广西壮族自治区建筑工程质量检测中心 广西南宁 530005
摘要：多跨一联连续刚构桥结构体系随施工过程，会由静定结构转变为超静定结构。本文对比分析某四跨一联连续刚构桥（拉会高架桥）在不同的合龙顺序下对应的梁体变位情况、合龙块段的顶推力与位移的关系，得到了不同合龙顺序下的墩顶位移和顶推力值。相关分析运用在拉会高架桥的合龙施工中，为桥梁的顺利合龙提供了指导，同时能够为类似桥梁提供参考。
关键词：连续刚构桥 合龙段 合龙顺序 顶推力
Anslysis on Jocking order for Four-span Continunous Rigid-frame Bridge
OU Wei
(Guangxi Autonomous Region Construction Quality Testing Center, Nanning 5300105 China )
Abstract: The multi-span one continuous rigid frame bridge will change from a statically determined structure to a statically indeterminate structure with the construction process. This paper comparatively analyzed the displacement of the corresponding beam and the relationship between the top thrust and the displacement of the closure segment of a four-span continuous continuous rigid frame bridge (La-hui viaduct) under different Helong sequences. The top displacement and the top thrust value under different closure sequences were obtained. The relevant analysis is used in the construction of the La-hui viaduct, which provides guidance for the smooth integration of the bridge and provides reference for similar bridges.
Keywords: Continuous rigid frame bridge; Closure segment; Closure sequence; Jacking force
0 引言
连续刚构桥的合龙施工阶段是桥梁结构施工的关键阶段。桥梁结构随合龙段的施工[1]，结构体系约束状态、内力及线形分布均随之改变[2]。
刚构桥主梁最大“T”构在合龙段施工前属于静定结构，随着合龙段的施工，“T”构部分由静定结构转变为超静定结构，而已经为超静定的结构超静定次数亦随之增加。随结构约束状态的改变，桥梁结构在合龙顶推力作用时，顶推力值下的顶推效果亦不同。为充分考虑桥梁结构施工过程中不确定因素，需提前分析因不同合龙顺序形成的边界条件转换顺序下的顶推力值[3,4]与相应顶推效果，以保障桥梁结构施工。
本文通过对拉会高架大桥（四跨一连的连续刚构桥）合龙顺序方案进行对比分析，对比各种合龙方案的实现可能性、相应合龙顺序下顶推力值，为现场桥梁结构的合龙施工提供指导，也为同类型桥梁提供参考数据。
1 四跨依恋连续刚构桥工程
拉会大桥位于广西六寨至河池高速公路上，是一座高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥。主桥立面图见图1所示：主桥桥型为60+2×110+60m的四跨一联单箱单室变截面连续刚构，下部结构采用高强度混凝土空心薄壁墩。
2 算例分析
有限元分析采用桥梁工程软件MIDAS/Civil进行，在对拉会大桥进行施工仿真分析过程中，具体分析内容包括：（1）根据大桥实际施工块段的划分情况划分模型的单元，根据拉会大桥材料、预应力条件等定义相关参数（包括材料型号、预应力施加等）；（2）根据施工进程进行施工仿真分析，定义初始条件（如模型的初始温度）和边界条件，施加荷载进行求解；（3）跟进现场施工进度，修改相应的参数（包括混凝土龄期、混凝土强度与容重、预应力施加时间、块段施工持续时间等）；（4）主梁合龙阶段，根据可能存在的合龙顺序，建立相应的结构分析模型，分析相应顶推力值；（5）结构后处理：根据合龙方案修改模型中的施工阶段条件（包括单元条件、荷载条件和边界条件），分析不同的施工顺序对应的力与梁体变位关系，进一步分析合龙方案的可行性。
2.1 有限元模型
桥梁上部结构按挂蓝施工时块段划分的尺寸划分单元，上部结构离散为108个单元。将完整的桥梁结构模型建立后，对某个施工状态的结构模拟则通过单元的钝化和激活来实现。
2.2 计算原理
桥梁结构在不同的合龙方案下，体系转换的过程不同，对应合龙段施工时，合龙顶推力与位移相关联不同。不同的合龙顺序，合龙时刻外界温度、箱梁体温度不同，因而箱梁体在温度作用下的伸缩量有所不同。不同的合龙顺序，先前浇筑与后期浇筑的混凝土的龄期不同，因而顶推力亦不同。
2.2.1 合龙方案分析
多跨一次合龙时，须同时均衡对称地合龙。在桥梁现场施工过程中，随着施工条件的改变，有时需要考虑合龙顺序的改变，对比分析合龙方案的可行性，以提供最优的合龙方案。拉会大桥属四跨一联：两个边跨两个中跨。依据施工现场条件，对比分析如下三种合龙方案。
2.2.2 温度对顶推力的影响
连续刚构桥是超静定结构，主梁混凝土的收缩徐变、在温度变化下的收缩等都会对结构产生一定的附加内力，特别是对温度的敏感程度较高。合龙段施工时，当实际合龙温度与设计合龙温度不一致，桥梁上部结构在合龙段施工前因热胀冷缩有一定的伸缩量，这一部分伸缩量在桥梁结构在合龙块段浇筑后结构体系转变为超静定后会在桥梁结构中产生次内力，目前调整这一部分次内力的方法主要是改变梁体温度和施加顶推力。施加顶推力是指：在合龙段劲性骨架固定前，在合龙段朝桥墩方向施加顶推力，使得箱梁有一定的压缩量、桥墩墩顶有一定位移。
拉会高架桥设计合龙温度不大于20℃，在实际施工中合龙温度可能高于20℃，温度超出设计值的量对应着相应的梁体伸缩量，相应的合龙段施工时顶推力亦不同。拉会大桥在按合龙方案一、合龙方案二合龙时，跨中合龙段同时施加顶推力、同时合龙，温度引起的梁体伸缩量对称，按合龙方案三合龙时,两个跨中合龙段不同的合龙温度对应梁体的收缩量不同，合龙段顶推力的计算需要掌握前后跨中合龙段合龙条件，然后循环求算。
3 受力与偏位上的对比分析
连续刚构桥，即使在设计温度合龙，也需要施加一个顶推力，为设计合龙顶推力，当桥梁结构实际合龙温度与设计合龙温度相差超过5℃时，就需要考虑这一部分温差引起的额外顶推力值[2]。
在分析拉会大桥三种合龙方案中，分别求算出了相应的顶推力与合龙段截面偏移值的相关性，见图2~图4：
由图2和图3可知，拉会大桥按照合龙方案一、合龙方案二求算合龙顶推力值时，结构体系偏位值与顶推力的相关性基本一致，这是因为桥梁结构按照合龙方案二施工时，当边跨合龙后，就会将边界墩现浇段与边界墩的约束释放，边界墩对主桥形成一个向上的约束。而按照合龙方案三施工，则需要根据箱梁预期的顶推值循环求算相应合龙段的顶推力。优先建议拉会大桥按照合龙方案2进行合龙段施工。
4 结语
多跨一联连续刚构桥存在多个中跨合龙段，不同的合龙顺序，桥梁结构体系转换过程不同、力与位移的相关性也不相同，顶推力求算参数（包括合龙时外界大气温度、梁体温度等）也不同，合龙时的顶推力求算要兼顾前后合龙段合龙条件。在现场条件允许时，优先建议采用中跨同时合龙的方案。
参考文献：
[1] 李亚林,周玮.连续刚构桥顶推力计算方法及受力性能分析[J]. 科技与经济，2007，5（43)：6-8.
[2] 邹毅松,单荣相.连续刚构桥合龙顶推力的确定[J]. 重庆交通学院学报,2006,25(2)：12-15.
[3] 栾坤鹏,张雪松,高洪如.连续刚构桥合龙顶推力优化计算方法[J].鲁东大学学报(自然科学版),2011,27(01):92-96.
[4] 滕树元.滇南山区高墩大跨连续刚构桥施工线形控制[J].铁道建筑,2018,58(04):37-40.
论文作者:欧伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/20
标签：推力论文; 结构论文; 桥梁论文; 静定论文; 方案论文; 温度论文; 顺序论文; 《基层建设》2019年第8期论文;