大跨度連續(xù)梁橋施工周期的控制

大跨度連續(xù)梁橋施工周期的控制

0懸臂澆筑法施工大跨徑梁橋對于大型高差連續(xù)梁橋，主要施工方法為懸臂施工：從橋墩開始，兩側對稱施工。而懸臂施工法又主要包括懸臂拼裝和懸臂澆筑兩大類,前者是通過首先預制好梁體節(jié)段,然后借助機械關于橋墩對稱安裝,再通過預應力束的張拉使預制節(jié)段和已有橋梁結構成為一個整體的施工方法;后者主要是利用掛籃或者吊架關于橋墩對稱澆筑混凝土,待混凝土強度達到一定要求,即混凝土達到齡期后,張拉該節(jié)段的全部預應力鋼束,然后移動掛籃、模板等進行下一個節(jié)段的施工,直至結構合龍。由此可見,對于采用懸臂施工工藝的大跨徑連續(xù)梁橋,預應力鋼束的施工是整個橋梁結構施工過程中的重點、難點。通常情況下,大跨度連續(xù)梁橋的預應力鋼束包括三種,即縱向預應力束、豎向預應力束以及橫向預應力束。對于采用懸臂澆筑施工工藝施工的大跨度梁橋,傳統(tǒng)施工工序是先張拉縱向預應力束再張拉豎向預應力束,最后再張拉橫向預應力束,且張拉縱向預應力束必須在混凝土達到一定強度后。而移動掛籃,進行一個節(jié)段的施工通常得在張拉完豎向預應力束后,如此一來,整個橋梁的施工周期就加長了。本文結合工程實例對采用懸臂澆筑施工工藝的大跨度連續(xù)梁橋中縱向預應力束、豎向預應力束的張拉順序進行探討、分析,為同類工程提供借鑒和參考。1合龍段箱梁方案蒿子港澧水特大橋主橋,位于湖南岳常高速公路段,采用分離式設計,橋梁上部結構為66m+3×106m+66m的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。主橋的施工方法為懸臂現(xiàn)澆施工法,箱梁為單箱單室截面,其高度以及底板厚度均以二次拋物線變化,箱梁梁高由橋墩截面梁高6.2m向跨中截面梁高3.0m變化。該橋左右幅箱梁主要參數(shù)如下:左、右半幅箱梁頂板一次寬14.50m、12.75m;底板依次寬7.50m、6.50m;懸臂依次長3.50m、3.125m。箱梁在55#~58#墩、54#墩和59#墩依次設1.8m、1.0m厚橫隔板,合龍段箱梁增設0.4m厚橫隔板。蒿子港澧水特大橋主橋橋型布置圖如圖1所示。2主橋箱梁實體模型建立根據(jù)蒿子港澧水特大橋設計圖紙中的結構布置和結構尺寸,本文取蒿子港澧水特大橋主橋箱梁的兩個懸臂節(jié)段(8#、7#)為分析對象,采用Midas/Civil有限元軟件對主橋箱梁建立實體模型進行仿真分析。在建立箱梁實體模型時,箱梁的頂板、底板、腹板采用實體單元模擬、縱豎向預應力鋼束采用桁架單元模擬,懸臂端根部邊界按固結模擬。建模時所采用的坐標系為直角坐標系,X軸為橋的橫向、Z軸為橋的豎向、Y軸為橋的縱向。箱梁的有限元實體模型如圖2~3所示。3懸臂現(xiàn)澆階段預應力張拉順序大跨度連續(xù)梁橋的懸臂澆筑法是一種利用掛籃或者吊架關于橋墩對稱澆筑混凝土,待混凝土強度達到一定要求即混凝土達到齡期后,張拉該節(jié)段的全部預應力鋼束,然后移動掛籃、模板等進行下一個節(jié)段的施工,直至結構合龍的施工工藝。對于采用懸臂澆筑法施工的大跨度連續(xù)梁橋,其重點、難點在于預應力鋼束的施工及控制,它直接關系到橋梁結構施工過程中甚至成橋后的線形及受力狀態(tài),進而影響到橋梁成橋后的運營狀態(tài)。同時,預應力的張拉順序則能夠有效地控制橋梁的施工周期。本文以蒿子港澧水特大橋為工程背景,以縮短大跨度連續(xù)梁橋的施工周期為目標,對縱向預應力束、豎向預應力束的張拉順序進行了探討。為了研究、分析大跨度連續(xù)梁橋在懸臂現(xiàn)澆施工過程中不同預應力張拉順序對箱梁應力的影響,本文記傳統(tǒng)的預應力張拉工序:先張拉縱向預應力束再張拉豎向預應力束為工序A1;記更改后的預應力張拉工序:先張拉豎向預應力束后張拉縱向預應力束為工序A2。3.1預應力張拉工序對于采用懸臂澆筑施工工藝施工的大跨度連續(xù)梁橋,在預應力鋼束施工工程中,傳統(tǒng)施工工序為先張拉縱向預應力束再張拉豎向預應力束,記此張拉工序編號為A1。為縮短施工周期,將傳統(tǒng)預應力張拉工序修改為:先張拉豎向預應力束再張拉縱向預應力束,記此張拉工序編號為A2。為了分析先張拉縱向預應力鋼束后張拉豎向預應力束(A1工序)與先張拉豎向預應力鋼束后張拉縱向預應力束(A2工序)這兩種工序完成后(縱向和豎向預應力鋼束都張拉完成后)的箱梁應力,本文分別對兩種預應力張拉工序建立Midas實體模型。圖4~6列出了A1預應力張拉工序張拉完成時,節(jié)段箱梁的順橋向、橫橋向、豎橋向應力圖。圖7~9列出了A2預應力張拉工序張拉完成時,節(jié)段箱梁的順橋向、橫橋向、豎橋向應力圖。通過對圖4~6和圖7~9對比分析可得出:A1、A2工序張拉完成后的節(jié)段箱梁順橋應力、橫橋應力、豎橋應力均相同,故A1、A2預應力張拉工序對節(jié)段箱梁的最終應力分布沒有影響。3.2s1、s1鋼束張拉前后箱梁應力分布對于采用懸臂澆筑施工工藝施工的大跨度連續(xù)梁橋,在預應力鋼束施工工程中,傳統(tǒng)施工工序為先張拉縱向預應力束再張拉豎向預應力束,記此張拉工序編號為A1。為縮短施工周期,將傳統(tǒng)預應力張拉工序修改為:先張拉豎向預應力束再張拉縱向預應力束,記此張拉工序編號為A2。由3.1的計算結果可知,先張拉縱向預應力鋼束后張拉豎向預應力束(A1工序)與先張拉豎向預應力鋼束后張拉縱向預應力束(A2工序)這兩種工序完成后(縱向和豎向預應力鋼束都張拉完成后)的節(jié)段箱梁順橋應力、橫橋應力、豎橋應力均相同,故A1、A2預應力張拉工序對節(jié)段箱梁的最終應力分布沒有影響。但為了考慮在A2預應力工序施工過程中(張拉完豎向預應力鋼束后、張拉縱向預應力鋼束前)箱梁的安全性,本文以澧水特大橋主橋箱梁8#、7#節(jié)段為對象,建立Midas實體模型,對A2工序施工過程中(豎向預應力鋼束張拉后、縱向預應力鋼束張拉前)的箱梁應力進行研究、分析。圖10~14分別列出了A2工序中豎向預應力鋼束張拉完成后縱向預應力鋼束張拉前,節(jié)段箱梁的順橋向應力圖、橫橋向應力圖、豎橋向應力圖、第1主應力圖、第3主應力圖。通過對圖10~14對比分析可得出:預應力混凝土節(jié)段箱梁腹板區(qū)的最大拉應力普遍都在0.6~0.8MPa。4其他鋼束張拉過程中箱梁應力本文以蒿子港澧水特大橋主橋為工程背景,分析、比較了先張拉縱向預應力鋼束后張拉豎向預應力束(A1工序)與先張拉豎向預應力鋼束后張拉縱向預應力束(A2工序)這兩種工序完成后(縱向和豎向預應力鋼束都張拉完成后)的箱梁應力,同時也分析了在A2工序施工過程中(豎向預應力鋼束張拉后、縱向預應力鋼束張拉前)的箱梁應力,得出如下結論:(1)同一懸臂節(jié)段箱梁,在懸臂施工過程中,更換縱、豎向預應力鋼束張拉順序對懸臂節(jié)段箱梁各方向的最終應力沒有影響