何培

【摘 要】混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車(chē)平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn)而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋梁之一。隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和不斷完善，尤其是懸臂、頂推等施工方法的出現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋如虎添翼，無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山區(qū)高架棧橋，還是跨越江河湖海的大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以獨(dú)特的魅力而取代其他橋梁，成為優(yōu)選方案。另外，從國(guó)內(nèi)已建成的鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的數(shù)量來(lái)看，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)半數(shù)，充分表現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的強(qiáng)大生命力。

【關(guān)鍵詞】施工方法；有限元計(jì)算

一、施工方法

1.1滿(mǎn)堂支架澆注施工。滿(mǎn)堂支架澆注施工為在支架上安裝模版，幫扎、安裝鋼筋骨架，預(yù)留孔道，現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力的方法，具有以下特點(diǎn)：（1）施工平穩(wěn)可靠，不需大型起重設(shè)備；（2）橋梁整體性好，施工中無(wú)體系轉(zhuǎn)換，不產(chǎn)生恒載徐變二次力，施工方便；（3）需要大量施工支架，跨河搭設(shè)影響通航與泄洪，跨路搭設(shè)影響交通。

1.2懸臂施工。掛籃懸臂澆注是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱(chēng)逐段澆筑混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力筋、移動(dòng)掛籃、立模綁扎鋼筋等循環(huán)連續(xù)施工，直至合攏形成連續(xù)梁橋。常用跨徑為40～120m，國(guó)內(nèi)目前最大已達(dá)270m。懸臂施工是國(guó)內(nèi)外大跨徑連續(xù)梁橋的主要施工方法之一。

1.3預(yù)制簡(jiǎn)支——連續(xù)施工。預(yù)制簡(jiǎn)支梁，分片進(jìn)行預(yù)制安裝，預(yù)制時(shí)按預(yù)制簡(jiǎn)支梁的受力狀態(tài)進(jìn)行第一次預(yù)應(yīng)力筋（正彎矩）的張拉錨固，安裝完成后經(jīng)調(diào)整位置（橫橋向及高程），澆筑墩頂接頭處混凝土，更換支座，進(jìn)行第二次預(yù)應(yīng)力筋（負(fù)彎矩筋）的張拉錨固，進(jìn)而完成一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的施工。

1.4支架逐孔現(xiàn)澆施工。逐孔現(xiàn)澆施工與在支架上整體現(xiàn)澆施工的不同點(diǎn)在于逐孔現(xiàn)澆施工僅在一跨梁上設(shè)置支架，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后支架被移到下一跨逐孔施工；而支架上現(xiàn)場(chǎng)澆筑通常在一聯(lián)橋跨均布設(shè)支架連續(xù)施工，因此前者在施工過(guò)程中有體系轉(zhuǎn)換問(wèn)題，混凝土徐變對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。

二、結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算

基本步驟：

（1）對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)簡(jiǎn)化、離散。

（2）輸入原始數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料性能以及離散化后的節(jié)點(diǎn)編號(hào)與坐標(biāo)、單元編號(hào)等。

（3）形成各單元的剛度矩陣，并轉(zhuǎn)換到整體坐標(biāo)系。

（4）形成結(jié)構(gòu)原始剛度矩陣，即裝配結(jié)構(gòu)剛度矩陣。

（5）形成結(jié)構(gòu)荷載列陣，即裝配荷載列向量，包括節(jié)點(diǎn)力與非節(jié)點(diǎn)力的總效應(yīng)。

（6）處理邊界條件，即對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支座約束的處理。

（7）解線性方程組，即求解結(jié)構(gòu)剛度矩陣方程，求得節(jié)點(diǎn)位移向量。

（8）計(jì)算單元內(nèi)力及支座反力。

（9）最后輸出結(jié)果。

三、結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)計(jì)算

3.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算

連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)涉及的永久作用包括重力、預(yù)應(yīng)力、基礎(chǔ)變位作用、混凝土收縮及徐變作用等。

3.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算

連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)涉及的可變作用包括汽車(chē)荷載、汽車(chē)沖擊力、汽車(chē)離合力、人群荷載、汽車(chē)制動(dòng)力、風(fēng)荷載及溫度作用等。

3.2.1 按平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算

進(jìn)行影響線加載時(shí)，按車(chē)道荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)進(jìn)行布置：

Sp——主梁最大活載內(nèi)力；

μ——汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)；

ζ——多車(chē)道橋涵的汽車(chē)荷載折減系數(shù)；

mi——荷載橫向分布系數(shù)；

qk——車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

——使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線面積；

Pk——車(chē)道荷載的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

y——所加載影響線中一個(gè)最大影響線峰值。

3.2.2 按空間結(jié)構(gòu)計(jì)算

“使用計(jì)算方法”目前常用的有梁格法、梁系法及梁板法，在計(jì)算時(shí)應(yīng)注意根據(jù)結(jié)構(gòu)形式選用合適的計(jì)算方法。

四、次內(nèi)力計(jì)算

4.1 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換與次內(nèi)力分析。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋有各種不同的施工方法。施工方法由橋址的地形、水流條件、施工設(shè)備等因素決定。一般來(lái)說(shuō)，除了滿(mǎn)堂支架施工方法以外，采用其他施工方法的結(jié)構(gòu)都面臨著體系轉(zhuǎn)換這一共同問(wèn)題。從設(shè)計(jì)角度考慮，選擇體系轉(zhuǎn)換次序時(shí)，應(yīng)該使最終的連續(xù)梁體系的結(jié)構(gòu)自重作用內(nèi)力分布合理，同時(shí)還盡可能地減小各項(xiàng)次內(nèi)力的不利影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在各種內(nèi)外因素影響下，結(jié)構(gòu)受強(qiáng)迫變形會(huì)在多余約束處產(chǎn)生約束反力，從而引起結(jié)構(gòu)附加效應(yīng)，這部分附加效應(yīng)一般統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)次應(yīng)力（或稱(chēng)為二次力）。通常計(jì)算的次效應(yīng)有預(yù)加力產(chǎn)生的次效應(yīng)、混凝土收縮徐變作用效應(yīng)、溫度作用效應(yīng)及基礎(chǔ)變位作用效應(yīng)等。

4.2 預(yù)加力引起的次應(yīng)力

彎矩：

軸向力：

剪力：

式中：、y1——分別為截面 力筋轉(zhuǎn)角和以截面重心為橫坐標(biāo)軸的預(yù)應(yīng)力綜坐標(biāo)，隨著截面的位置不同而變化。

4.3 徐變收縮次內(nèi)力計(jì)算。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁因混凝土徐變收縮變形，結(jié)構(gòu)受多余約束而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力，稱(chēng)為徐變收縮次內(nèi)力?；炷猎诤奢d作用下的變形分為彈性變形、徐變變形及收縮變形，其中彈性變形與荷載有關(guān)，徐變變形與荷載和時(shí)間有關(guān)，收縮變形與時(shí)間有關(guān)。

一般認(rèn)為當(dāng)持續(xù)應(yīng)力不大時(shí)，徐變變形表現(xiàn)出與初始彈性變形成比例的線性關(guān)系。在整個(gè)使用荷載預(yù)應(yīng)力范圍內(nèi)引入徐變比例系數(shù)。

4.4 溫度作用次內(nèi)力計(jì)算。我國(guó)《通規(guī)》規(guī)定：計(jì)算梁橋結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起的外加形變及約束變形時(shí)，應(yīng)從受到約束時(shí)的結(jié)構(gòu)溫度開(kāi)始，即從結(jié)構(gòu)合龍時(shí)溫度起算，考慮最高和最低有效溫度的作用效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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