端部约束下大跨结构在施工过程中温度作用的响应分析

摘要

随着大跨度预应力混凝土桥梁的大量修建，在桥梁施工及运营过程中出现了诸多问题，其中温度作用对桥梁结构的施工影响较大。在桥梁设计和施工中，需要考虑温度作用的影响，避免其温度应力给桥梁施工带来安全问题。本文结合某大跨径预应力混凝土箱梁桥，由于最初的设计是挂篮悬臂施工，但在施工时采用的是支架现浇分段施工。因此在施工过程中考虑到其在日照辐射下，梁体上下部升温不均匀形成温度梯度分布，导致上部梁体伸长量大于下部梁体，梁悬臂端有下挠趋势，而这种变形会受到下部支撑的限制。另外，新施工梁段混凝土完成浇筑以后，需要等待混凝土强度达到一定指标才能进行预应力钢绞线张拉，尚未张拉预应力钢绞线时新旧施工梁段间连接尚很薄弱。这样的话在混凝土初凝后至张拉预应力钢绞线前的几天时间里，由于日照与昼夜温差引起的温度作用以及梁体底部支撑的共同作用，使新旧施工梁段变形不协调，新旧施工梁段连接部位的新施工梁段混凝土处可能被破坏。针对这一问题，做了以下主要工作：
　　 (1)结合宁波象山港公路大桥及接线工程的施工监控，针对目前所施工的第二联，结合太阳辐射相关理论，利用有限元方法计算太阳辐射引起的梁体温度场分布，其结果符合相关资料中所提供的最不利温度梯度曲线。
　　 (2)根据前面得到的温度场数据，将这些温度效应数据作为温度荷载加载到箱梁的有限元模型中，分析了预应力混凝土连续箱梁结构在温度作用下新旧梁段之间的温度应力以及整个桥型的位移，进而得出相应的结论：即在温度作用下，新旧梁段之间的力较大以及梁体底部支撑的共同作用，会导致新旧梁段变形不协调，因而有可能会导致安全问题。
　　 (3)针对前面的分析结果，提出相应的改进措施，那就是对已建成的梁体表面洒水或铺设棉絮使之表面降温，降低温度梯度，以便达到减小温度应力的效果。这样的话对于提出的改进措施有利于降低温度应力，消除施工安全问题，保证成桥结构满足设计要求。