某連續(xù)剛構大橋中跨合攏前頂推力計算

1、毛坯子大橋主橋中跨合攏段頂推力計算預應力砼連續(xù)剛構橋在完成體系轉換后，后期砼收縮徐變與降溫效應相組合使兩墩之間主梁有縮短的趨勢，迫使墩頂向跨中方向發(fā)生位移，墩頂、墩底產生較大的彎矩，同時主梁受到砼纖維限制，在結構內部產生拉應力，對結構造成危害。因此，在邊跨合攏后、中跨合攏前對中跨懸臂端部施加一個水平推力，使橋墩產生一個預偏位來抵抗上述位移，有利于橋梁后期受力，增加結構的安全度。為此，監(jiān)控組根據設計圖紙要求，通過建立有限元模型，計算分析確定合攏頂推力值。一 墩頂偏位與頂推力關系在結構有限元計算模型（圖1）中，需在最大懸臂工況下（即中跨合攏前）對懸臂端施加縱向的水平推力P，來消除各墩頂產生的水平偏

2、位。圖1 毛坯子大橋主橋有限元模型在最大懸臂端分別施加0KN、100kN、200kN 、300kN的頂推力,兩個主墩墩身對應在0#塊中心的節(jié)點（25號、71號節(jié)點）處的水平位移見表1。表1 不同頂推力作用下主墩對應節(jié)點水平位移（mm）（合攏溫差為0） 節(jié)點頂推力25710KN4.10-2.89100KN-0.011.04200KN-4.265.11300KN-8.609.26從表1中可以看出，控制截面節(jié)點的水平位移變化基本與頂推力呈線性變化，即每增加100KN的頂推力，8#墩對應0#塊中心處水平偏位為4.2mm，9#墩對應0#塊中心處水平偏位為4.1mm。有了上述節(jié)點位移量與頂推力的關系，即可

3、開展頂推力優(yōu)化計算和溫度影響的分析。二 頂推力計算2.1 收縮徐變對頂推力的影響在確定橋梁在運營一段時間后因收縮徐變影響所需的實際頂推量時，我們需要考慮以下兩個因素：（1）理論上的頂推量為長期收縮徐變后的累積縱向水平位移，結構有限元模型是對橋梁結構理想狀態(tài)的模擬，而實際橋梁結構的邊跨支座位移肯定會受到摩阻力的影響。（2）從成橋到收縮徐變完成需要很長時間，若預先頂推100% 收縮徐變效應值，這樣結構在合龍完成后在運營階段將會帶有由于頂推作用而引起的反向過大位移，并且在這期間還有活荷載的作用，這對運營階段的橋墩產生很大的不利彎矩，更有可能引起開裂。另外雙薄壁墩一般采用柔性墩，設計上原本就容許有一定

4、的縱向位移。根據工程經驗一般只需預頂實際收縮徐變量的 60%。考慮橋梁運營十年后，主墩對應0#塊中心處節(jié)點位移如表2所示。表2 橋梁運營十年后對應節(jié)點水平位移（mm）(未頂推，合攏溫差為0)節(jié)點十年后累計位移60%十年累計位移2521.8713.1271-20.5412.32在頂推力Pi 作用下, 各節(jié)點的水平位移量可按式(1) 計算: i =1-i ×Pi (1)i =60%*10 (2)即 Pi=i/1-i (3) 式中:i 為各節(jié)點頂推產生的水平位移；1-i為單位頂推力作用下各節(jié)點水平位移；Pi 為頂推力；10為橋梁運營十年后節(jié)點累計水平位移。通過表1，表2及公式（3）,可計算

5、出:P25=25/1-25=-21.87×0.6/0.042=-313KN；P71=71/1-71=20.54×0.6/0.041=301KN；中跨合攏前對兩懸臂端頂推時，為了便于施工，兩個中跨合攏段的頂推力應保持相等，即|P25|= P71。因此頂推力P=(|P25|+ P71)/2=307KN。2.2 溫度對頂推力的影響現實條件下，實際合攏溫度往往與設計合攏溫度有一定差值，由于橋梁合攏后升溫較降溫對結構受力有利，故盡量選擇低溫合攏。為了分析在設計溫度合攏后降溫對結構的不利影響，計算了10個降溫值對主墩對應0#塊中心節(jié)點水平位移的影響，結果見表3。表3 合攏后降溫作用下對

6、應節(jié)點水平位移（mm） 節(jié)點降溫溫差2571000-10.58-0.59-21.16-1.18-31.74-1.78-42.32-2.37-52.90-2.96-63.49-3.55-74.07-4.14-84.65-4.74-95.23-5.33-105.81-5.92由表3可以看出，溫度變化與各節(jié)點水平位移成線形比例關系,因此若合攏溫度與設計溫度溫差不為零，就要使各節(jié)點產生水平位移，就必須采取預頂推的方法來消除合攏溫差產生的效應。由合攏溫差產生的合攏變形需優(yōu)化的頂推力為:PiT =T×iT÷1-i （4）式中: PiT為因合攏溫差各節(jié)點所需調整的頂推力( kN)；T為設

7、計合攏溫度與實際合攏溫度的差值( ) ；iT為升溫或降溫1各節(jié)點的水平位移(mm)（結構降溫效應與升溫效應相反）；1-i為單位水平頂推力作用下各節(jié)點水平位移。由表3及公式（4）得出P25T =T×25T÷1-25 =0.58×T/0.042=13.8TP71T=T×71T÷1-71=0.59×T/0.041=14.4T為方便施工，兩個中跨合攏段的頂推力應保持相等，即|P25T|=|P71T|，頂推力PT =( P25T+P71T)/2=14.1T。2.3 最終合攏頂推力計算綜合考慮到體系轉換，混凝土收縮徐變及合攏溫度等影響因素，最終頂推力計算公式為： Pi頂推 = Pi ± PiT （5）依照設計圖紙，設計合攏溫度為18°C，毛坯子大橋主橋合攏時間暫定為7、8月份。根據實際合攏溫度頂推力由下表所示：實際溫度（）合攏溫