裴輝騰 劉蕙婷 吳婷婷

（1.江西省交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，江西 南昌 330002；2.江西省高速集團項目建設(shè)管理公司，江西 南昌 330038）

箱梁橋由于抗彎、抗扭承載能力高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，在公路橋梁中有著廣泛的應(yīng)用。大懸臂箱梁是一種通過施加橫向預(yù)應(yīng)力和橫向加勁肋提高箱梁橫向承載能力，從而懸臂長度大大增加的一種結(jié)構(gòu)；與傳統(tǒng)的混凝土箱梁相比，大懸臂箱梁可顯著減小上部結(jié)構(gòu)自重和下部結(jié)構(gòu)的負載，可有效降低工程造價。懸臂加大后，橋上空間更加開闊，橋下可與門式墩、花瓶墩及方形薄壁墩等過渡組合，橋梁造型相對更加輕巧靈動，在城市橋梁中有較好的應(yīng)用前景。

一、工程概況

弋陽大橋主橋為大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑為（50+2×80+50）m，主梁截面為單箱三室型，頂寬35m，底寬19m；懸臂長8m，中箱寬3.5m，邊箱寬7.75m，跨中梁高2.5m，根部梁高5.2m。由于懸臂板長達8m，為滿足橫向受力要求，懸臂板下設(shè)置加勁肋，加勁肋間距3m～4m。

二、有限元仿真分析

采用midas-civil軟件建立全橋桿系模型，模擬了節(jié)段懸澆、節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼束張拉、施工掛籃遷移等多個工況；模型中采用程序自帶的重力場模塊模擬結(jié)構(gòu)自重，節(jié)段澆筑及掛籃荷載效應(yīng)通過單個集中力與力偶模擬，橋面鋪裝及欄桿等荷載通過梁單元線形荷載模擬。

針對該項目懸臂長達8m、橫向受力較為明顯的特點，采用Midas-fea軟件建立三維空間模型；根據(jù)圣維南原理，在全橋整體模型中提取的內(nèi)力值作為外加荷載施加于節(jié)段模型邊界處。

三、施工監(jiān)控分析

（一）線形監(jiān)控

1.主梁線形監(jiān)控方案

在主梁懸臂澆筑過程中，于箱梁混凝土頂、底板位置布設(shè)線形測點。其中，頂板測點設(shè)置于在懸臂中部、邊腹板頂部、各箱室中部，共布置7個測點，在各箱梁中部設(shè)置3個測點。

2.主梁線形計算分析

最大懸臂狀態(tài)下1#主墩兩側(cè)主梁懸臂節(jié)段梁頂位移的實測值和計算值對比情況，如圖1所示，可知弋陽大橋懸臂施工過程中，主梁節(jié)段豎向變形計算值與實測值總體吻合，但有部分變形計算值略大于實測值，可能是因為計算時，對箱梁預(yù)應(yīng)力錨固塊、懸臂加勁肋、箱梁加腋等構(gòu)造的簡化，削弱了計算截面抗彎剛度。

（二）應(yīng)力監(jiān)控

1.主梁應(yīng)力監(jiān)控方案

應(yīng)力監(jiān)測方案中，選擇了主墩根部、跨中、1/4跨等受力不利的斷面為測點布設(shè)斷面?？v向應(yīng)力測點1～6分別為邊腹板上緣、次中腹板上緣、中腹板上緣、懸臂1/2分點、兩邊箱中上部，編號為1～12；橫向應(yīng)力測點a～d分別為懸臂1/4分點、1/2分點、根部及邊箱室中部。

圖1 1#主墩頂板位移實測值與計算值

表1 1/4主跨處頂板部分測點縱向應(yīng)力對比表

表2 1/4主跨處頂板部分測點橫向應(yīng)力對比表

2.主梁應(yīng)力計算分析

本文以1/4主跨處的應(yīng)力測點為例，對施工過程中主梁的應(yīng)力變化實測值和計算值進行比較分析，4-4截面頂板部分測點縱向應(yīng)力實測值和計算值對比情況，如表1所示。

如表1所示，所選測點在上述工況作用下縱向應(yīng)力增量為正，這是因為6#節(jié)段澆筑工況下對4-4截面處的主梁產(chǎn)生負彎矩效應(yīng)，該處頂板受拉，底板受壓；箱梁測點應(yīng)力實測值呈“中間小、兩邊大”的不均勻現(xiàn)象，即中箱梁腹板頂部的2、4、5、7測點的應(yīng)力增量較箱梁中部的3、6測點要大，且箱梁中室腹板頂部應(yīng)力較邊室頂板應(yīng)力較大，這主要是剪力滯效應(yīng)引起的；4-4截面測點的計算和實測值一樣應(yīng)力增量為正，計算值較大于實測值，主要是因為模型仿真計算時存在一定的簡化使計算截面抗彎剛度較實際剛度較小，但實測值與計算值總體相差不大、較為吻合。

如表2所示，a～c測點橫向應(yīng)變增量為正，且數(shù)字遞增，主要是所選測點均位于懸臂上，節(jié)段澆筑產(chǎn)生遞增的橫向負彎矩；d測點對應(yīng)應(yīng)力增量為負，因為節(jié)段澆筑荷載作用下，d測點所在的箱梁頂板跨中受兩側(cè)腹板的約束截面彎矩為正；總體上而言，計算值和實測值反應(yīng)的受力發(fā)展規(guī)律和變化趨勢一致，計算值稍大于實測值，可能是因為模型計算時未計入橫向主筋作用而導(dǎo)致截面抗彎剛度減小導(dǎo)致的。

四、結(jié)語

本文制定了弋陽大橋施工過程中應(yīng)力及線形監(jiān)控監(jiān)測方案，對該橋主梁施工過程中受力進行了有限元分析計算，得到以下結(jié)論：

1.最大懸臂狀態(tài)下節(jié)段位移實測值與計算值基本吻合，但部分節(jié)段豎向位移計算值與實測值相比較大，其原因可能是計算時對預(yù)應(yīng)力錨固齒塊、橫隔板等結(jié)構(gòu)簡化為集中荷載，削弱了計算截面抗彎剛度。

2.箱梁縱向應(yīng)力測點實測值呈“中間小，兩邊大”的不均勻分布現(xiàn)象，且箱梁中室腹板頂部應(yīng)力較邊室頂板應(yīng)力較大，主要是剪力滯效應(yīng)引起的。

3.箱梁懸臂橫向應(yīng)力測點在節(jié)段澆筑工況下應(yīng)力增量為正，計算值與實測值基本吻合；箱梁頂板跨中測點受兩側(cè)腹板的約束，節(jié)段澆筑作用下應(yīng)力增量為負，其中計算值稍大于實測值，可能是因為模型計算時未計入橫向主筋作用而導(dǎo)致截面抗彎剛度減小導(dǎo)致。