一次性合龙的长联多跨连续刚构桥梁支座预偏量计算分析

杨秀荣，李　猛，姚丝思

（1.陕西省铜川市交通建设工程质量监督站，陕西 铜川 727000；2.长安大学桥梁与隧道工程陕西省重点实验室，陕西 西安 710064）

一次性合龙的长联多跨连续刚构桥梁支座预偏量计算分析

杨秀荣1，李猛2，姚丝思2

（1.陕西省铜川市交通建设工程质量监督站，陕西 铜川 727000；2.长安大学桥梁与隧道工程陕西省重点实验室，陕西 西安 710064）

长联多跨的连续刚构桥梁，在温度和混凝土收缩徐变影响下梁体会伸长或缩短，以致于支座会出现偏心受力。以沮河特大桥工程为依托，利用有限元分析软件Midas Civil建立该桥模型，分析计算该桥采用一次性合龙的施工方案所产生在支座位移以及成桥阶段考虑10 a收缩徐变和温度变化下的支座位移，最后给出合理的支座预偏量。

长联多跨；连续刚构桥；一次性合龙；支座预偏量

0　引言

支座纵向预偏量系指支座上板纵向偏离理论中心线的位置，它是由于混凝土梁体热胀冷缩和混凝土收缩徐变引起的。

长联多跨预应力混凝土连续刚构桥梁，因桥梁跨数多且联长很长，施工工期很长，梁体在温度、混凝土收缩徐变等因素影响下，会产生纵向变形，这样就会导致桥墩活动支座的位移量、梁端伸缩量较大。为此，需在桥墩支座上座板与支座理论中心线间预设纵向偏移量，以抵消合龙后梁体产生的纵向位移，从而避免支座出现偏心受力。

1　工程概况

沮河特大桥主桥上部为2×(62.5+4×115+62.5)m预应力混凝土连续刚构，三向预应力体系。桥梁平面位于直线上，纵面位于0.63%的上坡（起点附近位于凹型竖曲线上），桥宽12.0 m。箱梁采用单箱单室截面，顶板宽12.0 m，底板宽6.5 m，翼缘板悬臂长为2.75 m。箱梁根部梁高6.5 m，高跨比为1/17.7；跨中梁高2.8 m，高跨比为1/41.1；根部底板厚0.9 m，跨中底板厚0.32 m；梁高及底板厚度均按二次抛物线变化。箱梁0号块顶板厚0.50 m，其余梁段厚0.28 m；0号块腹板厚1.0 m，其余梁段腹板8号梁段及以前为0.60 m，11号梁段及以后为0.45 m，9号～10号梁段由0.60m按直线变化至0.45 m。桥面铺装层为10 cm厚的沥青混凝土+8 cm厚C40混凝土(墩顶两侧各10 m范围内负弯矩区采用C40钢纤维混凝土)。桥面横坡为单向2%，箱梁顶面和底板平行，立面见图1。

图1　沮河特大桥（半跨）主桥立面示意图

2　有限元模型

利用有限元分析软件Midas Civil建立沮河特大桥模型，模型的桥墩和主梁采用梁单元，墩梁间采用弹性连接-刚性使墩梁固结。纵向预应力钢束有446根。全桥共293个单元，307个节点，见图2。

图2　沮河特大桥计算模型

3　支座预偏量计算分析[1-9]

3.1支座类型

沮河特大桥支座采用板式橡胶支座GJZF4 450× 750×107。支座立面布置见图3。

图3　沮河特大桥支座立面布置图（单位：cm）

3.2支座位移分析计算

通常支座破坏主要是由支座受力不均，出现较大的偏心受力引起的。一般来说，连续刚构桥支座如果没有设置预偏量，随着温度、收缩徐变等作用会使支座处于偏心受力状态。因此，设置支座预偏，改善支座偏心受力对于提高桥梁支座的耐久性有很大的作用，进而减少更换支座的概率。

3.2.1施工阶段支座位移（顺桥向位移）

连续刚构桥施工阶段支座位移主要发生在合龙段浇筑到桥面铺装完成这一阶段。根据连续刚构桥相关分析和监测结果表明：这一施工阶段支座的位移主要受到合龙段浇筑、张拉，护栏和桥面铺装等荷载的影响。采用专业桥梁计算软件Midas Civil建立全桥有限元模型，提取支座处节点在施工荷载作用下的顺桥向各施工阶段位移和累计位移（位移方向统一取小里程到大里程方向为正），见表1。

表1　支座节点施工阶段顺桥向位移　mm

3.2.2成桥阶段支座位移（顺桥向位移）

连续刚构桥成桥阶段，主要是桥梁结构在长期收缩徐变作用和温度荷载作用下发生的变形引起的边跨支座顺桥向位移。

沮河特大桥设计合龙温度为10℃±3℃，根据当地气温条件，选取整体温升30℃，温降30℃，所产生位移值来模拟结构实际工况。

同样，采用Midas Civil提取支座处节点在桥梁整体温度升高、降低、及收缩徐变作用下位移及最大组合位移，见表2、表3。

表2　支座节点成桥阶段顺桥向位移　mm

表3　支座节点顺桥向累计位移之和　mm

4　结　论

通过建立全桥有限元模型，可提取到支座节点在施工阶段和成桥阶段的位移，施工荷载和收缩徐变产生的位移都是趋向于指向主墩方向；温度升高时，结构呈膨胀趋势，支座位移方向背离主墩方向；温度降低时，结构呈收缩趋势，支座位移方向指向主墩方向。

为了改善在各种荷载作用下造成的支座偏心受力，一般在安装支座时对其设定一定的预偏量，以达到减小偏心距的目的，使得支座受力更加均衡，从而提高支座的耐久性。

支座预偏量可参考计算出施工阶段和成桥阶段累计位移值之和，但由于实际工程和理论计算存在差别，因此选取预偏设计值时还需要根据经验综合考虑，选取一个中间值。由表3可知施工阶段和成桥阶段累计位移为21.42 cm，故支座预偏量取整可取为11 cm。

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U443.36

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1009-7716（2016）03-0112-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.032

2015-10-20

杨秀荣（1968-），女，安徽颖上人，高级工程师，从事交通建设工程质量监督工作。