[摘要]本文通过对岳阳洞庭湖大桥50m跨径全断面顶推连续梁桥进行空间局部应力分析，较详细地分析了箱梁梗腋处在顶推过程中产生裂缝的原因，通过对该桥顶推全过程的现场跟踪监测，得出了可供今后顶推连续梁桥设计和施工参考的建议和结论。
关键词 顶推连续梁 局部应力
一、前言
顶推施工方法经历了30多年的发展过程，可以说已逐趋完善，但对于大跨度全断面顶推预应力混凝土连续梁桥，顶推过程中存在着局部开裂的现象（如箱梁梗腋处，有十顶九裂之称），引起了设计和施工单位的关注。岳阳洞庭湖大桥东引桥为
10 X 50＝ 500m单箱单室顶推连续梁，箱宽20m，梁厚3.5米，采用大跨度、全断面、柔性墩多点顶推施工工艺，为此，我们结合该桥，进行理论分析和现场试验，从空间有限元分析的结果中找出了箱梁梗腋处开裂的原因，并对该大桥的顶推箱梁的设计提出了建议，现场试验表明效果较好，避免了裂缝的产生。
二、顶推连续架空间局部应力分析
1．空间有限元模型及其假定
为了比较精确和真实地反映箱梁各部分局部应力，对岳阳洞庭湖大桥顶推梁采用全板空门板单元和局部空间块体无两种模型，利用
Super SAP空间有限元程序进行分析。
（1）模型假定
a．忽略纵向预应力沿桥轴线方向大小的变化；
b．忽略横向预应力弯曲部分径向力的作用，将其视为直线预应力筋；
c．计算中将整个结构视为匀质弹性体，忽略普通钢筋的影响。
（2）钢导梁计算模型
钢导梁的两片工字钢主梁采用板单元模拟；而起增大横向刚度及纵向稳定的上、中、下平联则采用梁单元，如图1所示。
（3）混凝土主梁计算模型
利用空间板单元建立箱梁模型，如图2所示。可以对箱梁顶推全过程进行各种工况的应力分析。
（4）局部应力分析模型
先利用全桥模型对主梁的最不利状态进行受力分析，然后再截取墩顶上的一段，采用空间块体无模拟，进行局部应力分析。考虑到梗腋部分受力的复杂性，将底、腹、顶板部分分为两层进行分析，如图3所示。
2．荷载处理
全桥顶推过程计算时，考虑结构自重及三向预应力的作用，其中预应力的大小按规范计及预应力损失后加在相应的节点上。
局部应力分析时，局部模型两端的剪力和弯矩大小则根据相应位置全桥模型计算出来的顶、底板和腹板的受力来确定，然后将其作为外力边界条件施加在局部模型的两端。
3．局部应力计算结果
分析中考虑预应力、滑板尺寸及模腋尺寸和腹板倾角等几种情况对梗腋处局部应力的影响。
（1）预应力影响
按三种工况考虑：
工况一：只考虑自重作用，不考虑预应力；
工况二：考虑自重和纵、横向预应力；
工况三：考虑自重和纵、横向及竖向预应力。
取滑板宽度为90cm（实桥为此尺寸）时，三种工况墩顶处便腋表面的主拉应力速线分别如图4～6所示。
从图4～图6可以看出，最大主拉应力，工况一为2.5MPa；工况二为 2.7MPa；工况三为3.5MPa，工况一与工况二相差仅为0.2MPa，而工况三与前二者相差较大。这说明纵、横向预应力对便胶的局部应力影响不大，而竖向预应力对梗腋处的主拉应力影响较大，但不论哪种情况，梗腋处的主拉应力均较大，已超过50号混凝土的抗拉设计强度
2.45MPa。
（2）滑板宽度影响
在荷载工况工作用下，滑板宽度采用50cm，70cm，90cm和118cm四种情况下梗腋处的最大主拉应力计算见表1。
从表1可见，滑板宽度对梗腋的主拉应力影响很大，滑板越窄主拉应力越大，反之越小。因此，在实际工程中适当加宽滑板宽度有利于改善梗腋处的受力。
（3）梗腋尺寸的影响
在箱梁顶板、底板与腹板连接处设置梗腋（承接）是十分必要的，对结构抗扭和减小应力集中均有好处。针对不同的梗腋尺寸，进行局部应力分析，其结果见表2。
从表2可以看出，不同的梗腋尺寸对其主拉应力影响较大，只要稍微加大梗便腋的尺寸，可使梗腋处的最大主拉应力值降低较多。如后两种情况的主拉应力值小于50号混凝土的设计抗拉强度2.45MPa，但对工程量增加并不多。
三、现场试验及观察结果
岳阳洞庭湖大桥的顶推连续梁采用大跨度、全断面、柔性域多点顶推工艺，箱梁局部应力，尤其是梗腋部分在顶推过程中受力较为复杂，为了探讨梗腋"十顶九裂"现象，在理论分析的基础上，结合施工进行了现场跟踪监测。
在箱梁内预埋钢弦式绝对应力计，施工过程中，对箱梁的纵、横向应力进行了全面的监测。通过监测发现：①除了箱梁底板横向测点经过跨中时和梗腋位置测点经过墩顶时出现了1.0～2.OMPa的拉应力，其余均为压应力，而且所有纵向测点即便在最不利工况下，尚有2.5MPa左右的压应力储备。②该桥顶推用滑板宽度为90cm，按理论计算过墩项时梗腋表面最大横向拉应力为3.5MPa，实测应力值最大为2.OMPa左右，现场也未发现梗腋处有裂缝产生，这主要是设计院和施工单位总结了过去的经验，并在理论分析的基础上，采取了加大底板梗腋尺寸、在梗腋处加密分布钢筋等措施。从而有效地避免顶推过程中裂缝的发展。
四、结论及建议
本文结合岳阳洞庭湖大桥大跨度全断面顶推连续梁，采用 Super SAP空间有限元对箱梁梗腋处的应力进行了较详细的分析，并进行了现场监测，得出以下结论和建议：
(1）顶推连续梁在顶推过墩顶时箱梁粳腋处会产生较大的拉应力，这是导致"十顶九裂"的主要原因；
（2）梗腋部位表面主拉应力的大小与顶推滑板的宽度密切相关，建议各不同顶推梁对滑板宽度的要求应通过局部应力的验算来确定；
（3）梗腋尺寸的大小对此处应力影响较大，计算表明在便腋面积增大不多的情况下，可使得该部位应力状态得到明显的改善；
(4）尽管竖向预应力对腹板的受力较为有利，但会使梗腋部位的拉应力增大，建议在设计中加以考虑；
（5）为了防止梗胶开裂，建议采取适当加大梗腋尺寸和滑板宽度，并加密梗腋处分布钢筋的措施。
参考文献
[1]汤俊生．PC梁顶推施工技术的回顾与展望．桥梁建议．1996（11）
