连续刚构桥停工的影响研究

唐恺

摘 要：大跨径预应力混凝土连续刚构桥工程建设周期长，且在建设过程中，受多种因素的影响，易出现停工现象。目前，国内对连续刚构桥停工的影响研究较少。由此，本文结合实际工程案例分析停工对连续刚构桥结构受力的影响情况。

关键词：连续刚构;停工;线形控制;应力控制

中图分类号：U441.3;U448.23 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）11-0107-02

Absrtact： The construction period of long-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge is long， and in the process of construction， it is easy to stop because of many factors. At present， there are few studies on the impact of the suspension of continuous rigid frame bridges in China. Therefore， this paper combined with practical engineering cases to analyze the impact of shutdown on the structural stress of continuous rigid frame bridge.

Keywords： continuous rigid frame;stop work;linear control;stress control

本文以西牛大桥为工程背景，根据连续刚构桥受力特点，运用桥梁结构有限元分析软件MIDAS/Civil建立有限元仿真计算模型，对桥梁结构进行计算分析。结合不同时间段桥梁实际检测技术状况，对全桥线形、应力等重要参数进行检测并对数据进行详细分析处理，分析施工监控中停工对大跨径悬臂结构挠度和应力产生的影响。为后续同类型桥梁遇到此类问题时提供相关工程经验。

1 工程概况

西牛大桥主桥为（70+2×125+70）m预应力混凝土连续刚构桥，箱梁采用单箱单室预应力混凝土直腹板箱型梁，主跨根部梁高7.5m，跨中梁高3.0m，箱梁高度按1.8次抛物线变化;箱梁顶板宽12.75m，底板宽6.5m，翼缘板悬臂长度为3.125m，桥面横坡由腹板高度调整;主梁梁段划分为：2m（中跨合拢段）+（6×4）m+（5×3.5）m+（5×3）m+2m（1#块）+6m（0#块）[1-4]。

2 桥梁现状

西牛大桥主桥上部结构自2015年12月全面停工至今，该桥左右幅施工进度不一，具体施工进度为左幅6#墩施工至16#块、左幅7#墩施工至15#块、左幅8#块施工至14#块、右幅6#墩小桩号施工至12#块、右幅6#墩大桩号施工至11#块、右幅7#墩施工至7#块、右幅8#墩小桩号施工至10#块和右幅8#墩大桩号施工至11#块。该桥存在不同墩位停工悬臂长度不一，同时也存在同一T构大小桩号悬臂长度不同的情况，研究该桥的停工对连续刚构桥的影响具有典型代表意义。

与2015年竖向变形发生相比，2017年竖向线形发生变化，考虑到线形变化主要受混凝土收缩徐变影响，计算了左右幅主橋T构2015年4月17日至今发生的理论变形值，计算结果如表1所示。

利用MIDAS建模对西牛大桥有限元模型进行分析。对大桥现有状态施工至成桥与原设计成桥状态上缘应力对比，发现中间停工三年可使主墩处主梁压应力储备减少0.3～0.7MPa。

3 停工对结构的影响分析

为了解停工对结构的受力影响，首先要分析连续刚构桥的受力特点。一般来说，变截面的预应力混凝土连续刚构桥受到箱型截面空间预应力束、箱梁截面的扭转及变截面剪力滞、畸变等因素影响，受力特点失分复杂，截面上的荷载大部分是偏心荷载。连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥，这种体系利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向变形，非常适合山区地形，利用较高的柔度可以适应结构由预加力、混凝土收缩徐变和温度所引起的纵向位移。

结合连续刚构桥的受力特点，结合西牛大桥施工控制计算的主要参数，根据设计及相关规范，并结合施工单位编制的主梁施工方案，在主梁施工之前对结构进行复核计算，在施工开始后根据施工实际参数逐步优化调整模型，使模型贴合桥梁实际情况，停工后根据实际停工实际考虑材料的收缩徐变，同时，对桥梁的后续发展进行模拟。在此基础上分析停工对西牛大桥各种因素的影响。

通过对西牛大桥不同时间段的线形数据及应力数据进行分析可知，不同停工时间及不同悬臂长度停工对结构的影响有一定的区别。通过对数据进行整理可以发现，由于混凝土的收缩徐变和上部结构面积大于下部结构面积，越靠近跨中位置面积差越大，这种差异造成混凝土收缩徐变不均匀，但徐变的变化速度随着时间逐渐降低，结构的变形速度也随之变缓。这就造成西牛大桥停工后，偏载作用下结构出现下挠，同时在不均匀徐变作用下结构上挠持续增加，但变化速度随时间不断降低。通过对西牛大桥的检测数据进行分析可以发现，变化大部分是在2015年以前发生的，2015—2017年这段时间内结构基本基本稳定，变化较小。

西牛大桥总计存在6个T构，每个T构均处于不同的停工状态。通过对比不难发现，不同位置停工的影响均不相同，基本可以判断桥梁停工状态下悬臂长度小于最大悬臂情况下，停工后悬臂结构会上挠，停工初期上挠较快，随着时间的推移，上挠程度持续增加，但结构上挠速度逐渐下降;若结构在桥梁最大悬臂状态时停工，如左幅6#墩16#块段时停工，停工后结构会下挠，同样在停工初期挠度变化较快，之后随时间快速衰减。

西牛大桥在当前状态下继续施工至成桥状态后，主梁抗力能够满足规范要求;抗裂能满足规范全预应力构件要求;截面正应力及主应力满足规范要求;主梁变形满足规范要求。停工造成墩顶附近主梁顶缘压应力储备减少0.3～0.7MPa，应力储备情况依然满足设计要求。

4 结语

本文以西牛大桥为工程背景，分析了长时间停工对大悬臂结构桥梁的挠度和应力的影响。结果表明，结构在最大悬臂状态之前停工，各施工节段会有不同程度的上挠，如在最大悬臂状态时停工，悬臂结构则会出现下挠现象;结构挠度的变化速度随着时间快速减小。这些结论可供同类工程参考。在后续施工过程中，要采取合适的技术手段保证结构顺利合拢。

由于停工对桥梁的影响，为保证桥梁后续施工质量及成桥质量达到设计要求，在续建过程中要采取一定的技术手段保证桥梁施工质量。由于停工会给桥梁带来不可逆影响，后续施工中首先要根据桥梁实际状况调整计算模型，根据桥梁实际线形状态调顺桥梁合拢线形，保证桥梁受力状态合理。在桥梁成桥后，必须进行成桥荷载试验，检验桥梁的实际承载能力，保证桥梁结构有一定的安全储备。条件允许的情况下，可以为桥梁安装桥梁健康监测系统，实时监测桥梁应力及线形状况，保证桥梁运营安全。

参考文献：

[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]祝和意.预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究[D].西安：长安大学，2010.

[3]董爱平.高墩大跨连续刚构桥施工控制研究及其温度效应分析[D].成都：西南交通大学，2007.

[4]洪帆，王远辉，姜增国.大跨径连续刚构桥线形误差调整方法及其应用[J].交通科技，2008（1）：36-39.