张 毅,郭 强
(新疆维吾尔自治区交通建设管理局,新疆 维吾尔自治区 830049)
石门子水电站库区大桥项目为省道101线乌鲁木齐~巴音沟公路中的一段,工程地点位于呼图壁县雀尔沟境内,对应拟建省道101线里程桩号为K79+600~K83+060。起点为K79+600,对应老路里程 K84+600,终点K83+100,对应省道101线老路里程 K91+100,起终点设计高均与老路顺街。路线于K80+400~K80+550跨越呼图壁河,路线全长3.5 km。全线主要控制点:路线起点、石门水库淹没区、桥位选址和路线终点。工程建设对改善呼图壁县交通出行条件,推进沿线煤炭、旅游资源开发,促进区域社会经济协调发展具有十分重要的意义。
(1)上部结构
主桥上部结构采用90 m+150 m+90 m预应力混凝土连续刚构,箱梁采用C55混凝土。标准段桥宽10.0 m,边跨部分进入缓和曲线段,桥面逐步加宽,最宽处为10.464 m,箱梁采用单箱单室直腹板断面,其中箱宽5.4 m,标准段翼缘板悬臂宽2.3 m。箱梁根部梁高H根=8.5 m,跨中及边跨端部梁高H中=3.5 m,箱梁梁高变化采用1.8次抛物线,H根/L=1/17.7,H中/L=1/42.9。箱梁0#块~7#梁段腹板厚度采用70 cm;8#、9#梁段为过渡段;10#~16#梁段腹板厚度采用50 cm,梁端现浇段采用70 cm。箱梁底板厚度变化采用1.8次抛物线,由箱梁根部90 cm渐变到跨中30 cm;箱梁顶板厚0#块采用45 cm,其余均采用28 cm。箱梁横坡由腹板高度调整,底板保持水平。
(2)下部结构
主墩(1#、2#墩)采用实心双薄壁墩,双肢墩中心距为6 m,顺桥向尺寸1.5 m,在墩底5 m范围内逐步加厚到2.2 m,横桥向尺寸5.4-9.0 m,从墩顶到墩底线性变宽。墩柱采用C50混凝土。
主墩承台采用整体性承台,顺桥向尺寸9.6 m,横桥向尺寸14.6 m,厚度4.5 m,承台采用C30混凝土。基础采用6根直径2.2 m的嵌岩桩。
主桥下部采用矩形空心墩,截面尺寸为7.5 m(横向)×6.5 m(纵向),基础采用350 cm的承台,每墩6Φ2.2 m的钻孔灌注桩。桥台为柱式台,采用2Φ1.5 m的钻孔灌注桩。
计算软件采用MMIDAS/Civil 2012,建立平面杆系模型进行计算。把整个主桥结构离散为126个单元共有131个节点,根据施工程序分为60个施工阶段对施工过程进行模拟计算;把引桥结构离散为76个单元共有77个节点,根据施工程序分为6个施工阶段对施工过程进行模拟计算。摩擦系数μ=0.15,偏差系数k=0.0015(1/m),锚具一端回缩Δ=6 mm。
在进行分析时,采用了以下几种材料,材料情况见表1。
施工监控计算将主桥结构施工过程划分为60工阶段,引桥结构施工过程划分为6工阶段。
主梁悬臂浇筑时挂篮前后支点力按集中荷载输入,桥面铺装及防撞栏杆等重按47.5 kN/m均布荷载输入,其余构件自重由程序自行计算。
对于挂篮的模拟采用集中力+弯矩进行模拟,对于空挂篮+模板重量取值为80 t。
收缩徐变系数根据桥规(JTG D62—2004)计算,分析中考虑不同阶段的不同应力水平和加载龄期的变化。
应力符号规定:压应力为-;拉应力为+。
位移符号规定:下挠为-;上翘为+;水平方向往中跨方向为+;水平方向往边跨方向为-。
C55按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
(1)施工阶段
(2)使用阶段
容许压应力:σcc≤0.50fck=17.75 MPa;容许拉应力 :小于0;容许主压应力:σcp≤0.60fck=21.30 MPa;容许主拉应力:σtp≤0.40ftk=1.10 MPa。
C50按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
(1)施工阶段
(2)使用阶段
容许压应力:σcc≤0.50fck=16.20 MPa;容许拉应力 :小于0;容许主压应力:σcp≤0.60fck=19.44 MPa;容许主拉应力:σtp≤0.60ftk=1.06 MPa。
下面选取了部分主要工况的计算结果以表格的形式给出,由于在合拢之前,两个悬臂浇筑结构是相似的,所以下面仅给出一个T构一侧悬臂浇筑过程的计算结果。
(1)主墩及0#块梁段施工完位移与应力结果
表2 主梁、主墩上下缘应力表
表3 主梁竖向位移表
表4 主墩水平方向位移表
表5 主梁、主墩上下缘应力表
表6 主梁竖向位移表
表7 主墩水平方向位移表
(1)从计算的结果来看,在主桥及引桥施工过程中,部分梁段截面下缘产生了较小的拉应力,但其拉应力值远小于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)规定计算值,且随着悬臂施工的推进,最后成桥时,均转化为压应力;同时在整个施工阶段过程中,没有过大的压应力产生,其压应力值均小于规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)7.2.8条压应力的规定计算值。此外,各节点位移变化较小,说明梁段刚度较大,相对可以较为容易的控制各梁段的标高。
(2)本次复核计算中,监控单位所有的计算假定和相应参数均只是监控计算的初始假定,在今后的工作中,将通过大量的监测数据和施工单位提供参数获取信息,采用自适应控制原理,以最小二乘法进行参数识别和误差估计,从而对初始模型进行调整,力求准确反映和指导工作。
(3)为后续桥梁评估提供了基础数据。