獨(dú)柱式小半徑PC連續(xù)梁橋受力優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1計(jì)算分析

1.1計(jì)算模型

利用有限元計(jì)算分析方法，采用空間梁?jiǎn)卧Ｐ瓦M(jìn)行分析計(jì)算，將梁沿行車方向分成若干個(gè)梁?jiǎn)卧?。為保證建模的正確性，建模時(shí)確保支點(diǎn)約束條件與支座的類型保持一致，來(lái)分析主梁在自重工況、自重+活載工況下，各支座的反力分布情況。根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、預(yù)應(yīng)力束布置方式以及施工特點(diǎn)，采用MadisCivil2010計(jì)算軟件進(jìn)行建模分析。

1.2計(jì)算參數(shù)取值

該橋采用逐孔澆注混凝土，逐孔張拉預(yù)應(yīng)力鋼束的方法進(jìn)行施工，計(jì)算時(shí)按照實(shí)際施工步驟進(jìn)行建模計(jì)算。計(jì)算參數(shù)取值如下:基礎(chǔ)不均勻沉降按照2.0mm取值，橋面板日照溫差按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)規(guī)定取值，混凝土彈性模量為3.45×104MPa，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量為1.95×105MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為1395MPa，孔道摩阻系數(shù)為μ=0.17(塑料波紋管)，孔道偏差系數(shù)為K=0.0015，一端錨具變形及鋼束回縮值為0.006m。

1.3計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果通過(guò)最具有代表性的各支座支反力來(lái)說(shuō)明主梁在不同工況下的受力情況。各工況劃分如下:

(1)工況一為第一施工階段，第一孔張拉完畢;

(2)工況二為第二施工階段，第二孔張拉完畢;

(3)工況三為第三施工階段，第三孔張拉完畢;

(4)工況四為第四施工階段，二期恒載施工完畢;

(5)工況五為使用階段;。通過(guò)上述計(jì)算分析可看出，不同工況下，無(wú)論是施工階段還是成橋運(yùn)營(yíng)階段，內(nèi)外側(cè)支反力均存有差值，由此反映出梁體本身在不同的施工階段均承受較大的扭矩。

2實(shí)測(cè)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度，成橋后，該橋進(jìn)行了公路－Ⅰ級(jí)等代荷載試驗(yàn)，對(duì)各墩頂支反力進(jìn)行了實(shí)測(cè)，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比取用兩種工況狀態(tài)下進(jìn)行比較:

(1)工況一:成橋后恒載狀態(tài);

(2)工況二:成橋后采用公路－Ⅰ級(jí)等代荷載進(jìn)行加載。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比可以看出，恒載狀態(tài)下，計(jì)算支反力與實(shí)測(cè)支反力差別不大，基本一致;采用公路－Ⅰ級(jí)等代荷載加載后，計(jì)算支反力與實(shí)測(cè)支反力有差別，但差別不大，經(jīng)分析，差別主要是由于實(shí)際加載過(guò)程與程序中的理想狀態(tài)加載還是有一定誤差，包括荷載重量、車距等。本橋通過(guò)采取一定的構(gòu)造措施，合理的預(yù)應(yīng)力束布置和合理的施工方法，使得內(nèi)外側(cè)支座支反力在正常使用狀態(tài)下趨于平衡，從而最大程度的避免了目前小半徑預(yù)應(yīng)力彎梁橋使用過(guò)程中所出現(xiàn)的支座脫空現(xiàn)象，使得彎橋內(nèi)外側(cè)支點(diǎn)反力趨于均勻，具備了最大程度的壓力安全儲(chǔ)備。設(shè)計(jì)中通過(guò)采取一定的構(gòu)造處理、內(nèi)外側(cè)腹板采用不同的鋼束型號(hào)以及施工中采用合理的施工方法是可以在一定程度上調(diào)整支座內(nèi)外側(cè)支座反力差值的，從而一定程度上可以減小內(nèi)外側(cè)腹板內(nèi)力不均勻所帶來(lái)的影響。

3結(jié)論

小半徑獨(dú)柱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋目前在國(guó)內(nèi)運(yùn)用已經(jīng)非常普遍，但由于其受力的復(fù)雜性，全面而系統(tǒng)的進(jìn)行研究非常困難。本文以某小半徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁匝道橋的工程實(shí)例為研究對(duì)象，通過(guò)采取一定的構(gòu)造措施、合理的預(yù)應(yīng)力束布置和合適的施工方法，對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)算分析，并與成橋后的荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)中所采取的各種措施是合理可行的。結(jié)論如下:

(1)在曲線梁橋設(shè)計(jì)中，必須充分重視結(jié)構(gòu)構(gòu)造的處理，采取必要的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。盡量將箱梁底板寬度加大，使梁端支座盡量向兩側(cè)懸出，增大梁端支座間距，這樣可以增強(qiáng)箱梁的抗扭剛度，使箱梁內(nèi)外側(cè)支座受力更加均衡;為增加箱梁的橫向剛度，對(duì)于內(nèi)半徑小于240m的彎箱梁應(yīng)設(shè)置跨間橫隔板，其間距應(yīng)由計(jì)算確定，板厚宜取25～40cm;小半徑獨(dú)柱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宜取用一定的偏心，偏心位置應(yīng)根據(jù)不同的平曲線半徑、橋梁跨徑等計(jì)算確定，雙支座設(shè)計(jì)時(shí)宜使兩支座恒載狀態(tài)下支反力相等為原則，單支座或采用固結(jié)墩設(shè)計(jì)時(shí)，偏心位置宜選擇雙支座設(shè)置時(shí)的扭矩零點(diǎn)位置。

(2)曲線梁橋設(shè)計(jì)中，曲線內(nèi)外側(cè)宜采用不同的預(yù)應(yīng)力鋼束(根數(shù)不同或型號(hào)不同)，以達(dá)到調(diào)整曲線梁橋某些截面承擔(dān)過(guò)大扭矩的問(wèn)題。同時(shí)宜盡量采用合理的施工方法盡可能減小內(nèi)外側(cè)腹板內(nèi)力不均勻所帶來(lái)的影響，釋放部分內(nèi)力不均勻所產(chǎn)生的扭矩，如逐孔施工、逐孔張拉預(yù)應(yīng)力的施工方式。通過(guò)荷載試驗(yàn)與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，可以看出，通過(guò)本文所采取的各種措施使得內(nèi)外側(cè)各支座支反力在正常使用狀態(tài)下趨于平衡，避免了目前小半徑預(yù)應(yīng)力彎梁橋使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的支座脫空現(xiàn)象，具備了很大的壓力安全儲(chǔ)備，本文所采取的各種措施是合理有效的，可以作為以后設(shè)計(jì)和施工的借鑒。

作者：陳愛(ài)萍 刁榮亭 孫雷 單位：山東交通學(xué)院 山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司