【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 施工，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法需在施工中進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，經(jīng)過一系列施工階段逐漸形成最終的連續(xù)梁體系。在各個(gè)階段，可能具有不同的 靜力體系，其中包括安裝單元、拆除單元、預(yù)應(yīng)力張拉、移動(dòng)掛籃等工況 ，因此恒載內(nèi)力計(jì)算時(shí) 必須 精確模擬各個(gè)施工階段。 橋梁的恒載內(nèi)力是 有 各個(gè)施工階段引起的內(nèi)力迭加而成，顯然對(duì)不同的施工方法，橋梁的恒載內(nèi)力是有很大的區(qū)別的。而活載和溫 度、沉降內(nèi)力在成橋后才發(fā)生，作用在最終的連續(xù)體系上，故與施工方法無關(guān)。懸臂施工涉及到非常 多的施工工況，且由于體系發(fā)生轉(zhuǎn)換而使 得 預(yù)加力和 混凝土 徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力的計(jì)算變得 復(fù)雜 ，故 該 設(shè)計(jì) 采用橋梁博 士 軟件進(jìn)行計(jì)算。 受力特點(diǎn)： 采用懸臂施工的連續(xù)梁，在施工階段中經(jīng)歷 T 型 剛構(gòu)受力狀態(tài)，合 龍 后形成連續(xù)梁橋，恒載產(chǎn)生的內(nèi)力有各個(gè)施工階段產(chǎn)生的內(nèi)力 迭 加而成。由于合龍段較 短 ，其產(chǎn)生的內(nèi)力一般較小，故 T 型 剛構(gòu)受力狀態(tài)為主要部分。對(duì)懸臂施工連續(xù)梁橋，合 龍 后根部負(fù)彎矩很大，而中跨跨中彎矩很??；二期恒載加上去以后，根部彎矩增 大，中跨跨中承受較小的正彎矩。因而，截面 尺寸擬定時(shí)，應(yīng)根據(jù)以上彎矩分布特點(diǎn)，增大主梁根部附近的抗彎剛度，提高截面下緣的承壓能力。 懸臂是施工時(shí)，澆筑一節(jié)段梁體，達(dá)到一定強(qiáng)度后張拉此段鋼束。梁體自重產(chǎn)生負(fù)彎矩， 而 預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生正彎矩，二者結(jié)合使得梁體基本處于偏心受壓受力狀態(tài)，其軸向力非常大，抗剪強(qiáng)度一般不成問題，而最小正壓力又較大，故主拉應(yīng)力也易滿足，所以可不設(shè)下彎配索。否則，可微彎縱向束，設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力筋。 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 97 頁 構(gòu)造特點(diǎn) 零號(hào)塊 零號(hào)塊是懸臂澆筑施工時(shí)的中心塊體，又是體系轉(zhuǎn)換的控制體。梁體的受力 經(jīng)過零號(hào)塊通過支座向墩身傳遞，零號(hào)塊受力非常 復(fù)雜 ，且一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場(chǎng)地，故其頂板、底板、腹板尺寸都取的較大。 合龍段 合龍段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。在合龍段施工過程中，由于溫度變化、混凝土早期收縮、已完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、 現(xiàn) 澆混凝土的水化熱，以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等的因素，對(duì)尚未達(dá)到強(qiáng)度的合龍段混凝土有直接的影響，故必須重視合龍段的構(gòu)造措施，使合龍段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，并在施工過程中能傳遞內(nèi)力。合龍段的長度在滿足施工要求的情況下，應(yīng)盡量縮短，以便于構(gòu)造處理，該設(shè)計(jì)中取 2m。 合龍段施工應(yīng)注意以下 幾點(diǎn)：（ 1）合龍段應(yīng)采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土； (2)合龍段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在一天中溫度較低時(shí)，并使混凝土澆筑后 溫 度開始緩慢上升為宜；（ 3）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。 臨時(shí)固結(jié)措施 懸臂施工時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)幾何體系不變，需將墩梁固結(jié) ，以承受不平衡彎矩。常用的固結(jié)方法為：在支座 縱向兩側(cè)設(shè)置兩排臨時(shí)混凝土塊作為臨時(shí)支座。臨時(shí)支座內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼束，兩端分別錨固在主墩和主梁橫隔板內(nèi)。鋼束的數(shù)量應(yīng)由施工中的不平衡彎矩確定。為便于拆除，在臨時(shí)支座內(nèi)設(shè)有約 2cm 厚的硫磺砂漿夾層。硫磺砂漿具有抗 壓強(qiáng)度高、加熱容易軟化的特點(diǎn)，便于臨時(shí)支座的拆除。 施工特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用的是后支點(diǎn)掛籃懸臂澆筑的施工方法。用掛籃逐段懸拼澆筑施工的主要工藝程序?yàn)椋汗嘧?0塊，拼裝掛籃，對(duì)稱的澆筑 1 號(hào)段，掛籃的錨固點(diǎn)的轉(zhuǎn)移、前移、調(diào)整，灌注下一段梁，依次類推完成懸臂灌注，掛籃拆除換為吊架，邊跨、中跨的合龍。 按照每一梁段的混凝土分為分兩次澆筑，即先澆筑底板、后澆筑腹板和頂板混凝土的施工流程圖如圖 41 所示。 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 97 頁 圖 41 懸臂澆筑流程 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 97 頁 五 建立計(jì)算模 型 使用環(huán)境： 外部環(huán)境特性 ： 計(jì) 算相對(duì)濕度為 80%， 升溫按照 25℃ ，降溫按照 15℃ 。 單元的劃分 根據(jù)該橋梁的構(gòu)造特點(diǎn)，劃分的單元為以 下形式 ，共劃分為 86 個(gè) 單元，邊跨為224 個(gè)，中跨為 138 個(gè)，如圖 51 所示。 圖 51 邊跨的模型簡(jiǎn)圖 5. 2 施工階段劃分 按照該橋的實(shí)際施工工序，首先澆筑 1 號(hào)墩和 2 號(hào)墩的 0 號(hào)塊件 （采用托架支撐） 并設(shè)置臨時(shí)固定支座 ，以抵抗在懸臂施工中產(chǎn)生的不平衡彎矩 。然后安裝掛籃，并對(duì)稱的澆筑其他塊件，支架現(xiàn)澆邊跨， 合 龍 邊跨后拆除臨時(shí)固定支座 再合 龍 中跨，然后 施加二期恒載。根據(jù)各階段的施工順序，由橋 梁博士軟件建立橋梁的 施工 模型。 階段 1:0 號(hào)塊件的施工 階段 2:掛籃拼裝 階段 3：掛籃加載 本階段的新澆筑的單元通過掛籃傳遞其自重，但本身不參與結(jié)構(gòu)受力。 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 97 頁 階段 4：安裝 1 號(hào)塊件 在澆筑的混凝土經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí) ， 對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，施加預(yù)應(yīng)力。 階段 5：掛籃轉(zhuǎn)移錨固 當(dāng)澆筑的單元開始參與結(jié)構(gòu)受力（即填入施工階段的 “安裝桿件號(hào) ”中），其重力不再通過掛籃傳遞。進(jìn)行掛籃加載后，必須進(jìn)行相應(yīng)的 “掛籃錨固 ”階段，解除掛籃受力。 階段 6：掛籃的拆除和安裝 在掛籃進(jìn)行移動(dòng)操作時(shí)，除了在 “掛籃拆除 ”信息中填入拆除掛籃號(hào)還要在 “掛籃安裝 ”信息中填入要安裝的掛籃號(hào)和移動(dòng)的距離。即一個(gè)掛籃的移動(dòng)操作是由掛籃拆除和掛籃安裝兩個(gè)操作在同一個(gè)階段完成的。 …… （重復(fù)階段 3 到階段 7） 階段 64：懸臂掛籃拆除 ，換為吊架進(jìn)行邊 、 中跨的合 龍 階段 65：支架現(xiàn)澆邊跨 階段 66:在懸臂端采用水箱壓重，重量為合龍段自重 (45t)的一半加上吊架重量(25t)的一半，邊跨合龍段用勁性鋼桿臨時(shí)鎖定。 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 97 頁 階段 67：澆筑合龍段砼，同時(shí)逐級(jí)卸除邊跨懸臂端的壓重荷載 ()并且張拉部分邊跨合龍鋼束。 階段 68：邊跨現(xiàn)澆支架落架，拆除主墩頂臨時(shí)支 座 ，鎖定主墩頂永久支座，完成體系轉(zhuǎn)換 (結(jié)構(gòu)變?yōu)閮蓚€(gè)單懸臂梁），拆除邊跨吊架（ 25t/個(gè)）。 階段 69 ：澆筑中跨合龍段砼，同時(shí)逐級(jí)卸除中跨懸臂端的壓重荷載 (45t)，中跨合龍段臨時(shí)鎖定，并且切斷主墩臨時(shí)支承的鋼筋。同時(shí)按先長后短的順序張拉部分中跨合龍段鋼束。 階段 70：拆除中跨的吊 架 階段 71：張拉邊、中跨剩余的連續(xù)鋼束， 施加 橋面二期恒載 階段 72： 根據(jù)《公橋規(guī)》的編制理念，使用階段的收縮徐變時(shí)間應(yīng)為 “0”天，而將結(jié)構(gòu)的收縮徐變 考慮到施工階段中，即添加一個(gè)較長的施工周期，用以完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變，而不在使用階段考慮。故最后一個(gè)階段為考慮收縮徐變，加一個(gè)較長 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 97 頁 的施工期，本設(shè)計(jì)選用 10 年，即 3650 天。 荷載信息 橋梁模型在建立的過程中，需輸入施工荷載和使用荷載，以模擬實(shí)際橋梁的受力狀況。 施工荷載 （ 1） 永久荷載：永久性作用于結(jié)構(gòu)上的荷載，如二期恒載等，在階段 71 施加二期恒載 。 （方向向下，故為負(fù)號(hào)） 每延米的二期恒載的計(jì)算 : 10cm厚的 瀝青 混凝土鋪裝層： γ1=252+（ +） 252= kN/m； 1cm厚瀝青找平及抗滑層： γ2=224+（ +） 242= kN/m； 人行道欄桿與新澤西防撞欄容重總共 記 γ3=25 kN/m。 綜上所述 ,二期恒載每延米的容重為 。 （ 2） 臨時(shí)荷載：一般為施工機(jī)具等荷載，下一階段將自動(dòng)去除； 在階段 66 到階段 70 添加吊 架 和壓重 的臨時(shí)荷載。 使用荷載 （ 1） 升溫溫差為 25℃ ，降溫溫差為 15℃ ；非線性溫度根據(jù)《通規(guī)》第 條規(guī)定，溫度基數(shù) T1為 14℃ ， T2為 ℃ 。梁高均大于 400mm，則 A 值取 300mm。如圖 52 所示。 圖 52 非線性溫度示意圖 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 97 頁 （ 2） 車道荷載為公路 —Ⅰ 級(jí)； 人群荷載根據(jù) “計(jì)算跨徑小于或等于 50m，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 178。，計(jì)算跨徑等于或大于 150m 時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 178。，對(duì)跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大跨徑為準(zhǔn) ”， 故采用內(nèi)插法得到 125m跨徑的人群荷載為： 3 . 0 2 . 52 . 5 2 5 2 . 6 2 5100 kNq m?? ? ? ? （ 3） 升溫溫差取 25℃ ，降溫溫差取 15℃ ； （ 4） 三 跨連續(xù)梁橋四個(gè)支點(diǎn)中的每個(gè)支點(diǎn)分別下沉 2cm。 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 97 頁 六 恒載、活載內(nèi)力的計(jì)算 恒載內(nèi)力的計(jì)算 恒載內(nèi)力主要包括結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力疊加。一期恒載和二期恒載由所建的計(jì)算模型輸入單元結(jié)果信息中引用。 一期恒載：程序按照截面尺寸信息自動(dòng)計(jì)入； 二期恒載：含鋪裝層和欄桿重，按 。 根據(jù)以上建立的計(jì)算模型，利用橋梁博士軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)單元的特征值以及各截面的內(nèi)力、位移值。 截面幾何特性的計(jì)算 計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、應(yīng)力前，需要 首先 計(jì)算 出 截面的幾何特性。 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故現(xiàn)在只列出 144 號(hào)結(jié)構(gòu)的各個(gè)截面的幾何特性值，其余截面與其對(duì)應(yīng)。如表 61。 表 61 截面幾何特性值 節(jié)點(diǎn)號(hào) 截面抗彎 截面面積 中性軸高（ m） 截面高度（ m） 慣距 (m4) (m178。) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 97 頁 續(xù)表 61 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 使用階段 結(jié)構(gòu)重力作用效應(yīng)計(jì)算 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 97 頁 表 62 結(jié)構(gòu)重力作用下的位移 節(jié)點(diǎn)號(hào) 位移 節(jié)點(diǎn)號(hào) 位移 水平 (m) 豎向 (m) 轉(zhuǎn)角 （ rad） 水平 (m) 豎向 (m) 轉(zhuǎn)角 （ rad） 1 0 23 2 24 3 25 4 26 5 27 6 28 7 29 8 30 9 31 10 32 11 33 12 34 13 35 14 36 15 37 16 38 17 39 18 40 19 41 20 42 21 43 22 44 炭廠溝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 97 頁 表 63 結(jié)構(gòu)重力作用下的內(nèi)力 節(jié)點(diǎn)號(hào) 剪力 （ KN） 彎矩（ KN m） 節(jié)點(diǎn)號(hào) 剪力 （ KN） 彎矩（ KN m） 1 +03 23