作者簡介：歐海波（1984—），工程師，研究方向：橋梁工程。

在進行大跨度主航道橋拓寬工程改建施工時由于運用傳統(tǒng)施工關(guān)鍵技術(shù)，對施工橋梁橫向分布系數(shù)的計算不精準，因此施工后橋梁承載力低，無法實現(xiàn)對大跨度主航道橋拓寬工程改建的安全施工。針對這一問題，文章進行大跨度主航道橋拓寬工程改建施工關(guān)鍵技術(shù)研究。在主線拼寬橋施工過程中，運用曲線曲率感知方程計算不同橫向剛度時的主梁受力情況，計算得出的拓寬工程改建施工橋梁橫向分布系數(shù)越接近，證明拓寬改建施工前后橋梁連接能力越強。通過實驗證明，該設(shè)計技術(shù)可以實現(xiàn)對大跨度主航道橋拓寬工程改建的安全施工。

大跨度;主航道橋;拓寬工程;改建;施工關(guān)鍵技術(shù);主梁受力情況

U445.6A521873

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對交通行業(yè)提出更高的要求，公路橋梁在促進經(jīng)濟發(fā)展的過程中起到不可替代的作用。大跨度主航道橋拓寬工程改建的主要目的是通過對橋梁的拓寬，提高原有主航道橋的橋梁荷載等級[1]。在本文提出的大跨度主航道橋拓寬工程改建施工關(guān)鍵技術(shù)中，主要針對主線拼寬橋施工、拓寬工程改建施工橋梁橫向分布系數(shù)計算以及設(shè)置下部結(jié)構(gòu)允許沉降差展開具體研究。要求施工技術(shù)必須滿足大跨度主航道橋拓寬工程改建施工要求，并結(jié)合大跨度主航道橋性質(zhì)，選擇合理的方法對大跨度主航道橋拓寬工程進行改建施工，提高大跨度主航道橋拓寬工程改建質(zhì)量[2]，旨在通過得到的拓寬改造工程橋梁橫向分布系數(shù)來提高施工技術(shù)的安全性。

1 大跨度主航道橋拓寬工程改建施工關(guān)鍵技術(shù)

在改建施工過程中，臨時支架的受力及變形情況將直接影響到主梁施工的安全及成橋的質(zhì)量。因此，全面掌握施工過程中支架的受力及變形，是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。為此，需要現(xiàn)場觀測支架預(yù)壓階段、施工過程中的支架應(yīng)力及沉降變形、受力情況等數(shù)據(jù)，同時基于曲線曲率感知方程計算分析，全面掌握支架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性，做到“心中有數(shù)”，確保施工的安全及順利推進。

1.1 確定主梁受力情況及變形位移

大跨度主航道橋拓寬工程改建施工是一個非常復(fù)雜的動態(tài)過程，此次運用曲線曲率感知方程計算拓寬工程時主梁受力情況[3]，并做出以下假設(shè)：將主梁受力假設(shè)成一個平面問題;將主梁簡化為一個具有一定質(zhì)量的點;假設(shè)主梁受力沒有慣性誘導(dǎo)作用[4]。則主線拼寬橋施工的主梁受力情況計算如圖1所示。

在圖1中，C指的是主梁質(zhì)量點;a指的是主梁外邊緣受力情況;b指的是主梁內(nèi)邊緣受力情況;α指的是主線拼寬橋斜展率;LB指的是主線拼寬標(biāo)準段距硬路肩邊緣的距離;LA指的是主梁端部的受力情況;L1指的是主梁受力情況;L2指的是主梁變形位移。在此基礎(chǔ)上，得出L1與L2的曲線方程，如式（1）、式（2）所示。

L1=arccosRRd+O2（1）

L2=arccosRαRd+O2（2）

式中：

R——主線拼寬橋施工中心線半徑;

Rd——主線拼寬橋至內(nèi)側(cè)車道中心線半徑;

O2——主梁受力橫向偏位;

Rα——彈性模量。

通過式（1）、式（2），為后續(xù)計算拓寬工程改建施工橋梁橫向分布系數(shù)提供基礎(chǔ)施工數(shù)據(jù)[5]。

臨時支架變形監(jiān)測采用水準儀進行，監(jiān)測部位為支架底部及貝雷片頂部的小分配梁位置處。鋼管底部主要監(jiān)測支架沉降，貝雷片頂部的小分配梁主要監(jiān)測支架變形。沉降及支架變形監(jiān)測時，在每個測試斷面橫向分別布置3個測點，在加載前安裝好測點，測量空載數(shù)據(jù)。加載采用堆放沙袋的方式進行，測試前壓重荷載應(yīng)嚴格控制。加載過程中支架變形觀測步驟如下：加載重量達到60%時監(jiān)測一次，加載到80%重監(jiān)測一次，加載100%后持續(xù)3 d進行監(jiān)測，加載24 h內(nèi)每隔4 h監(jiān)測1次，然后每隔6 h各監(jiān)測1次，卸載6 h監(jiān)測1次。加載過程中密切關(guān)注各測點的數(shù)據(jù)變化，一旦出現(xiàn)下面的情況時，應(yīng)停止加載：控制測點的變位超過規(guī)范允許值時;由于加載，變形超過允許值范圍時。

1.2 施工支護結(jié)構(gòu)有限元模擬

構(gòu)建施工支護結(jié)構(gòu)有限元模型，利用該模型對施工支護結(jié)構(gòu)實施有限元數(shù)值模擬。對改擴建施工支護結(jié)構(gòu)有限元的各層土體進行定義，構(gòu)建其本構(gòu)模型，從而建立實體六面體單元來代表基坑旁的建筑基礎(chǔ)。各層土層的力學(xué)參數(shù)與物理性質(zhì)具體如表1所示。

沿基坑旁的建筑對支護樁進行布置，對支護結(jié)構(gòu)的間距規(guī)格、樁長、冠梁截面、圈梁截面、支撐截面、連桿截面、內(nèi)支撐、立柱型鋼格構(gòu)鋼截面、斜撐鋼格構(gòu)鋼截面進行設(shè)置，從而構(gòu)建改擴建施工支護結(jié)構(gòu)有限元模型的斜撐鋼格構(gòu)鋼梁單元、立柱單元、混凝土圈梁單元、混凝土冠梁單元、支護樁單元、內(nèi)支撐單元[6]。利用MIDAS/GTS軟件對改擴建施工支護結(jié)構(gòu)有限元模型實施有限元數(shù)值模擬。

主要計算參數(shù)取值：C50預(yù)應(yīng)力混凝土T梁和箱梁的抗壓彈性模量EC=3.45×104 MPa，重度γ=26 kN/m3;橋面系中防撞護欄重度取值γ=26 kN/m3;橋面鋪裝C30混凝土重度取為26 kN/m3;橋面鋪裝層厚度為8～12 cm。考慮到橋面現(xiàn)澆混凝土鋪裝層的磨損和與主梁的連接情況，由于箱梁梁高遠大于鋪裝層厚度，故不考慮混凝土橋面鋪裝層參與主橋箱梁的結(jié)構(gòu)抗彎受力，但考慮4.6 cm厚C30（折算為4.0 cm厚C50）混凝土橋面鋪裝層參與T梁的結(jié)構(gòu)抗彎受力，溫度按均勻升溫25 ℃，上、下緣溫差10 ℃，均勻降溫20 ℃，上、下緣溫差5 ℃考慮。其他如混凝土收縮、徐變等按規(guī)范取值。

1.3 改擴建施工支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)改擴建施工支護結(jié)構(gòu)有限元模型的具體數(shù)值模擬結(jié)果，考慮冗余度制訂改擴建施工支護結(jié)構(gòu)實施優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)改擴建施工支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[7-8]。改擴建施工支護結(jié)構(gòu)的具體優(yōu)化設(shè)計方案如表2所示。

2 實驗

2.1 實驗準備

為構(gòu)建實驗，實驗對象選取某大跨度主航道橋拓寬工程。某大跨度主航道橋拓寬工程施工項目及要求如表3所示。

實驗軟件為核查工具QAcenter，主要用于對大跨度主航道橋拓寬工程改建施工的模擬。實驗主要內(nèi)容為核查兩種施工技術(shù)施工后橋梁的承載力，承載力越大意味著施工后橋梁的安全性能越高。

2.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計的實驗步驟，采集9組實驗數(shù)據(jù)，將兩種施工技術(shù)下的橋梁承載力進行對比，結(jié)果如表4所示。

通過表4可得出如下的結(jié)論：本文設(shè)計的施工技術(shù)施工后橋梁承載力最高為887.514 MPa，實驗對照組為414.378 MPa。在9次實驗中，設(shè)計技術(shù)9次施工后橋梁承載力均高于標(biāo)準差值，而對照組僅有2次高于標(biāo)準差值，設(shè)計技術(shù)可以實現(xiàn)對大跨度主航道橋拓寬工程改建的安全施工。

3 結(jié)語

本文對大跨度主航道橋拓寬工程改建施工關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，提高了大跨度主航道橋拓寬工程改建施工安全性。通過實驗證明，設(shè)計施工技術(shù)在保證施工安全方面中的具體優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來，施工前后橋梁的橫向分布系數(shù)差值的大小是保證施工技術(shù)質(zhì)量的主要衡量標(biāo)準。

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