矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析

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1、矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析2007年第3期广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第100期文章编号:1671—7619(2007)03—0018-03矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析车颖琪,廖Jl,g,麦深林(1.华南理工大学,广州510641;2.广东省公路勘察规划设计院,广州510507)摘要:新紫洞大桥的主桥为83m+150

2、m+83m连续刚构,而主墩较矮,只有13.5m高.采用合拢中跨前利用千斤顶于每个腹板形心处向边跨方向顶推1500kN的力,顶推时应对称逐级加载,每级加500kN的施工方案来实现矮墩的合理内力和变位;同时也保证了各主要施工阶段零号块的受力不超出规范允许值.关键词:桥梁;矮墩;连续刚构;零号块;受力分析中图分类号:U448.23文献标识码:B0概述工程中往往由于路线走向,桥梁标高的限制和其他因素的制约,连续刚构的桥墩不能太高,即所谓的矮墩刚构.刚构的桥墩矮,则墩的抗推刚度大,如果不采取有关措施对其进行处理的话,则桥墩不能满足温度,混凝土收缩,徐变和地震等作用对桥梁纵

3、向变形的要求.矮墩连续刚构结构受力不合理主要表现在两个方面n]:一是主墩墩身内力过大,强度验算难以通过;二是基础受力过大.尽管可以通过增加基础规模来满足结构受力的需要,但不经济.因此,改善矮主墩连续刚构结构受力的目的就是减小主墩墩身及基础内力.主要可从以下两个方面着手:(1)调整结构设计以改善结构的物理力学特征,如墩身设缝,调整边中比,基础偏心,调整墩身间距等;(2)调整结构受力状态或在结构形成的不通阶段让结构预先储备一个与最不利荷载组合效应相反的内力,如合拢前边跨悬臂端永久配重,合拢前中跨悬臂端顶推,调整合拢顺序等.具体实施可以是上述措施一种或几种的组合,在考

4、察下部结构受力可行性和合理性的同时,尚应检查上部结构的受力状况是否在合理的范围内.1新紫洞大桥的设计特点正在建设中的新紫洞大桥位于佛山市乐从至狮山公路主干线上,跨越潭洲水道和罗务公路.新紫洞大桥主桥上部结构为83m+150m+83mPC连续刚构,半幅桥宽22.63m,采用单箱双室断面;主墩为双肢薄壁矮实心墩高13.5m,双肢中距6.0m.平衡悬臂的施工过程与一般的连续刚构桥的施工一样,并无大的区别,合拢顺序也是先合拢边跨,然后合拢中跨.然而紫洞大桥施工的不同之处表现为:合拢中跨前须利用千斤顶于每个腹板形心处向边跨方向顶推1500kN的力(当中跨合拢段温度与设计情

5、况不符时,顶推力的大小须根据具体情况作出调整),顶推时应对称逐级加载,每级加500kN,同时加强对桥墩和主梁的观测,尤其是主墩顶面.现采用杆系有限元程序GQJs9.2进行施工过程模拟,结构离散图如图1所示.图1新紫洞大桥(半跨)结构离散图中跨合拢前各施工阶段的仿真分析和高大力,成桥后各荷载组合工况的计算结果如表1所双薄壁墩连续刚构桥是一样的,中跨前有无顶推示.?l8?2007年第3期车颖琪,廖小军,麦深林矮墩连续刚构的实现及零号块受力分析总第100期表1成桥后各荷载组合工况结果对比从表1可见,在成桥状态和基本荷载组合(荷载组合1和荷载组合2)工况下,有顶推力比没

6、有顶推力时墩的顶部和根部的最大主拉应力有明显的降低;最大主压应力也有稍微降低.在考虑基础沉降和升温2O℃的荷载组合3和荷载组合5时,有顶推力比没有顶推力时墩的顶部和根部的最大主拉应力略有所增加,但增加值比较小,且在规范允许范围内;最大主压应力也略有所增加.在考虑基础沉降和升温2O℃的荷载组合3和荷载组合5时,没有顶推力时墩顶部和根部的最大主拉应力不仅超过了规范允许值而且超出了混凝土的极限拉应力;有顶推力时墩顶部和根部的最大主拉应力有非常明显的降低,远远小于规范允许值;最大主压应力也有较明显的降低.2零号块的有限元分析采用通用大型有限元程序ANSYS对新紫洞大桥的

7、零号块建模,如图2,图3所示.图2零号块横断面图图3零号块有限元模型为了详尽地分析矮墩刚构0块在整个施工,营运阶段全过程中的最不利应力状态,共考虑了l2种工况,具体如表2所示.表2各阶段荷载工况工况编号工况内容工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7工况8工况9工况10工况11工况120块和1块浇筑完成并张拉顶板束9块浇筑完成并张拉纵向顶板束18块浇筑完成并张拉纵向顶板束两边跨合拢并张拉底板束拆除边跨现浇支架中跨悬臂顶推安装中跨合拢吊架,平衡重中跨合拢?中跨悬臂端顶推卸载张拉中跨底板束安装桥面系二分之一等代汽车荷载?l9?2007年第3期广东公路交通总第100

8、期根据圣维南原理,现从G