張杰

【摘要】分析了預拱度預拱度的影響因素，并指出目前預拱度設置中存在的問題。采用有限元法，對某預應力連續(xù)梁橋的懸臂法施工過程進行了數值模擬，計算出了預拱度的值。

【關鍵詞】懸臂法施工；預拱度；有限元法

近些年隨著經濟的發(fā)展，國家越來越重視基礎設計建設，很多高等級公路都在規(guī)劃建設當中。這些即將建設和在建的公路橋梁當中，很大一部分采用了連續(xù)梁橋的形式。連續(xù)梁橋建設和運營過程中的病害時有發(fā)生，主要表現(xiàn)為跨中撓度過大，造成橋面不平整，影響行車舒適性和橋梁壽命。

1.預拱度的設置

撓度控制（線形控制）是連續(xù)梁橋施工控制的重點內容之一。懸臂法施工時某一個塊段標高控制不當，會對后續(xù)塊段的施工造成很大影響，嚴重情況下導致橋梁無法順利合龍。造成橋梁下?lián)系囊蛩睾芏啵饕辛后w自重、掛籃自重、活荷載（車輛荷載及人群荷載等）、混凝土收縮徐變、預應力、結構體系轉換等。為了使橋梁最終滿足設計高程，通常采用設置預拱度的方法來解決。我國規(guī)范[1]規(guī)定：對于預應力混凝土受彎構件①當預加應力產生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度時，可不設預拱度；②當預加應力的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度時應設預拱度，其值應按該項荷載的撓度值與預應力長期反拱值之差采用。預拱的設置應按最大的預拱值沿順橋向做成平順的曲線。

2.目前預拱度設置存在的問題

（1）規(guī)范沒有規(guī)定預拱度的分配方式。國內目前最常用的方法是以跨中為預拱度最大值，橋墩中央為零，其他部位按二次拋物線比例分配。李志斌[2]指出按二次拋物線分配在橋墩中央處會出現(xiàn)尖點，成橋后跨中會出現(xiàn)偏離設計線形的下?lián)?，使得車輛在行駛至橋墩中央或跨中部位時有顛簸感，局部線形不符合規(guī)范中“預拱度設置應按最大的預拱值沿順橋向做成平順曲線”的要求。他建議采用余弦曲線分配預拱度的方法，因為這樣分布在橋墩中央、跨中處的切線斜率為零，滿足規(guī)范要求。

（2）混凝土的徐變機理復雜，影響因素眾多，很難在計算模型中完全考慮所有因素。不同科學工作者考慮的影響因素不同，進而提出的計算公式也不同。混凝土徐變無法精確預測，往往是基于試驗資料采用經驗公式求得。因此目前由混凝土徐變引起的撓度也只能得到粗略解，缺乏行之有效的計算公式。

（3）現(xiàn)場預應力筋施工很難完全按照設計要求，往往出現(xiàn)波紋管偏位、注漿時間滯后、二次張拉不到位等情況，而且預應力的損失也很難精確計算。預應力筋直接影響橋梁結構受力情況，對結構的撓度影響很大。

3.工程概況

西安長安區(qū)某橋全長917m，其中主橋長610m，單幅橋面寬27m，中央分隔帶1m，全橋寬度55m，按分離式結構設計。主橋上部結構設計為（55+5100+55）m五跨變截面預應力混凝土連續(xù)梁，斷面為單箱三室，主箱梁頂板寬27.0m，底板寬19.5m，翼緣懸臂寬3.75m。主梁根部梁高8.0m，跨中梁高2.5m。腹板厚度在中跨跨中段為0.5m，根部0.7m。引橋上部結構均采用30m等截面預應力混凝土連續(xù)箱梁。采用C55混凝土，Φs15.2鋼絞線。

該橋采用懸臂法施工，單個橋墩上部結構分13個塊段對稱澆筑。合攏采用吊架合攏，先邊跨合攏，然后次邊跨，接著第三跨合攏，最后中跨合攏，即采用從兩邊向中間對稱依次合攏的施工方法。懸臂施工主要工藝流程：安裝掛籃→安裝模板綁扎鋼筋→混凝土澆筑→預應力施工→掛籃行走→拆除掛籃。

4施工過程的有限元模擬

使用Midas/civil采用正裝分析法，按照實際懸臂法施工流程進行單元、荷載工況的激活與鈍化以及添加邊界約束條件[3]。共建立220個節(jié)點，219個單元，分為17個施工階段，考慮橋梁自重、二期恒載、預應力荷載、掛籃重量、移動荷載、混凝土收縮徐變（3650天）等因素對該橋進行預拱度計算。

材料參數如下：

C55混凝土：容重2600 kg/m3，彈性模量3.55×104 Mpa，泊松比0.1667；

預應力鋼筋：標準強度1860 Mpa，彈性模量1.95×105 Mpa，松弛率2.5%，公稱直徑15.2mm。

計算結果顯示預拱度最大值出現(xiàn)在第四跨（正中間跨），為90.1mm。每跨的最大值出現(xiàn)距跨中5.0m的位置，與規(guī)范要求“按最大的預拱值沿順橋向做成平順曲線”稍有不同。中跨預拱度如下圖所示。

5結語

根據計算的預拱度，得出每個塊段立模標高并施工中嚴格控制。目前該橋已經順利合攏，橋面線形平整，說明計算得到的預拱度是科學合理的，可供今后類似工程借鑒。

參考文獻

[1]JTG D62-2004， 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[2]李志斌. 淺談大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構主梁預拱度的設置[J]. 黑龍江交通科技 ， 2011， （10）： 290-291

[3]周如意. 預應力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控方法的研究[D]. 南寧：廣西大學， 2012.