抛物线变化。主梁为单箱单室截面，箱梁顶板宽12m，底板宽7.0m。顶板厚度除梁端附近外均为450～650mm，按折线变化；底板厚度520至1200cm，按二次抛物线变化；腹板厚640～1100mm，按折线变化。0号梁段长度18m，普通梁段长度为2.0～3.5m，合龙段长2.0m，边跨现浇直梁段长16.45m。

该桥边跨分为22个梁段，中跨分为41个梁段，1号主墩和2号主墩顶设一节0号梁段长18m，全梁共85个梁段。桥梁分段图如图1所示。

2 总体施工步骤及调整

主梁0号段和两个边跨现浇段均采用钢管支架施工，其中，0号段分两次现浇成型，边跨段一次浇筑成型；1号～20号梁段均采用三角形挂篮对称悬臂施工；边跨合龙段和中跨合龙利用挂篮底桁作吊架合龙，合龙顺序为：边跨合龙→解除临时支墩→中跨合龙。

该桥原计划于2011年12月合龙，挂篮拆除于桥梁合龙后进行。由于客观因素影响，合龙工期推后至2012年7月。根据桥梁后期悬灌施工实际进度推算，二号主墩梁段施工快于一号主墩一个月，二号主墩边跨合龙段早于一号主墩一个月完成。施工单位拟对合龙方案作出调整，计划在二号主墩边跨合龙完成后，提前将挂篮拆除，原施工步骤和拟调整施工步骤如图2和图3所示。

该项调整对成桥内力及线形是否有不利影响，以及影响有多大，直接决定了调整方案是否可行。

3施工过程模拟分析

3.1计算模型

为研究大跨度预应力混凝土连续梁桥施工后期合龙方案（挂篮拆除时间）变更对成桥内力及线形的影响，选用桥梁博士3.03专用程序就该桥建立有限元模型。全桥共划分为122个单元，模型的计算参数如下：

主梁： C50混凝土，容重 26kN/m3。

预应力钢筋：钢绞线，抗拉标准强度为1860MPa，公称直径15.2mm，弹性模量 1.95×105MPa。根据预应力钢束不同位置和不同编束根数，钢束张拉控制力有1265MPa、1285 MPa、1293 MPa 、1302 MPa、1318 MPa 和1320 MPa几种。预应力波纹管采用金属波纹管，孔道摩阻系数μ=0.25 和偏差系数 k =0.003； 单端锚具变形和钢筋回缩量取 6mm。

挂篮：挂篮采用重85吨的节点荷载进行模拟。

3.2计算结果

3.3结果分析

分析表1、图4和图5，预调整方案与原合龙方案只是挂篮拆除时间不同，即仅是中跨合龙前二号主墩的临时荷载不同，成桥时一号与二号主墩都将产生较大的挠度差值，最大值达1.6cm。已施工梁段标高乃根据原合龙方案确定，若采用预调整方案进行合龙，将对全桥线形产生不利影响，且此影响值超出规范允许值。由此可见，连续梁悬臂施工时，虽各T构独立施工，看似各不相关，但不同的临时荷载，对全桥的成桥挠度，都会产生较大影响，施工监控中往往忽视了这点。

二号主墩的中跨梁段差值大于一号主墩中跨梁段差值，一号主墩的边跨梁段差值大于二号主墩边跨梁段差值。这是由于预调整方案拆除挂篮时，二号主墩的边跨合龙段已施工完成，因此边跨直线梁段的自重，可以部分减少挂篮拆除时的影响。而中跨梁段为悬臂段，拆除挂篮的影响更甚。

分析图6和图7，采用预调整方案，将显著增大二号主墩的梁体弯矩，最大值为21000kN·m，对应增幅为80%。应力差值最大值为0.45MP，对应增幅为6%。

4 结论

根据以上分析，得出以下主要结论：

（1）中跨合龙前，挂篮拆除时间对连续梁成桥内力将产生较大影响；

（2）提前拆除二号主墩挂篮，二号主墩原合龙方案与预调整方案成桥线形的差值，中跨显著大于边跨；

（3）将二号主墩挂篮提前拆除，将对全桥成桥线形产生较大影响，最大影响值为1.6cm。已施工梁段标高乃根据原合龙方案确定，若采用预调整方案进行合龙，将对全桥线形产生不利影响，且此影响值超出规范允许值。因此，为保证全桥线形尽量符合预先设置，施工时宜按原方案拆除挂篮或在对应位置配重。

参考文献：

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[2] 张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续桥梁[M] .北京：人民交通出版社，2004.

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[4] 杨 涛，代迟书，冯涛华，等.合龙方案对大跨连续梁桥施工控制的影响研究[J] .建材世界，2009.

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