“类双层PC箱梁桥”顶推受力分析

余 果，刘 炎

(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南 长沙 414600；2.江西省交通科学研究院，江西 南昌 330000)



“类双层PC箱梁桥”顶推受力分析

余 果1，刘 炎2

(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南 长沙 414600；2.江西省交通科学研究院，江西 南昌 330000)

根据顶推整体仿真计算结果可知：通过“强迫位移”试算确定箱梁是否与下部支撑之间出现脱空比较费时间；为克服以上不足，本次计算采用MIDAS程序提供的“只受压弹性连接”模拟下部支撑对主梁的约束。

顶推；墩梁脱离；一般约束；只受压弹性连接

1 工程概况

该桥上部结构采用(40+50+40)m预应力混凝土连续箱梁。其中预应力混凝土连续箱梁中间70 m采用满堂支架异位预制，预制完成后采用顶推法顶推就位，梁两端各30m箱梁采用满堂支架法现浇施工。

2 顶推流程

主梁顶推施工由左侧向主桥方向实施单点顶推，顶推装置安装在E4墩顶顶部。顶推施工前，在主墩E4后侧搭设70 m通长预制平台及临时墩4～临时墩8。在E2～E4墩中间也设置临时墩，以缩短顶推跨径，各墩跨径布置为(14.75+8.5+16+8.75+18+12.25+8+10+38+12+10+10+10)m。

顶推施工分为五个步骤：(1)顶推预制平台及临时墩搭设；(2)顶推梁预制；(3)导梁安装；(4)单点顶推；(5)落梁施工。

3 有限元模型建立

(1)单元离散

采用MIDAS_civil2012建立模型。顶推长度为70 m，共划分为80个节点，79个梁单元(主梁以1 m为一个梁单元建模，同时在梁段内部钢束端部处，插入节点细分单元)；钢导梁全长度为34 m，共划分为35个节点，34个梁单元。

(2)边界模拟

所有竖向支承,包括各永久墩和临时墩,边界条件均采用只受压弹性连接进行模拟。同时在主梁最前端施加水平约束DX(桥的纵向)。

(3)计算工况

根据本桥顶推施工工艺流程，施工阶段分析以顶推1 m为一个计算步长，共划分97个分析工况。

4 计算结果分析

(1)顶推阶段主梁应力

图1 顶推阶段主梁正截面压、拉应力验算图/MPa

(2)导梁顶推阶段挠度

由通过图2可知：导梁最前端竖向向下最大挠度为46 mm，出现工况为：导梁最前端刚到L9；导梁最前端竖向向上最大挠度为49.1 mm，出现工况为：导梁最前端过L10。

图2 导梁最前端挠度图/mm

(3)顶推阶段支撑反力

图3阐述了顶推阶段下部支撑的部分支撑墩反力图。由可得：顶推过程中，临时墩最大反力为11 256.8 kN，出现于7号临时墩，为74号工况，导梁到达临时墩12前4 m工况，临时墩5、临时墩7、临时墩8、临时墩11出现负反力。

图3 顶推阶段反力图/kN

PC箱梁在顶推过程中，由于主梁自重较重，通常情况下主梁与下部支撑之间不会发生脱空现象，它一般出现在钢箱梁顶推过程中，对于变曲率

竖曲线形的钢梁，下部支承与钢主梁线形之间会存在间隙。当主梁在支承处的挠度大于此间隙，则主梁下挠一定大小后与下部支承会发生接触，对这类问题，王娣、李传习采用“强迫位移”模拟的挠度小于此间隙，则主梁会发生脱空现象。

5 结 论

(1)顶推阶段主梁上、下缘最大法向压应力为10.22 MPa，最大法向拉应力为0.8 MPa，均小于允许值，顶推阶段主梁法向应力验算满足规范要求；

(2)顶推过程中导梁最前端竖向向下最大挠度为46 mm，出现工况为：导梁最前端刚到临时墩9；导梁最前端竖向向上最大挠度为49.1 mm，出现工况为：导梁最前端过临时墩10。

(3)顶推过程中，临时墩最大反力为11 256.8 kN，出现的墩为临时墩7，工况为主梁顶推前进68 m，即导梁到达临时墩12前4 m工况。

(4)如采用“一般约束”模拟下部支撑对主梁的约束，临时墩5、7、8、11将出现负反力，而采用“只受压弹性连接”模拟下部支撑对主梁的约束能够比较符合实际的模拟施工过程。

(5)本桥PC箱梁在顶推过程中出现脱空现象，其原因主要是：①主墩E3～E4之间的临时墩布置受到京广铁路净空限制；②主墩E2～E3、E4～E5之间临时墩的布置既为减少主梁的顶推跨径，同时还考虑其为主梁现浇提供支撑平台。

[1] 公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[S].

[2] 肖和华，聂小沅.陈鸣长沙市三汊矶湘江大桥大跨径顶推梁设计与研究[J].中外公路，2010，(4).

2016-04-11

余果(1990-)，男，湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向：桥梁施工控制。

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1008-3383(2016)08-0070-02