顶升量对结构受力影响的参数化分析结果

本节分别选取次中墩顶升10cm，中墩顶升60cm；次中墩顶升20cm，中墩顶升70cm 和次中墩顶升40cm，中墩顶升90cm（以下分别简称为“10cm，60cm”“20cm，70cm”“40cm，90cm”）三种方案，探究不同顶升量组合对钢梁与混凝土桥面板受力状态的影响。

1.钢梁

顶升施工结束后，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－14、图3－15所示。随着顶升量的增加，钢梁上下缘的拉、压应力值均有一定幅度的减小，表明对于此施工阶段来说，“40cm，90cm”顶升量组合是较优的顶升方案。

图3-14　顶升结束钢梁上缘应力

图3-15　顶升结束钢梁下缘应力

中墩落梁结束后，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－16、图3－17所示。结果表明，随着顶升量的增加，钢梁上下缘的拉、压应力都有明显幅度的改变。其中，随着顶升量的增加，次中墩附近的钢梁上缘拉应力和下缘压应力均有所增大，而中跨附近的钢梁上缘拉应力减小、下缘拉应力增加。同时，在“40cm，90cm”顶升量组合中，钢梁下缘的最大拉应力已经达到了230 MPa左右，超过了Q370qE钢材的弯曲正应力容许值220 MPa，不宜在实际施工中采用。因此，相比另外两组顶升量组合，“10cm，60cm”顶升量组合较好。

落梁结束后，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－18、图3－19所示。结果表明，随着顶升量的增加，钢梁上下缘的拉、压应力都有一定幅度的改变。其中，随着顶升量的增加，次中墩附近的钢梁上缘拉应力逐渐增加，下缘压应力逐渐减小，并在“40cm，90cm”顶升量组合下转变为拉应力；中跨附近的钢梁上下缘拉应力均逐渐减小。

图3-16　中墩落梁结束，钢梁上缘应力

图3-17　中墩落梁结束，钢梁下缘应力

图3-18　落梁结束钢梁上缘应力

图3-19　落梁结束钢梁下缘应力

在二期铺装阶段，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－20、图3－21所示。在此施工阶段中，随着顶升量的增加，钢梁上缘的拉应力增幅较大，其余应力的变化较为缓慢。

收缩徐变阶段，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－22、图3－23所示。在此阶段中，随着顶升量的增加，钢梁上下缘的拉应力均呈递增状态，压应力呈递减状态，其中上缘的拉应力与下缘的压应力变化较为明显。

通过对上述不同顶升量组合情况下钢梁在不同施工阶段的应力情况，发现钢梁的应力值超过了材料的容许强度，存在一定的安全隐患，不适宜在实际施工中采用。

图3-20　二期铺装阶段钢梁上缘应力

图3-21　二期铺装阶段钢梁下缘应力

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图3-22　收缩徐变阶段钢梁上缘应力

图3-23　收缩徐变阶段钢梁下缘应力

2.混凝土桥面板上下缘的应力变化

中墩落梁结束后，混凝土桥面板上下缘的应力变化情况如图3－24、图3－25所示。结果表明，混凝土桥面板上下缘均为压应力，且压应力值均符合相关设计规范。

图3-24　中墩落梁结束混凝土桥面板上缘应力

图3-25　中墩落梁结束混凝土桥面板下缘应力

落梁结束后，混凝土桥面板上下缘的应力变化情况如图3－26、图3－27所示。结果表明，随着顶升量的增加，混凝土桥面板内储备的预压应力水平也逐渐升高，尤其对于次中墩附近的混凝土桥面板来说，其压应力变化幅度更加明显。

二期铺装阶段，钢梁上下缘的应力变化情况如图3－28、图3－29所示。在此阶段中，混凝土桥面板的应力随顶升高度变化的趋势与落梁结束后类似，随着顶升量的增加，混凝土桥面板内储备的预压应力水平也逐渐升高，尤其是次中墩附近的混凝土桥面板压应力变化幅度较大。

图3-26　落梁结束混凝土桥面板上缘应力

图3-27　落梁结束混凝土桥面板下缘应力

图3-28　二期铺装阶段混凝土桥面板上缘应力

图3-29　二期铺装阶段混凝土桥面板下缘应力

收缩徐变阶段，混凝土桥面板上下缘的应力变化情况如图3－30、图3－31所示。此阶段混凝土桥面板预压应力随顶升高度变化的趋势较落梁结束、二期铺装等阶段有所减缓。同时，在“10cm，60cm”顶升量组合下，次中墩负弯矩区的混凝土桥面板在考虑收缩徐变后出现了一定的拉应力，表明该顶升量组合下储备的预压应力是不足的。

图3-30　收缩徐变阶段混凝土桥面板上缘应力

图3-31　收缩徐变阶段混凝土桥面板下缘应力

综合上述，不同顶升量组合对钢梁和混凝土桥面板受力状态影响的分析，“40cm，90cm”顶升量组合方案在钢梁部分的应力超出了钢材设计规范值；而“10cm，60cm”顶升量组合对混凝土桥面板的预压应力施加效果不理想，考虑收缩徐变后混凝土桥面板可能存在开裂问题。因此，“20cm，70cm”顶升量组合方案为可靠、安全、有效的较优顶升量组合方案。