大跨度单悬臂预应力盖梁施工方案优化设计-滑模|滑模施工|江苏鑫亿达滑模施工公司

技术创新

更多>>联系方式 Contact

江苏鑫亿达建设工程有限公司

全国免费咨询热线：400-088-6505

电　话：0515-88632555 88632777

传　真：0515-88632777

联系人：张先生 15851070333

网　址：www.jshh222.com

您当前位置：亿达滑模 > 技术创新 > 施工技术 > 浏览文章施工技术

大跨度单悬臂预应力盖梁施工方案优化设计

日期：2016-8-5 14:24:46　来源：转载　浏览数：
　

分享到：

    随着城市交通的快速发展，城市路网由向平面拓展改为向空间拓展，近年来各大城市相继涌现出大量的城市高架桥。由于城市高架桥面较宽，且一般桥下布墩条件不理想，所以桥墩多采用异形框架墩形式，以获得更好的跨越能力和景观效果。
    大跨度盖梁通常采用预应力混凝土结构，不仅能降低盖梁高度、节约钢材和混凝土，具有良好的经济效益，还能改善盖梁受力状况，提高盖梁的耐久性和抗裂性能。在预应力盖梁设计过程中，往往是施工阶段截面应力控制设计，因此笔者认为对施工阶段盖梁受力情况进行优化设计是非常有必要的。施工阶段截面受力状况主要受上部预制梁架梁方案及预应力钢束张拉顺序影响，因此施工阶段截面内力优化设计的主要内容为确定合理的架梁方案及确定预应力钢束张拉批次及顺序。
    本文所介绍公铁两用桥未并线之前，公路桥梁与铁路桥梁斜交，部分公路桥墩布置需跨越铁路线路，采用大跨度单悬臂框架墩形式。本文结合设计过程，介绍大跨度单悬臂预应力混凝土盖梁的设计要点，重点研究不同的架梁方案对盖梁各截面混凝土应力的影响，以期通过对比计算，确定一种较为合理的架梁方案。
    1 ·工程概况
    桥梁为公铁两用桥，并线后，上层为公路桥梁，下层为铁路桥梁，并线之前，公路桥梁与铁路桥梁斜交。公路桥梁上部结构采用30m 先简支后连续预应力混凝土小箱梁结构，桥梁全宽30m，横向由10片小箱梁组成。
    跨铁路线桥墩采用单悬臂双柱式预应力混凝土盖梁，盖梁总长35． 5m，盖梁中心高度3． 2m，宽度2. 2m，墩柱间距26． 0m，悬臂长8． 5m，墩柱高25. 5m，采用承台接群桩基础，桥墩结构尺寸如图1 所示。

    2 ·盖梁计算输入
    2． 1 计算方法概述  盖梁按部分预应力混凝土A 类构件设计。计算采用空间有限元程序进行，对施工阶段和使用阶段各项指标进行验算，本文主要针对施工阶段进行研究。
    上部小箱梁采用架桥机架梁，架桥机自重以集中荷载作用在盖梁上，施工阶段考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。
    2． 2 建模
    盖梁及墩柱以平面杆系单元模拟，共划分为45个单元，在每片小箱梁支座垫石中心线处设一个节点，桥墩墩底边界条件采用考虑桩土效应的等效弹簧刚度模拟。
    在建模时对横梁进行模拟( 横梁宽度为桥面宽度) ，盖梁和横梁间建立主从约束，以便使汽车荷载加载更符合实际情况，横梁按横向小箱梁数量划分为11 个单元( 横桥向10 片小箱梁，共10 个支点) 。
    2． 3 荷载
    恒载: 上部结构恒载包括预制箱梁自重、防撞护栏重、桥面铺装重等。恒载通过支座传递到盖梁，故将纵向计算时永久作用和除汽车以外的可变作用引起的支反力标准值作为永久荷载分布施加在盖梁的各主梁位置。
    其他荷载按相关规范取值。
    2． 4 预应力钢束
    盖梁预应力分三层布置共14 束钢束，N1 共5束，N2 共4 束，N3 共5 束。每束钢束采用15 根Φ15． 2 低松弛高强钢绞线，张拉控制应力1395MPa，预应力钢束采用塑料波纹管成孔，μ = 0． 17，K =0. 0015; 一端锚具变形及钢束回缩值6mm。

    预应力钢束分两批张拉，张拉顺序见图3。第一批①于架梁前张拉; 第二批②在小箱梁全部架设后张拉，使盖梁在施工阶段各截面混凝土应力状态更为合理。
    2． 5 施工方案
    考虑实际情况，本文主要介绍四种架梁方案，方案①: 由悬臂外侧向内侧架梁; 方案②: 由盖梁内侧向悬臂外侧架梁; 方案③: 由盖梁两侧向中间架梁;方案④: 由墩柱顶开始先向左、再向右侧架梁。通过对比计算，分析各方案对施工阶段盖梁各截面混凝土应力的影响，以期确定一种较为合理的架梁方案，达到优化设计、节约投资的目的。
    四种架梁方案如图4 ～图7 所示，图中序号为所指示梁的架设顺序号。

每种架梁方案均将架桥机效应以集中荷载的形式作用在盖梁上，考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。按指定顺序架设左孔梁片，然后架设右孔梁片，整个施工过程共分44 个施工阶段，主要施工阶段及说明如表1。

    3· 计算结果分析
    3． 1 正常使用阶段验算
    正常使用阶段各项指标均满足规范要求，此处不做赘述。
    3． 2 施工阶段应力验算
    主要研究各种架梁方案下施工阶段盖梁各截面边缘混凝土的法向应力分布情况，对架梁方案①、②、③、④的计算结果进行对比分析。
    首先分析方案①、②的盖梁各截面混凝土正应力的分布规律。两种方案下的最大、最小正应力如图8 所示:

    面处于受拉状态。从架梁的整个施工过程分析，施工前期，盖梁悬臂部分始终处于下缘受拉状态，直至一跨梁全部架设完成，架设另外一跨梁过程中，盖梁跨中截面下缘一直处于受拉状态，盖梁的受力不均匀。相比之下，方案①各施工阶段混凝土应力分布较方案②更为均匀。
    计算分析表明，从悬臂外侧向内架梁方案使盖梁各截面总体受力更为合理。结合以上分析，笔者对方案①进行细化，在方案①基础上分析方案③、④施工阶段盖梁各截面混凝土正应力分布情况。两种方案下的最大、最小应力如图9 所示:

图9 表明，方案③各施工阶段盖梁上、下截面的最大、最小应力较方案④更加均匀。将方案③与方案①进行对比分析可知，方案③较方案①计算结果更优。
结合上图及施工阶段混凝土正应力分布结果可知: 采用方案③ －由盖梁两侧向中间架梁，可使盖梁各截面在施工阶段的应力分布更为均匀、合理; 且明显改善了混凝土在施工阶段的应力状态; 提高盖梁使用阶段耐久性和混凝土材料性能的利用效率; 有效降低截面的设计高度，节约建设成本。综上所述，笔者推荐第③种架梁方案为本工程指导性施工方案。