来宾市红水河二桥桥面部分提前施工的计算复核与若干建议

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来宾市红水河二桥桥面部分提前施工的计算复核与若干建议

来宾市红水河二桥桥面部分提前施工的计算复核与若干建议摘要：本文就广西省来宾市红水河二桥桥面部分提前施工进行了详细的计算复核。结果表明，桥面部分的施工应该严格按照传统的施工顺序进行。如果在体系转换完毕之前即进行桥面部分施工，将影响成桥线型，也使得结构内力偏离设计期望，甚至将影响桥梁远期徐变和正常运营。

关键词：连续刚构；悬臂施工；体系转换；桥面部分

Abstract: this paper guangxi laibin city two bridge deck in advance of hongshui river construction carried on the detailed calculation for review. The results show that the part of the bridge construction should be strictly according to the traditional construction sequence. If in the system that will convert before the bridge construction part will affect the linear bridge, also make the structural internal force deviating from the design expectations, even will affect long-term creep and bridge the normal operation.

Keywords: continuous rigid frame; Cantilever construction; System transformation; Bridge deck part

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1 概述

广西省来宾市红水河二桥位于来宾市内，北接兴宾北路，南接规划兴宾南路，跨越北江路、红水河、规划滨河南路。主桥结构体系为双肢薄壁墩预应力混凝土连续刚构桥，其跨径组合为110＋190＋110m。主桥横截面为单箱单室断面，根部梁高10.575m，跨中梁高为3.575m。红水河二桥采用双幅布置，单幅桥面宽13.75m（包括0.25m的现浇部分），沿纵桥向有对称布置的3.2％的纵坡，横桥向采用2％的横坡。其主体结构按照悬臂施工法施工。主桥立面布置如图1。

图1.红水河二桥主桥立面布置图(单位:cm)

红水河二桥施工后期面临着工期紧张的问题，为了保证按照原计划顺利通车，由施工方提议，在主桥合拢之前即进行桥面铺装以及其它附属设施施工。在最后一个梁段（21号块）张拉之前，北岸3号墩已经在零号块对称浇筑防撞墙，栏杆底梁和人行道路缘石等约80多米（桥面铺装并未施工，且4号墩并未

施工这些附属设施）。

如果按照设计的施工步骤，应该在主跨合拢之后，主跨底板预应力张拉完毕之后再进行桥面部分的施工。《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）也明确规定：刚够桥体系转换应严格按照设计要求施工[1]。能否在主跨合拢之前即进行桥面部分施工，提前施工桥面部分存在什么样的危害，将是本文讨论的问题。

2 计算分析

刚构桥在合拢前后体系存在很大差别，也就是说结构在相同的荷载下面有不同的结构反应。这个结构反应主要表现在结构的位移和应力上面。下面按照5种可能的施工步骤进行计算，并列出关键截面的应力和关键节点的位移结果。

按照施工方计划的有可能进行提前施工的方案，5种施工顺序具体如下：

施工方式1：按照设计方提供的图纸施工步骤施工成桥；

施工方式2：当前在3号墩已经在0号块两侧对称约浇筑80m防撞栏杆，栏杆底梁，以及路缘石，再也不进行其它的任何附属设施以及桥面铺装层施工，后面的二期恒载工程按照设计方提供的施工步骤进行施工；

施工方式3：在边跨，主跨合拢之前即进行所有二期恒载施工；

施工方式4：边跨已经合拢，主跨劲性骨架锁死，在0号块两侧对称施工100m防撞栏杆，栏杆底梁，路缘石以及8cm调平层；

施工方式5：边跨已经合拢，主跨尚未合拢，边跨部分已完成桥面部分施工。

将上述5种施工顺序用桥梁博士进行计算，表1及表2分别列出了主桥关键节点在不同施工顺序情况下的位移比较以及关键截面的应力比较。其中，以施工方式1的计算结果作为比较的标准。

表1. 主桥关键节点在不同施工顺序情况下的位移比较

项目

施工顺序1 施工顺序2 施工顺序3 施工顺序4 施工顺序5

备注：最大双悬臂状态是指最后一个梁段（21号块）施工完毕之后，T构为最大双悬臂状态；主跨最大单悬臂状态是指边跨合拢完毕之后，主跨尚未合拢。误差计算以施工方式1的计算结果作为比较的标准。

表2. 主桥关键截面在不同施工顺序情况下的应力比较

项目

施工顺序1 施工顺序2 施工顺序3 施工顺序4 施工顺序5

通过比较可以得出以下结论：

1. 施工顺序2对结构的位移和应力影响比较小，其中应力影响不超过

1.1％，位移影响不超过9.0％（在成桥时主跨21号块前端节点，对应的位移增量为-1mm）；

2. 按照施工方式3进行施工，对梁体的线型以及应力有很大的影响。其中位移误差最大为371.1％（在成桥时主跨21号块前端节点，对应的位移增量为-3.9cm），应力误差超最大超过20％。因此这种施工顺序对结构最不利；

4. 施工方式4对结构的应力和位移影响很小，但是计算模型采用的是二期衡载在边跨合拢之后，且主跨劲性骨架已经锁死的工况下加载的，与现场的施工顺序肯定有一定的出入；

5. 按照施工方式5进行施工，虽然对结构的应力没有较大的影响，对结构的位移却有很大的影响，成桥时刻主跨21号块前端节点位移误差达-85.5％。

对于施工方式4，若在实际施工的时候将劲性骨架锁死，劲性骨架与合拢段箱梁截面相比，抗弯刚度要小得多，因此如果稍有不对称施工或者其它因素的影响，将会使劲性骨架成为主桥上部结构最薄弱的一个环节，如同主桥箱梁在此形成一个活动铰节点，实际上是不可能锁死的。因此，按照这种方式施工根本就不可行。

三．提前施工桥面部分对结构的影响

刚构桥在悬臂施工时是一个静定体系，在边、主跨合拢之后便成一个多次超静定体系了。那么在这个体系转化之前即对结构施加二期衡载，必然对结构的挠度，应力分布，以及后期的徐变有一定的影响。

1. 桥面部分虽然不是主要承重结构，但它对桥梁功能的正常发挥，对主

要构件的保护，对车辆行人的安全以及桥梁的美观等都十分重要[2]。如果提前施工桥面部分，在张拉主跨底板束的时候由于梁体上拱，比较导致防撞栏以及桥面调平层开裂，这不仅影响结构美观，而且因此会渗水影响结构的耐久性。

2. 使得结构的挠度增大，影响成桥时梁体的线型。以施工方式1和施工方式3的位移计算结果作图如图1。由图1可以看出，两种施工方式使得边跨合拢段处的累计位移差别很大，其中按照方式3施工是方式1施工的2.65倍。

图2. 施工方式1、3的成桥累计位移比较

3. 影响结构内力分布，使得零号块附近根部截面下缘压应力增大，上缘压应力减小。

这使得结构成桥时的内力分布偏离设计轨迹，影响桥梁的正常运营，并影响后期徐变效应，使得结构后期下挠加大[3]。由图3可以看出，施工方式3与方式1相比，成桥时刻关键截面上缘压应力都减小，下缘压应力都增大，其中主跨跨中截面上缘压应力减小达1.95MPa，下缘压应力增大达2.4MPa；根部截面上缘压应力减小达1.1MPa，对应的下缘压应力增大达0.97MPa。

4. 在主桥箱梁前几个梁段，均存在不同程度的非受力裂缝，结构的刚度有所降底。而本次计算模型中无法计及这些不利因素的影响，所得的结果是主桥箱梁完好理想状态情况下的。如果提前施工二期衡载，将对结构受力更不利。

图3. 施工方式1、3的成桥应力比较

四．结论与建议

（1）经过计算复核，红水河二桥在3号墩上已施工的80m防撞墙等附属设施对结构的变形和受力影响较小，可以不做处理，但应该停止二期衡载工程的进一步的施工；

（2）提前施工桥面部分将会使防撞栏以及桥面调平层开裂，这不仅影响结构美观，而且因此会渗水影响结构的耐久性；将使得结构的挠度增大，影响成桥时梁体的线型；影响结构内力分布，这使得结构成桥时的内力分布偏离设计轨迹，影响桥梁的正常运营，并影响后期徐变效应，使得结构后期下挠加大；

（3）桥面部分的施工应该在结构体系转化完毕之后才可以进行。在施工过程中应该遵守施工顺序，不可以随意施工。

参考文献

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）.

邵旭东主编.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3] 詹建辉,陈卉.特大跨度连续刚构主梁下挠及箱梁裂缝成因分析[J].中外公路,2005，25(1):56-58.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。