洛塘河右线特大桥预应力混凝土连续梁弹模参数差异性研究
2017-04-25
洛塘河右线特大桥主桥上构采用40+2×64+40m预应力混凝土连续梁，主梁为单箱单室箱梁，箱梁顶横坡为2%，箱梁顶宽为 11.36～13.117m，左侧翼缘宽2.041m，右侧翼缘宽由1.651m渐变至3.408m，支点处梁高中心高度5.3m，底板厚度0.80m，跨中梁高 3.1m，底板厚度0.45m，连续梁悬臂部分箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按二次抛物线渐变。箱梁0号梁段，边跨9-1号梁段在支架上立模浇筑，合龙段在吊架上浇筑，其余梁段均采用挂篮悬浇施工。该连续梁已经全部施工至6#块时发现除0#块、1#块弹模满足规范要求外，其余各块弹模均较低，普遍在28GPa左右，只能达到规范弹模的70%，所有块段砼强度均满足规范及设计要求。因此，有必要分析主梁弹性模量偏低对施工过程中主桥的安全性及其线型的影响。
1 分析结果
1.1 分析方法
根据施工单位提出的问题，在施工中发现除0#块、1#块弹模满足规范要求外，2、3、4、5#各块弹模均较低，普遍在28GPa左右，只能达到规范弹模的70%，所有块段砼强度均满足规范及设计要求。
针对上述问题，采用有限元Midas软件，根据该桥的施工过程，建立有限元分析模型。为了分析个别混凝土梁段弹性模量的降低对主梁应力及线型的影响，本报告分为两种分析工况。工况一：所有梁段混凝土的弹性模量均按设计标号取值，即弹性模量E=34.5Gpa；工况二：将0、1#块混凝土的弹性模量取为34.5Gpa，其余块段混凝土的弹性模量调整为28GPa。
根据以上计算工况，进行有限元分析，给出梁体主要施工阶段及成桥以后主梁关键截面的挠度与应力变化量值。9为第一跨跨中，28为第二跨跨中，56为第三跨跨中，75为第四跨跨中，14为11#桥墩左侧截面，20为11#桥墩右侧截面，39为12#桥墩右侧截面。主梁各控制截面如图1所示。
1.2 主梁挠度分析
恒载作用下各施工阶段梁体挠度对比分析：恒载作用下主梁的挠度变化，选取如下几个控制施工阶段进行分析。边跨现浇段（CS1）、边跨合拢段（CS2）、中主墩挂篮拆除（CS3）、中跨合拢段（CS4）、中主墩临时固结拆除（CS5）、二期恒载上桥（CS6）、收缩徐变（CS7）。两种分析工况下，恒载作用下各控制截面的主梁挠度数值见表1。
从表1可知：（1）尽管主梁个别节段混凝土弹性模量偏低，但各施工阶段下（工况二）主梁的变形规律与设计状态（工况一）基本一致；（2）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，受结构自重及预应力效应的综合影响，导致恒载作用下主梁控制截面的挠度反拱值较设计值偏小；（3）对应收缩徐变3650天后，两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差4.5mm。
2 结语
通过以上分析，可得到如下的主要结论：（1）主梁个别节段混凝土弹性模量的降低对主梁的挠度有一定的影响，但对应力影响较小。（2）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，受结构自重及预应力效应的综合影响，导致恒载作用下主梁控制截面的挠度反拱值较设计值偏小；应收缩徐变3650天后，两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差4.5mm。（3）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，在活载作用下，主梁各控制截面的挠度值较设计值偏大；两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差0.87mm（单线）。（4）尽管主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，但在恒载作用下主梁各控制截面上缘或下缘的最大应力值变化较小；且最大压应力数值均小于混凝土的容许压应力，说明混凝土弹性模量的降低对主梁的施工安全影响较小。（5）由于主梁个别节段混凝土弹性模量降低对主梁的恒载挠度影响较大，但对活载作用下的挠度影响相对较小。而恒载挠度可以通过施工控制调整预拱度标高来消除其影响，所以主梁个别节段混凝土弹性模量的降低不会引起主梁的挠度超标问题。
参考文献：
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