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施工便道对桥梁结构安全的影响分析

文档作者：宋大伟文档来源：新疆交建市政工程有限责任公司		点击数：	更新时间： 2021年09月23日
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论文THESIS
100 China Highway 为解决高速施工过程中土石方及材料运输，某高速公
路大桥桥下需要修建施工便道，便道路基宽7.5m，路面
宽6.5m，受地形条件影响，便道纵坡为9%，路段采用泥
结碎石路面，距现有墩柱最小距离为4.3m，大桥及桥下
便道平面位置见图1。
计算模型构建
为了分析施工便道车辆荷载对大桥的影响，此次建模
遵循原有地形地貌，依据《大桥工程地质勘察报告》和《施
工图大桥工程地质勘察报告》为模型构建依据，根据实际
地层采用ANSYS 建立数值模拟三维模型，模型建立详见图
2 和图3。
计算模型及参数选取
将ANSYS 中建立的模型导入FLAC3D，得到大桥及其
下穿施工便道的有限差分模型，桥面与承台各单元之间为
铰接，桥梁立柱与周围岩土体的界面设置Interface 界面
单元，模型中前后、左右边界分别水平方向约束、底部为
三个方向约束，其余为自由边界，为考虑运输车辆的数量
和驳车，在施工便道在桥面投影及其外3m 的范围内施加
30kPa 均布荷载，具体计算中岩土体采用摩尔- 库伦本构
模型，桥梁结构采用弹性模型（见图4）。
施工便道对桥梁结构安全的影响分析
文/ 新疆交建市政工程有限责任公司 宋大伟
图1 大桥及桥下便道平面图
图2 岔河大桥桩基和桥墩图4 岔河大桥计算模型
图3 岔河大桥施工便道
June 2017 101
地层参数根据大桥工程地质勘察报告，参数见表1。
便道影响桥梁内力及变形
由施工便道沉降位移云图（见图5）可见，在车辆荷
载作用下便道路面沉降最大值约为6mm，发生在施工便道
与桥面交汇处。从大桥桥墩沉降云图（见图6）可以看出，
桥墩整体沉降约为2.2mm 至3.1mm，各桥墩沉降有差异，
其中右幅9 号墩内桥墩沉降最大值为3.1mm，右幅9 号墩
外桥墩沉降最大值为2.6mm，9 号墩存在0.5mm 的差异性
沉降。
从大桥桥墩X 方向和Y 方向的位移图（见图7、图8）
可知，便道影响大桥最大X 方向位移为0.28mm，主要出
现在桥墩上部，影响大桥Y 方向最大位移为0.58mm。
大桥桥墩的竖向应力云图见图9，从该图可以看出，
由于桥墩沉降和桥面施加的荷载，桥墩顶出现局部应力集
中现象，最大压应力为3.2MPa。
计算结果分析
施工便道运行车辆后，施工便道最大沉降约为6mm，
桥墩沉降范围约为2.2mm 至3.1mm，差异沉降最大为
0.5mm，桥墩顶部出现局部应力集中，最大压应力约为
3.2MPa。根据交通部《公路桥涵地基与基础设计规范》
（JTGD63-2007）4.3.3 墩台的沉降，应符合下列规定：
相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中的沉降），
不应使桥面形成大于2‰的附加纵坡（折角）；
外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满足
结构的受力要求。
从计算结果得到的沉降值、不均匀沉降值以及便道引
起的桥梁结构内力值可知，施工便道修建和运营间对大桥
结构安全的影响在允许范围内，采用的方案及措施可行。
虽然根据安全性验算认为施工便道对大桥的影响较小，但
在项目建设的实施及运营阶段仍应加强运行安全工作，做
好大桥的维护和监测工作，若有异常应立即采取相应措施
进行处理。特别应注意便道新建施工时，应尽量确保土石
方开挖回填均匀，严禁因施工造成桥墩偏压受力。并应增
加施工便道排水设施，对桥梁区域排水系统进行论证设计，
确保排水顺畅以保证高速公路桥梁安全。
围岩类别弹模E/MPa 泊松比υ
粘聚力
C/kPa
内摩擦
角/°
密度/kg·
m-3
第四系土层5 0.35 15 20 1880
强风化砂岩300 0.30 27 30 2200
中风化砂岩5000 0.25 300 40 2500
桥梁结构32500 0.20 - - 2550
泥结碎石路面80 0.30 - -
C25混凝土路面28000 0.20 - - 2550
图6 大桥桥墩沉降值/m
图8 桥墩水平Y方向位移/m
表1 计算参数表
图5 施工便道沉降图
图7 桥墩水平X方向位移/m
图9 大桥桥墩竖向应力/Pa

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