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施工便道對橋梁結構安全的影響分析

文檔作者：宋大偉文檔來源：新疆交建市政工程有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月23日
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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。
計算模型構建
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)勘察報告》和《施
工圖大橋工程地質(zhì)勘察報告》為模型構建依據(jù)，根據(jù)實際
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。
計算模型及參數(shù)選取
將ANSYS 中建立的模型導入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
三個方向約束，其余為自由邊界，為考慮運輸車輛的數(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，具體計算中巖土體采用摩爾- 庫倫本構
模型，橋梁結構采用彈性模型（見圖4）。
施工便道對橋梁結構安全的影響分析
文/ 新疆交建市政工程有限責任公司 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)局部應力集
中現(xiàn)象，最大壓應力為3.2MPa。
計算結果分析
施工便道運行車輛后，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)局部應力集中，最大壓應力約為
3.2MPa。根據(jù)交通部《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》
（JTGD63-2007）4.3.3 墩臺的沉降，應符合下列規(guī)定：
相鄰墩臺間不均勻沉降差值（不包括施工中的沉降），
不應使橋面形成大于2‰的附加縱坡（折角）；
外超靜定結構橋梁墩臺間不均勻沉降差值，還應滿足
結構的受力要求。
從計算結果得到的沉降值、不均勻沉降值以及便道引
起的橋梁結構內(nèi)力值可知，施工便道修建和運營間對大橋
結構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)安全性驗算認為施工便道對大橋的影響較小，但
在項目建設的實施及運營階段仍應加強運行安全工作，做
好大橋的維護和監(jiān)測工作，若有異常應立即采取相應措施
進行處理。特別應注意便道新建施工時，應盡量確保土石
方開挖回填均勻，嚴禁因施工造成橋墩偏壓受力。并應增
加施工便道排水設施，對橋梁區(qū)域排水系統(tǒng)進行論證設計，
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
強風化砂巖300 0.30 27 30 2200
中風化砂巖5000 0.25 300 40 2500
橋梁結構32500 0.20 - - 2550
泥結碎石路面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方向位移/m
表1 計算參數(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 大橋橋墩豎向應力/Pa

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