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施工便道對橋梁結(jié)構(gòu)安全的影響分析

文檔作者：宋大偉文檔來源：新疆交建市政工程有限責(zé)任公司			點(diǎn) 擊數(shù)：
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論文THESIS
100 China Highway 為解決高速施工過程中土石方及材料運(yùn)輸，某高速公
路大橋橋下需要修建施工便道，便道路基寬7.5m，路面
寬6.5m，受地形條件影響，便道縱坡為9%，路段采用泥
結(jié)碎石路面，距現(xiàn)有墩柱最小距離為4.3m，大橋及橋下
便道平面位置見圖1。
計(jì)算模型構(gòu)建
為了分析施工便道車輛荷載對大橋的影響，此次建模
遵循原有地形地貌，依據(jù)《大橋工程地質(zhì)勘察報(bào)告》和《施
工圖大橋工程地質(zhì)勘察報(bào)告》為模型構(gòu)建依據(jù)，根據(jù)實(shí)際
地層采用ANSYS 建立數(shù)值模擬三維模型，模型建立詳見圖
2 和圖3。
計(jì)算模型及參數(shù)選取
將ANSYS 中建立的模型導(dǎo)入FLAC3D，得到大橋及其
下穿施工便道的有限差分模型，橋面與承臺各單元之間為
鉸接，橋梁立柱與周圍巖土體的界面設(shè)置Interface 界面
單元，模型中前后、左右邊界分別水平方向約束、底部為
三個(gè)方向約束，其余為自由邊界，為考慮運(yùn)輸車輛的數(shù)量
和駁車，在施工便道在橋面投影及其外3m 的范圍內(nèi)施加
30kPa 均布荷載，具體計(jì)算中巖土體采用摩爾- 庫倫本構(gòu)
模型，橋梁結(jié)構(gòu)采用彈性模型（見圖4）。
施工便道對橋梁結(jié)構(gòu)安全的影響分析
文/ 新疆交建市政工程有限責(zé)任公司 宋大偉
圖1 大橋及橋下便道平面圖
圖2 岔河大橋樁基和橋墩圖4 岔河大橋計(jì)算模型
圖3 岔河大橋施工便道
June 2017 101
地層參數(shù)根據(jù)大橋工程地質(zhì)勘察報(bào)告，參數(shù)見表1。
便道影響橋梁內(nèi)力及變形
由施工便道沉降位移云圖（見圖5）可見，在車輛荷
載作用下便道路面沉降最大值約為6mm，發(fā)生在施工便道
與橋面交匯處。從大橋橋墩沉降云圖（見圖6）可以看出，
橋墩整體沉降約為2.2mm 至3.1mm，各橋墩沉降有差異，
其中右幅9 號墩內(nèi)橋墩沉降最大值為3.1mm，右幅9 號墩
外橋墩沉降最大值為2.6mm，9 號墩存在0.5mm 的差異性
沉降。
從大橋橋墩X 方向和Y 方向的位移圖（見圖7、圖8）
可知，便道影響大橋最大X 方向位移為0.28mm，主要出
現(xiàn)在橋墩上部，影響大橋Y 方向最大位移為0.58mm。
大橋橋墩的豎向應(yīng)力云圖見圖9，從該圖可以看出，
由于橋墩沉降和橋面施加的荷載，橋墩頂出現(xiàn)局部應(yīng)力集
中現(xiàn)象，最大壓應(yīng)力為3.2MPa。
計(jì)算結(jié)果分析
施工便道運(yùn)行車輛后，施工便道最大沉降約為6mm，
橋墩沉降范圍約為2.2mm 至3.1mm，差異沉降最大為
0.5mm，橋墩頂部出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，最大壓應(yīng)力約為
3.2MPa。根據(jù)交通部《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》
（JTGD63-2007）4.3.3 墩臺的沉降，應(yīng)符合下列規(guī)定：
相鄰墩臺間不均勻沉降差值（不包括施工中的沉降），
不應(yīng)使橋面形成大于2‰的附加縱坡（折角）；
外超靜定結(jié)構(gòu)橋梁墩臺間不均勻沉降差值，還應(yīng)滿足
結(jié)構(gòu)的受力要求。
從計(jì)算結(jié)果得到的沉降值、不均勻沉降值以及便道引
起的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力值可知，施工便道修建和運(yùn)營間對大橋
結(jié)構(gòu)安全的影響在允許范圍內(nèi)，采用的方案及措施可行。
雖然根據(jù)安全性驗(yàn)算認(rèn)為施工便道對大橋的影響較小，但
在項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施及運(yùn)營階段仍應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行安全工作，做
好大橋的維護(hù)和監(jiān)測工作，若有異常應(yīng)立即采取相應(yīng)措施
進(jìn)行處理。特別應(yīng)注意便道新建施工時(shí)，應(yīng)盡量確保土石
方開挖回填均勻，嚴(yán)禁因施工造成橋墩偏壓受力。并應(yīng)增
加施工便道排水設(shè)施，對橋梁區(qū)域排水系統(tǒng)進(jìn)行論證設(shè)計(jì)，
確保排水順暢以保證高速公路橋梁安全。
圍巖類別彈模E/MPa 泊松比υ
粘聚力
C/kPa
內(nèi)摩擦
角/°
密度/kg·
m-3
第四系土層5 0.35 15 20 1880
強(qiáng)風(fēng)化砂巖300 0.30 27 30 2200
中風(fēng)化砂巖5000 0.25 300 40 2500
橋梁結(jié)構(gòu)32500 0.20 - - 2550
泥結(jié)碎石路面80 0.30 - -
C25混凝土路面28000 0.20 - - 2550
圖6 大橋橋墩沉降值/m
圖8 橋墩水平Y(jié)方向位移/m
表1 計(jì)算參數(shù)表
圖5 施工便道沉降圖
圖7 橋墩水平X方向位移/m
圖9 大橋橋墩豎向應(yīng)力/Pa

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