温度对大跨度斜拉桥悬臂施工标高、索力的影响分析

2015-10-21魏代银

建筑工程技术与设计 2015年17期

魏代银

摘要：预应力混凝土斜拉桥属于一种柔性结构，温差的变化会引起索力及标高的变化，这对结构标高有很大的影响，对结构最终的合拢产生很大的困难，以某预应力混凝土斜拉桥为工程背景，介绍温度对主梁标高、索力的影响及应对方法。

关键词：预应力混凝土；斜拉桥；悬臂施工；温度；标高；索力

1. 引言

预应力混凝土斜拉桥为高次超静定结构，结构复杂，施工中为缩短工期、不影响通航，通常使用悬臂挂篮施工。在施工过程当中索力及标高都会受到温度的影响，尤其是日照温差影响巨大，如何避免日照温差的影响，使主梁线形标高趋于合理，以便桥梁顺利合拢，这是一个亟待解决的问题。以某预应力混凝土斜拉桥为工程背景，对大跨度预应力混凝土斜拉桥施工控制中温度对标高、索力的影响进行分析。

2. 工程概况

某预应力混凝土斜拉桥跨越北江主航道，桥位处北江规划为Ⅲ级航道，跨径为（130+248+130）m采用预应力混凝土边箱梁双塔双索面斜拉桥。索塔为H型，由下塔柱、中塔柱、上塔柱、上横梁、下横梁等组成。每个主塔布有19对斜拉索。主塔处主梁下设支座。本桥采用支承体系（半漂浮体系）。图1为某预应力混凝土斜拉桥总体布置图。

3. 温度对主梁标高、索力的影响

桥梁在设计时基于一个不变的温度，但在实际的施工过程中，温度是一个随机变量，与桥梁所处的位置、天气等气象条件密切相关，所以在设计中很难考虑到施工时实际的气温条件。温度对主梁标高、索力的影响不可忽视已成定论，但在实际中应该如何考虑温度的影响却没有一个可行的理论方法，即环境温度升高（或降低）一度对挠度、索力产生影响没有对应的解析公式。

由于某预应力混凝土斜拉桥跨度大，最大悬臂长度达到123m，白天在太阳的照射下及温度变化情况下箱梁的顶底面和箱梁内侧产生温差，顶面混凝土温度高，混凝土膨胀，底面混凝土温度低，混凝土收缩，同时斜拉索在热胀冷缩的情况下，温度升高使斜拉索伸长，从而使悬臂梁有下挠变形的趋势，而到了晚上随着温度下降，悬臂梁又有了上挠变形的趋势。由此可见，悬臂梁的标高受外界温度的变化在一天当中是不断变化的，这一趋势随着温度变化量的增大而增大，随着悬臂长度的增大而增大。只有通过不间断的观测温度与挠度之间的对应关系，并试图从中找出规律达到准确修整立模标高的目的。

为使某预应力混凝土斜拉桥合拢时两端标高误差不大于1cm，在安装合拢段劲性骨架前，选择一个墩的T构，对悬臂端的标高、索力进行24小时连续观测。记录内容为时间、温度和梁端标高，每隔两小时观测一次，绘制时间—挠度，温度—挠度，时间—索力曲线，从而确定温度对T构悬臂端标高、索力的影响，选择合适的合拢段混凝土浇筑时间。

对某预应力混凝土斜拉桥悬臂端123m处、19#索作了24小时连续观测，由图2、图3、图4可知：

（1）温差引起的主梁端部标高最大变化达到了72mm，19#索力值最大变化达到192kN。

（2）清晨8点到下午14点，温度上升了15℃，箱梁端部标高处于一种持续下挠的状态，共下挠了64mm。19#索力共增加了171kN。

（3）从下午14点至次日凌晨6点，温度下降了17℃，箱梁端部标高处于一种持续上挠的状态，共上挠了72mm。

（4）清晨8点到下午14点，温度上升了15℃，19#索力处于一种连续增加的状态，共增加了171kN。

（5）从下午14点至凌晨0点，温度下降了15℃，19#索力连续波动，处于一种不稳定的状态。

（6）从凌晨0点至凌晨6点，温度下降了2℃，19#索力处于一种连续下降的状态，共减小了107kN。

（7）从凌晨2点至凌晨6点，温度处于一种稳定的状态，只下降了1℃，梁端标高上挠了9mm，索力下降了22kN。说明在这个时间段，索力和标高都处于一种比较稳定的状态。

4. 结论

（1）通过上面时间-温度-标高-索力观测试验数据得出，在凌晨2点至6点这个时间内，空气温度变化小，索力、标高基本处于一种比较稳定的状态。在这个时间段内，对箱梁标高进行放样测量、索力监测，温度对标高、索力的影响最小，可以忽略不计，是一種比较理想的状态。

（2）选择在凌晨2点至6点中安装合拢段劲性骨架，温度对主梁、索力的影响极小，可以保证合拢段的平顺。

（3）施工监控中采取了这种监测方法，标高立模及索力调整均放在了凌晨，最终桥梁合拢时误差仅为5mm，符合规范及设计要求，说明这种方法是合理的具有很强的可操作性，可在类似桥梁施工监控中推广使用。