黄振东
江苏省交通工程集团有限公司212100
摘要：基于对桥梁施工中格构式超高支墩技术应用的研究，首先，阐述工程概况。然后，分析墩梁接触力学分析模型。最后，针对桥梁施工中格构式超高支墩受力全过程中的墩梁支反力、墩梁系统应力场进行分析。
关键词：桥梁施工；格构式；超高支墩；技术
桥梁施工是我国道路施工中的重要组成部分，在道路施工行业快速发展背景下，社会市场对于桥梁施工有着更高要求。为促使桥梁施工质量与施工安全都可以得到保障，在实际施工工作开展中，会对格构式超高支墩进行合理应用。格构式超高支墩具备适应性强特点、施工方便特点以及工程经济特点等。在具体架设中，格构式超高支墩需要承受相对较大的风载荷与主梁荷载，使得主梁接触荷载传递规律更加复杂。所以，本文将针对桥梁施工中格构式超高支墩的技术应用相应内容进行阐述。
1、工程概况
在某桥梁施工中，主要采取的是上承式连续钢桁梁结构，总长度为832m，钢桁梁桥总质量大约为2.1万吨。在实际桥梁建设中，需要跨越高山陡坡，以及V字型河谷地带，整体地势地貌相对复杂，地势较高，为桥墩施工工作带来很多难度。在桥梁施工中，一共建设两个主墩与两个边墩，在主墩与边墩之间，具体边墩大约81m处，设置格构式超高支墩，该格构式超高支墩的左侧高度为110.9m，右侧高度为133.5m。设置格构式超高支墩的主要目的是，使得钢桁梁桥悬臂架设长度能够在一定程度上缩短。
2、墩梁接触力学分析模型
在结构物之间接触现象，以及分离等非线性力学现象模拟中，通常情况下采用的是经典弹性理论中的接触单元方式，该种方式能够得到相对满意的计算结构。但是，对于格构式超高支墩，以及钢桁梁接触结构而言，采用接触单元方式，不仅整个计算过程较为复杂，而且在计算过程中会花费很长时间。本文中阐述的力学分析模型，是由上下两个单元组成。在力学分析模型的上部单元中，要结合工程建设实际情况，对弹性模量以及单元长度进行调整，因为调节弹性模量相对较低，因此，被人们称之为棉花杆单元，如图一所示。在图一中，A点、B点、C点，是棉花杆单元以及垫块单元的实际节点位置。L1是实际垫块高度，L2是假设的棉花杆单元具体长度。
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图一：力学分析模型
在该模型中，格构式超高支墩主要采用的是钢属性材料，在具体的应用中，要对竖直方向位移对温度变化的影响，因此，棉花杆单元，要结合实际温度荷载情况，实现二次适应。力学分析模型的下部单元主要是普通杆单元，该单元主要是对真实垫块进行模型。在具体长度的确定中，要结合棉花杆单元下节点，以及桥墩结构顶部节点展开，实际材料属性，要确保能够与桥墩顶部垫块材料属性保持一致。下部单元能够将下端梁端约束释放出来，确保能够与下部结构之间处于铰接状态中。棉花杆单元主要是对上端梁端约束进行释放，并与上部结构之间处于铰接状态中。下部单元与上部单元可以实现刚接，轴线为竖直方向，轴向力主要是钢桁架传递到格构式超高支墩中的作用力，该作用力就是轴向力。
可以将力学分析模型，应用在实际桥梁施工中，棉花杆单元的初始值，通常情况下是钢桁梁结构，在格构式超高支墩上方接触节点的自由下挠挠度。在这一过程中，要对钢桁梁自重、桥面施工荷载问题进行充分考虑，通过限元计算方式，得出钢桁梁位移云图。实际上，钢桁梁接触节点的自由端挠度，为295mm。
从实际施工中不难看出，格构式超高支墩实际上属于超高钢结构构件，在位移过程中，会受到环境因素影响，此时初始棉花杆单元的长度也会受到影响。如果升温三十摄氏度，那么格构式超高支墩要上升35mm，棉花杆单元的计算要缩短35mm；如果降温二十五摄氏度，那么要将格构式超高支墩下降32mm，棉花杆单元的计算要增加32mm。在计算工作开展中，可以调整棉花杆单元弹性模量，这样可以实现棉花杆单元刚度的改变，确保钢桁梁下弦悬臂竖向位移的科学性与合理性，能够与格构式超高支墩上方时为竖向位移保持相同。通过对有限元软件APDL语言的应用，实现对棉花杆单元的二次反馈调节，并实现对格构式超高支墩升温工况的力学分析，以及降温工况的力学分析。将棉花杆单元竖直方向长度，压缩为0，直接将钢桁梁中的荷载，直接传递给格构式超高支墩，这样可以将钢桁梁与格构式超高支墩进行合并，形成一个力学整体模型。
3、桥梁施工中格构式超高支墩受力全过程分析
3.1墩梁支反力分析
格构式超高支墩的受力全过程，通常情况下会将其集中在钢桁梁格构式超高支墩，后向主桥墩方向悬臂架设阶段中，同时也集中在钢桁梁最大悬臂架设五个节间。格构式超高支墩需要承受最大荷载，这对于墩梁系统受力会产生一定负面影响。在实际桥梁施工工作开展中，要尽量防止墩梁脱空情况出现。如果出现墩梁脱空问题，那么格构式超高支墩将不会起作用。具体格构式超高支墩与钢桁梁系统力学模型如图二所示。
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图二：力学模型
在墩梁之间的非线性接触问题解决中，可以对有限元法软件中的APDL语言进行合理应用，采取棉花杆单元模型的反馈调节方式以及迭代试算方式等。在这其中，棉花杆单元轴力，就是格构式超高支墩实际对钢桁梁的反力。在钢桁梁架设工作开展中，格构式超高支墩反力，会根据悬臂假设长度而发生一定变化。当钢桁梁桥朝着前悬臂假设时，格构式超高支墩反力会逐渐增加，最大值可达23500kN。在相同的假设条件之下，格构式超高支墩升温，那么其反力会大于格构式超高支墩降温工况。在悬臂架设长度不断增加背景下，格构式超高支墩a会受到强劲风载荷作用影响。因此，在对墩梁系统格构式超高支墩应力场分析过程中，需要对实际温度情况以及风荷载作用进行充分考虑。在锻炼系统分析中，采取有限元分析方式，这样会对格构式超高支墩应力场分布规律有一定了解与掌握（如图三）。从具体的分析中可以了解到，钢桁梁桥会不断向前悬臂进行假设，此时格构式超高支墩的最大Von Mises应力会不断增加。在升温工况之下，Von Mises应力，会从原本的60.8MPa，转化为126.MPa，而在降温工况下，会从原本的84.5MPa，转化为133MPa。在两种不同工况背景下，格构式超高支墩的Von Mises应力变化，都是在钢立柱底部实现。
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图三：Von Mises应力变化曲线
结束语：
综上所述，在桥梁施工中，格构式超高支墩技术在其中发挥着不可替代的作用。因此，在实际施工工作开展中，施工人员对于该项技术要有正确认识与了解，明确技术优势与特点。结合实际情况，将其应用在施工中，提升施工效率与施工质量。
参考文献：
[1]王震,王伟.134 m简支钢桁梁桥施工控制设计技术研讨[J].山西建筑,2020,46(20):145-146.