李名澤

　　(中國(guó)公路工程咨詢(xún)集團(tuán)有限公司(武漢)橋隧分公司，湖北武漢 430000)

　　摘要：V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)用廣泛，曲V腿線條流暢。V腿受力復(fù)雜，選取合適的拆架順序和合龍次序，對(duì)保證橋梁施工期和運(yùn)營(yíng)期的安全至關(guān)重要。依托贛州市沙石大橋主橋，建立施工階段模型，對(duì)比2種不同合龍順序下橋梁變形、應(yīng)力，確定最優(yōu)化的施工合龍順序。

　　關(guān)鍵詞：V腿;連續(xù)剛構(gòu);合龍

　　引言

　　V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋是在連續(xù)剛構(gòu)橋的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的[1]，傳統(tǒng)的連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)主梁以受彎為主，V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋受力特點(diǎn)是連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的混合體系，同時(shí)又有斜腿剛構(gòu)的特點(diǎn)。V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋可以當(dāng)作是傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)?號(hào)塊挖空后形成的V型支撐的橋型，V型腿成壓彎構(gòu)件。V腿的存在不僅可以充分發(fā)揮混凝土的受壓性能，而且可以減少連續(xù)剛構(gòu)橋的理論跨徑，從而減小上部結(jié)構(gòu)主梁的最大正負(fù)彎矩，降低主梁應(yīng)力水平，因此V腿的存在相比傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)橋可以減小主梁桿件的截面尺寸。陳云針對(duì)V型支撐4橋梁采用多種結(jié)構(gòu)體系(梁、拱、梁拱結(jié)合)進(jìn)行了研究[2]，陳鵬研究了四跨V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋的合攏順序?qū)�橋梁受力產(chǎn)生的影響[3]，韓旭東研究了合龍順序?qū)?跨V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋成橋狀態(tài)的影響分析[4]。此次依托于贛州市沙石大橋主橋，建立全過(guò)程施工階段模型分析了2種施工合龍順序下五孔V型墩帶掛孔連續(xù)剛構(gòu)橋的受力變形，基于有限元分析結(jié)果，選取最優(yōu)化的施工方案。

　　1橋梁概況

　　沙石大橋?yàn)橼M州市章貢區(qū)跨章江的一座V型墩剛構(gòu)橋。主橋橋型為采用60+3×90+60=390m跨徑組合的五跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力V型墩剛構(gòu)橋。主橋橫向?yàn)閱畏鶚蛄�，橋梁設(shè)雙向2%橫坡，橋梁橫斷面形式：橋梁總寬度33m=2×(2m人行道+3.5m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+0.25m分隔帶+3×3.5m+0.25m分隔帶)。上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱五室等寬變截面預(yù)應(yīng)力混凝土梁，V腿區(qū)域支點(diǎn)梁高2m，邊支點(diǎn)、合龍段及掛孔梁高2.5m。主梁頂板厚0.28m，底板厚0.24m，腹板厚從0.5m變化到0.75m。下部結(jié)構(gòu)V腿變截面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單箱三室，頂?shù)装搴?.5m，腹板厚1m，V腿底部橫橋向?qū)挾?6m。中跨跨中設(shè)15m跨徑的鋼筋混凝土掛孔，掛孔箱室布置與主梁相同。上部結(jié)構(gòu)箱梁與V腿均采用C55混凝土。沙石大橋主橋總體布置示意如圖1。

　　

 

　　圖1沙石大橋主橋上部構(gòu)造圖

　　2有限元模型

　　對(duì)于沙石大橋主橋的有限元模擬分析，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，空間梁?jiǎn)卧�模型是滿足計(jì)算精度的，因此此次選用簡(jiǎn)化的空間桿系模型進(jìn)行施工過(guò)程模擬。對(duì)贛州沙石大橋主橋建立有限元分析模型時(shí)，采用橋梁結(jié)構(gòu)分析專(zhuān)業(yè)有限元軟件MidasCivil，結(jié)構(gòu)離散為空間梁?jiǎn)卧�進(jìn)行模擬，主梁和V墩采用線性粱單元模擬，主粱和V腿之間約束關(guān)系通過(guò)彈性連接中的剛性連接模擬，V腿和實(shí)體墩之間的約束采用剛性連接模擬。

　　沙石大橋從道路中心線向道路外側(cè)放坡至非機(jī)動(dòng)車(chē)道外邊緣，雙向中破坡度2%，坡形采用直線形。為節(jié)省設(shè)計(jì)工作量方便建模，既要保證設(shè)計(jì)精度又要保證建模方便的前提下，本次有限元建模時(shí)不考慮橋面橫坡對(duì)箱梁截面的影響，將箱型截面平均梁高當(dāng)作建模時(shí)整個(gè)截面的梁高，不改變其他截面參數(shù)，這樣可以做到保證截面面積前提下截面對(duì)強(qiáng)軸慣性矩不變，對(duì)弱軸的慣性矩變化影響小。

　　考慮預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變和溫度作用等各種影響。

　　一期恒載：根據(jù)實(shí)際輸入的截面面積，混凝土容重26 kN/m3，鋼材容重78.5 kN/m3。

　　二期恒載：橋面鋪裝采用8cm混凝土+9cm瀝青混凝土形式;8cm(25kN/m3)混凝土+9cm瀝青混凝土(24kN/m3)=128.6 kN/m;欄桿、人行道板、管線等附屬設(shè)施按單邊25 kN/m考慮;

　　活載荷載標(biāo)準(zhǔn)：城市—A級(jí)。沙石大橋橋面為雙向六車(chē)道布置，橫向車(chē)道布載系數(shù)取0.55，沖擊系數(shù)，橫梁、橋面板等局部構(gòu)件沖擊系數(shù)取0.30。非機(jī)動(dòng)車(chē)荷載及人群荷載按照城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范和公路規(guī)范比較取大值設(shè)計(jì)，主橋?yàn)?.8kPa;局部構(gòu)件設(shè)計(jì)取5.0kPa設(shè)計(jì)。

　　制動(dòng)力、溫度水平力：橋墩制動(dòng)力、溫度力與摩阻力遵照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)取值。

　　溫度：設(shè)計(jì)系統(tǒng)溫度為15℃，整體升溫：30℃，整體降溫：20℃;

　　梯度溫度：梯度升溫：箱梁頂面h=0m：15.2℃，h=0.1m：5.74℃，h=0.4m：0℃;梯度降溫按升溫的一半考慮。

　　基礎(chǔ)沉降：主橋邊墩為端承樁，不考慮基礎(chǔ)豎向沉降;支撐于中風(fēng)化基巖的擴(kuò)大基礎(chǔ)不考慮豎向沉降和水平位移。

　　沙石大橋主橋成橋結(jié)構(gòu)模型共計(jì)295個(gè)節(jié)點(diǎn)，282個(gè)單元，分析模型如圖2所示。

　　

 

　　圖2沙石大橋主橋結(jié)構(gòu)示意圖

　　3施工合攏順序

　　帶掛孔5跨連續(xù)剛構(gòu)橋的施工合龍順序一般有兩種：(1)先掛孔再次邊跨合龍;(2)先次邊跨合龍?jiān)賿炜�。沙石大橋主橋具體施工步驟如表1所列。

　　表1主橋施工步驟表

　　

　　4兩種合龍方案計(jì)算結(jié)果對(duì)比

　　從表2~3中可以看出，兩種不同施工合龍順序下，上部結(jié)構(gòu)主梁和下部V墩受力、變形不相同。主梁上下緣最不利應(yīng)力比較：兩種不同施工合龍順序下的主梁應(yīng)力基本一致;橋墩彎矩比較：施工合龍順序2橋墩彎矩比順序1大9%;橋墩軸力比較：施工合龍順序2橋墩軸力比順序1大3%;豎向變形比較：二期施工成橋后施工合龍順序2掛孔豎向變形上撓比順序1大12mm(63%)，以此可見(jiàn)施工合攏順序2下橋梁位移不易控制，先掛孔再次中跨合龍為本橋?qū)嶋H施工時(shí)的推薦合龍方案。

　　表2施工合龍順序1：先掛孔再次中跨合龍

　　

　　5結(jié)語(yǔ)

　　本文研究了五孔V型墩帶掛孔連續(xù)剛構(gòu)橋施工合龍順序?qū)Τ蓸蚓�形、應(yīng)力的影響，得到以下結(jié)論：

　　調(diào)整合龍順序會(huì)改變V型墩帶掛孔連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段及運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)力及變形，特別是施工階段最大懸臂端撓度問(wèn)題至關(guān)重要，關(guān)乎到能否順利合龍，建議此類(lèi)橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中建立不同工序下的施工階段分析模型，比較分析得到適合該類(lèi)橋型的合龍順序。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]邵旭東.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

　　[2]陳云.V形支撐橋梁結(jié)構(gòu)體系研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014,32(3):364-366,370

　　[3]陳鵬.四跨V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋合攏順序研究[J].工程技術(shù)研究,2018,0(11):63-63,115

　　[4]韓旭東.合龍順序?qū)�V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋成橋狀態(tài)影響的分析[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,23(5):25-29

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