PC连续刚构桥线型控制分析

摘要：高墩大跨PC连续刚构桥作为一种大跨度桥型，在山区和地形较为严峻的地区得到了广泛的应用。然而，在高墩大跨连续刚构桥梁施工中有诸多不安定的因素，由于受到这些因素的影响，使结构内力和线形发生变化。为确保内力和线形满足于设计要求，对施工过程实行有效的监控措施是非常有必要的，其中预拱度的设置就是影响桥梁线形的一个关键的因素。

关键词：PC连续刚构桥；线型控制；预拱度设置

Abstract: As a large-span bridge type ,high pier and large span continuous rigid frame bridge has been widely used in mountains and difficult terrain .However ,there are many unstable factors in the construction process of the high pier and large-span continuous rigid frame bridge ,the internal force and linear were changed due to there factors. In order to ensure that the internal force and linear satisfied with the designed requirements ,it is necessary to implement effective control measures ,pre-camber setting is a key factor that affects the bridge aligment.

Key Words: PC continuous rigid frame bridge; linear control; precamber setup,

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一，此种桥型保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了 T 型刚构不设支座、不需体系转换的优点，从经济上来说也较有优势，但是不少大跨度预应力混凝土梁桥在服役若干年后，跨中挠度过大已成为一个较为普遍的现象，同时伴随多种桥梁病害的频繁发生，这不得不引起我们的重视。

2 工程概况

深水河大桥左线桥起、终点桩号分别为ZK28+716和ZK29+083.5，桥跨布置为25+2×30mT梁+(65+120+65)m连续刚构+30mT梁，桥全长373m。右线桥起、终点桩号分别为YK28+700和YK29+078，桥跨布置为2×30mT梁+(65+120+65) m连续刚构+2×30mT梁，桥全长378m。其中主桥（65+120+65）m采用变截面预应力混凝土连续刚构箱梁，引桥采用压应力混凝土T梁，先简支后刚构。其中主桥桥型布置详见图1。

图1 主桥桥型布置

3 计算模型

3.1计算参数及单元划分

深水河大桥采用Midas Civil三维有限元软件建立模型，该模型划分成129个单元,其中上部结构划分成74个单元,下部划分成55个单元，如图2所示（MIDAS CIVIL计算图示）。

图2 深水河大桥三维空间模型

3.2主要技术标准

（1）计算行车速度：100 km/h。

（2）荷载：公路I级。

（3）桥宽：整体式路基，路基全宽33.50 m。桥梁上下行分幅设置，桥梁宽度为16.50 m，桥宽布置为0.5 m（防撞护栏）+15.568 m（行车道）+0.432 m（防撞护栏）。

3.3 收缩徐变

混凝土收缩徐变的时间按照30年计算，抗压强度标准值50 MPa，外部环境的相对湿度70%，开始收缩时混凝土材龄3天。

3.4 体系温度

根据气象资料，全桥结构体系温度取+19℃和-28℃，温度梯度作用取值：

正温度梯度：14℃，5.5℃。

负温度梯度：-7.0℃,-2.75℃。

3.5施工阶段划分

模型共定义57个施工阶段，其中每个节段施工细分为：上(移）挂篮、浇筑混凝土、张拉预应力三个施工阶段。通过对施工阶段的详细划分可使控制分析更加精确。将桥墩墩底设置为固端，把预应力箱梁两端永久支座设置为活动支座，为了使墩顶与主梁连接处有相同位移，采用弹性连接类型中的刚接将其连接起来，边跨现浇段的临时支座设置为固定铰支座。

3.6荷载模拟

3.6.1 施工临时荷载模拟

施工阶段临时荷载主要包括挂篮荷载和吊架荷载，模型中采用节点荷载进行模拟，根据设计和施工方提供的资料挂篮和吊架节点荷载分别取582KN和245KN。

3.6.2 成桥后活载模拟

通过定义车道、车辆类型、移动荷载工况及移动荷载分析控制来模拟成桥后的汽车荷载。其中共定义四个车道：车道1、车道2、车道3、车道4，车辆类型及荷载采用规范《公路工程技术标准（JTG B01-2003）》定义。

4 计算结果

4.1 成桥预拱度设置原则

大跨连续刚构桥在施工过程中及后期运营中由于恒载(自重、二期恒载)、施工荷载(挂篮、吊架)、预应力以及混凝土收缩徐变、汽车荷载等因素的影响，导致结构挠曲变形。特别是今年来发现大量同类型桥梁服役期内超限下挠严重，为此，悬臂浇筑施工过程中需要设置合理的施工抛高值及成桥预拱度。

预拱度设置的原则为既能保证本合同段内桥梁成桥线形良好，又能适应桥梁长期运营过程中的主梁下挠。成桥预拱度主要考虑恒载、施工荷载、预应力、混凝土收缩徐变以及0.5倍汽车荷载作用的需要。预拱度确定以施工控制模拟结构分析（理论值）以为基础，考虑既有工程实践情况及不可预见因素的影响。

通过对预拱度的合理设置，可以为主梁立模时提供比较可靠的立模标高，使得施工阶段各梁段的立模标高数值较为精确，为主梁顺利合拢提供有力的技术支持。

图3 深水河大桥成桥线形曲线图

在设置预拱度的同时，同时还需要保证各施工阶段和成桥后主梁的内力处于合理状态，下图给出的是施工阶段主梁上缘和下缘的应力。

图4主梁各施工阶段悬臂根部应力图

适时对施工过程中结构应力进行测试，一旦发现应力达到预警值，立即发出停工指令，及时查明原因，做出相应处理，尽快恢复施工。

5. 结论

从应力计算结果来看,在施工过程中，各控制截面压应力不大于12MPa，拉应力不大于0.1MPa， 成桥后跨中截面最大预拱度值为11.9cm，确保桥梁服役期内保持良好线形。通过结构应力监测和结构几何变形测量，实现安全控制的目的。

参考文献

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