关于成桥预拱度设置的处理方法的探讨

建筑工程

关于成桥预拱度设置的处理方法探讨

左宪章　　肖　　军　　董　　义

１．中铁大桥局　　湖北　　武汉　　４３００５０　　　　２．重庆交通大学　　重庆　　４０００７４

【摘　　要】分阶段成形桥梁预拱度设置的正确与否，直接关系到桥梁的施工质量和使用性能，尤其是成桥预拱度的设置，成桥预拱度中主要部分是考虑后期徐变的影响，而混凝土的徐变对桥梁结构成桥后的影响程度还没有得到比较可靠的结论，目前大多是在理论计算的基础上，结合已建成桥梁变形的实际情况，按经验确定成桥预拱度。　连续梁桥和Ｔ形刚构桥一般都采用悬臂浇筑工艺，本文首先介绍了梁式桥的预拱度设置一般方法，借鉴以前三跨连续刚构桥的成桥预拱度设置方法，结合某在建Ｔ形刚构桥成桥预拱度的设置，并由此提出针对各种梁式桥的基于计算和经验综合考虑的预拱度设置一般方法。

【关键词】

成桥预拱度　　　　经验曲线分配

分阶段成形结构，因施工过程中各种因素的影响，若按照原设计参数进行施工，成形结构必然与设计有较大出入。对于连续刚构（包括Ｔ构）类桥梁而言，多采用悬臂浇筑的施工工艺，为确保成桥最终线形更加合理以及更接近设计线形，施工控制主要通过预拱度设置来实现。预拱度设置按照结构变形的时间和设置预拱度的作用不同，可以分为施工预拱度和成桥预拱度，成桥预拱度一般通过在施工预拱度中预留来实现。而成桥预拱度是通过经验法或半理论半经验的方法求得，在施工过程中又不能对长期挠度值识别、修正，因此，成桥预拱度一旦设置不准确，只有通过后期启用备用束或采取加固措施被动调整线形。可见，在正确进行施工模拟的前提下，成桥预拱度的设置成为线形控制的关键，直接影响桥梁建成后的外观及使用性能。

拱度值。成桥预拱度往往是考虑收缩徐变乘以一个增大系数，并考虑１／２活载效应。

２、成桥预拱度设置方法

以往设置成桥预拱度是在理论计算的基础上，结合已建成桥梁变形的实际情况，按经验确定成桥预拱度。主要有２种方法：经验曲线分配法和经验扩大计算曲线法。经验曲线分配法一般是在跨中最大预拱度确定后，按经验曲线向墩顶分配。扩大计算曲线法是不改变理论计算所得的线形规律，针对目前实际下挠超过计算值的情况，按经验将曲线值进行扩大。目前跨中最大成桥预拱度值的经验范围Ｌ／１　０００～１　５００，Ｌ为跨长。

一、成桥预拱度的设置原理和方法

１、成桥预拱度设置原理

成桥预拱度主要是为了消除后期运营过程中的收缩徐变、后期预应力的损失、活载变形等而设置。对于成桥预拱度的计算，很大一部分是需要考虑收缩徐变对桥梁结构挠度的影响，然而，到目前为止还没有一种理论或计算方法能够很好的预估和计算混凝土收缩徐变效应。

徐变和收缩是混凝土的两个重要的时变特征，影响到混凝土的变形、内力重分布和截面应力重分布，同时后期预应力损失大部分是由于收缩徐变造成的。国内外学者提出了很多收缩徐变计算模型，但每一种方法都有自身的优缺点，很难完全满足各种桥型甚至桥梁施工的不同阶段，尤其是后期收缩徐变的计算，受各种因素影响，很难准确得出。因此，这就给成桥预拱度的设置带来了很大的困难，目前，大部分设计单位和施工单位知识根据已有的工程经验给予安全系数或提高预

二、成桥预拱度的设置方法比较分析

目前，经验分配曲线主要是二次抛物线及余弦曲线，张永水等分析了余弦曲线和二次抛物线在三跨连续刚构桥成桥预拱度设置中的合理性，得出二次抛物线的分配方式将导致成桥后桥面线形不平顺、不协调，不符合规范规定的要求，同时与现今采用的徐变计算方法的结论不相符合，而按余弦曲线分配显得更合理。

但是，并非所有类型的桥梁，采用统一的曲线进行分配都是合适的；即使同种类型桥梁，不同跨径，分配曲线与实际桥梁线形的符合程度也不尽相同，究其缘由，在于混凝土收缩徐变针对不同桥型，对变形的影响在数值上将呈现不同的规律，成桥预拱度又综合考虑了收缩徐变影响和活载影响，其中收缩徐变占主导，因而合理的成桥预拱度有赖于对收缩徐变的估算。

为比较各种预拱度设置方法的差异，以某在建２×９０ｍＴ形刚构桥为例，分别按照实际计算值（考虑５倍收缩徐变）、余弦曲线分配法、二次抛物线分配法绘制该桥成桥预拱度设置图形如图１。

图１　预拱度设置

由上图可以看到，预拱度在单悬臂２／３Ｌ处为最大，另外余弦曲线和二次抛物线峰值均在２／３Ｌ处。由分析可知，沿峰值远离桥墩区域，三种预拱度设置方法较为接近，原因在于在远离桥墩区域为大悬臂区域，施工预拱度占主导，而在由峰值越靠近桥墩，三种设置方法导致预拱度值差异较大，分析主要原因在于，这个区域收缩徐变引起结构位移较大，余弦曲线和二次抛物线均不能较好的反应收缩徐变对桥梁结构的位移影响规律。鉴于二次抛物线在桥墩位置预拱度设置与计算严重不符合（主要在于尖点的出在引起线形不平顺），不建议采用二次抛物线进行成桥预拱度设置，而对于余弦曲线，虽然不存在引起桥梁线形不平顺的问题，但是对靠近桥墩附近一定区域预拱度设置应在余弦曲线基础上适当增大。

三、结论

１、目前，针对梁式桥梁的成桥预拱度经验曲线分配法，均存在一定的问题，预拱度设置的不合理必然导致最终线形与设计线形有较大出入。

２、针对不同的桥型，不同的施工方法应该在计算基础上考虑经验曲线的控制节点。

３、有必要对收缩徐变进行深入的研究，以指导成桥预拱度的合理设置。

参考文献

［１］张永水，曹淑上．连续刚构桥线形控制方法研究

［２］向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１．

２０１１．　０５１７３

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