高速鐵路橋135m跨連續(xù)梁合龍施工

高速鐵路橋135m跨連續(xù)梁合龍施工劉學(xué)明（中鐵人橋局集團二公司，江蘇南京210015）摘要：介紹人跨度高速鐵路橋連續(xù)梁的合龍方案、合龍結(jié)構(gòu)受力計算及施工要點。關(guān)鍵詞：高速鐵路連續(xù)梁合龍方案監(jiān)控前言合龍是連續(xù)梁橋施工的關(guān)鍵工序，合龍時主梁由雙懸臂的“T”構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)為連續(xù)結(jié)構(gòu)，如何保證合龍段在碗自重、溫度變化、施工荷載作用下的施工質(zhì)量是合龍成功與否的關(guān)鍵。人跨度高速鐵路梁有截面高、梁重、荷載人等特點，本文結(jié)合滬杭客?？鐧M潦涇135m跨連續(xù)梁橋的合龍施工實踐，介紹高速鐵路橋懸澆梁的合龍方案、相關(guān)技術(shù)參數(shù)的計算及施工要點。1概述滬杭鐵路客運專線采用連續(xù)梁橋方式跨越黃浦江上游的橫潦涇，連續(xù)梁橋共5墩4跨，墩號119#~123#號，里程DK35+287~DK35+709,跨徑布置為（75+135+135+75）m,全長421.5m。圖1：橋式圖圖2：合龍段截而上部結(jié)構(gòu)為單箱單室預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁，梁頂面寬度12m，底板寬7m。0#塊高10m,現(xiàn)澆支架在懸澆時起支撐及穩(wěn)定作用，主墩每側(cè)設(shè)11個懸澆節(jié)段，貝雷桁架掛籃懸澆°119#（北斥）、123#（南岸）墩設(shè)邊跨現(xiàn)澆直線段，長度725m。全橋共有4個合龍段，邊跨、中跨各2個，長度均為2m,梁高5.83m。單個邊跨合龍段配縱向預(yù)應(yīng)力22束，中跨合龍段設(shè)置了中隔墻，配縱向預(yù)應(yīng)力48束。2合龍?zhí)攸c和原則合龍是連續(xù)梁體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，施工中需面對兩個主要問題：新澆合龍混凝土的碩化收縮及溫降收縮，會影響合龍磴與兩懸臂梁端的連接：溫升膨脹會使新澆混凝土過早承壓，對其后期性能有影響。因而如何保證新澆合龍混凝土質(zhì)量是關(guān)鍵，設(shè)計時盡可能縮短合龍段長度以減少混凝土收縮量,施工中為防止新澆混凝土過早承壓及溫降開裂，普遍做法是調(diào)查近期當(dāng)?shù)氐臏囟纫?guī)律，推算合龍溫差范I韋I，計算合龍結(jié)構(gòu)受力，在合龍段內(nèi)埋設(shè)勁性骨架并張拉臨時預(yù)應(yīng)力束，使合龍跨進行臨時約束鎖定。合龍施工應(yīng)結(jié)合人橋特點，滿足受力、線形和誤差要求。在懸澆過程中3個主墩“T”構(gòu)各自獨立，梁體處于負彎矩受力狀態(tài)，隨著邊跨、中跨順序合龍，梁體也依次處于不同結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，直至成橋完成體系轉(zhuǎn)換。本橋合龍有如下特點：本橋?qū)偃丝缍鹊母咚勹F路連續(xù)梁橋，梁體剛度較人，主墩采用現(xiàn)澆支架承托固結(jié)，要求2個邊跨分次合龍，2個中跨對稱同時合龍，梁重鎖定力量人，鎖定和解除工序復(fù)雜。合龍方案制定遵循如卞原則：按設(shè)計及監(jiān)控方案要求，先邊跨合龍，后中跨合龍；按支座安裝時的預(yù)偏量設(shè)置要求，在14±4°C合龍；合龍時梁體的受力結(jié)構(gòu)應(yīng)為明確的靜定體系；滿足設(shè)計及規(guī)范要求。3邊跨合龍通過邊跨合龍，將2個邊孔變成“口”形的簡支結(jié)構(gòu)，合龍時主墩固定，邊跨直線段活動。當(dāng)北側(cè)邊跨合龍時，120#墩支座固定，鎖定北邊跨合龍段，解除119#墩的支座和支架鎖定，變?yōu)榛顒佣?。南邊跨合龍方案類似?.1直線段現(xiàn)澆支架滑動機構(gòu)設(shè)置直線段的現(xiàn)澆支架下部為自墩頂向上設(shè)置的鋼管支架，其上布置貝雷桁架作為承載梁，為使得在邊跨合龍時直線段能夠縱橋向水平微量滑移，在貝雷桁架卞的分配梁與鋼管柱間設(shè)置了滑動機構(gòu),如下圖：圖3：直線段現(xiàn)澆支架圖4：支架滑移裝置119#、123#墩直線段鎖定和解除的主要機構(gòu)為鋼管柱頂4個支點、墩頂模板支撐及活動支座鎖定。在4根鋼管柱頂?shù)姆峙淞合略O(shè)不銹鋼板-四氟板滑動層，可鎖定，解除后即為活動層。解除鎖定時，須拆除墩頂模板支撐并解除支座上下擺鎖定。3.2邊跨合龍受力分析新澆注的合龍段混凝土在硬化過程中產(chǎn)生收縮，而且在硬化初期的收縮量遠比后期的人，在邊跨合龍前將合龍跨兩端支座進行臨時鎖定，限制上下板的相對移動，在合龍段布置勁性支撐架，并張拉臨時預(yù)應(yīng)力束，再解除支座鎖定，選擇在懸臂梁內(nèi)溫度最低時澆注合龍段混凝土，勁性支撐架結(jié)構(gòu)需根據(jù)受力計算設(shè)計。以北邊跨119和120#墩為例，首先假定北邊跨合龍段兩側(cè)的119號、120號墩支座都是固結(jié)約束的，墩身無位移，計算圖式如下：119 12031U6KSO51 LuF NI IN--一I O圖5：邊跨結(jié)構(gòu)圖6：邊跨合龍溫度應(yīng)力計算圖示計算基本參數(shù)：支座滑動摩阻系數(shù)：f=0.3；鋼一一四氟板滑動摩阻系數(shù)：f=0.08（當(dāng)壓應(yīng)力V7MPa時）;鋼筋磴線性膨脹系數(shù):ixw6rc碗彈性模量：3.6X10Wa(各截面加權(quán)計算值)。N_皿兒Lhl|L9I"2巧如1喬7礎(chǔ)心2式中：N—一梁體因溫度變化時所受的軸向力；a§、ah-—分別為鋼和混凝土的線膨脹系數(shù)：L、加、5、Lg一一分別為合龍跨度、兩懸臂澆筑段長度、合龍I】鋼支撐長度；Eg、Eh-—分別為鋼和混凝土的彈性模量：根據(jù)計算，當(dāng)119#"20#墩鎖定時N=2248At(kN)由此可見，當(dāng)晝夜溫差至10°C時，在合龍段處可產(chǎn)生22481的軸向力，即當(dāng)兩端固結(jié)約束時，其溫度影響軸向力很人，一般在邊跨合龍段鎖定后，需要立即釋放119號墩直線段端的支座固結(jié)約束，使其能縱向自由滑動，此時合龍「1剛性支撐所受軸向力為：當(dāng)升溫時N=Ny+QF式中：N—一合龍II剛性支撐所受壓力；Ny—一預(yù)應(yīng)力臨時張拉束提供的預(yù)壓力；Q一一邊跨直線段梁的自重；f一一直線段梁自由滑動時的摩阻系數(shù)：當(dāng)降溫時N=Ny-Qf實際合龍時，可根據(jù)氣候情況及合龍前的梁溫測試數(shù)據(jù)，預(yù)估合龍II鎖定后至新灌混凝土達到足夠強度前可能產(chǎn)生的降溫值A(chǔ)t，然后依At求得梁降溫時所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，并依此來求得所需預(yù)應(yīng)力臨時束的張拉力，從而選定合龍II剛性支撐截面。根據(jù)邊跨合龍設(shè)計，在合龍時，需張拉臨時預(yù)應(yīng)力索2T15(19束)、2B0(19束)至500MPa,則Ny=5320(kN),邊跨梁重按5363kN計，支座、四氟板摩阻均按008計，則Qf=430(kN)N=Ny土Qf=5320±430(kN)3.3邊跨合龍勁性骨架設(shè)置在邊跨合龍段設(shè)置勁性支撐架，用于承受預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生的軸向力，擬選用2[32a槽鋼梁4組，其承載力為[N]=7508(kN)>N,滿足受力要求。圖7：合龍段支撐架立而布置圖8：支撐架結(jié)構(gòu)4中跨合龍2個中跨采用1次同時合龍方式，將2個邊孔的“口”形和中間121#墩的“T”形形成4孔連續(xù)的成橋結(jié)構(gòu)。當(dāng)中跨合龍時，121#墩支座固定，鎖定北中跨合龍段，解除120#墩鎖定變?yōu)榛顒佣?鎖定南中跨合龍段，解除1U#墩鎖定變?yōu)榛顒佣?。TOC\o"1-5"\h\zN N—1 □ D : ■—119 120 121 122 123圖9:中跨合龍計算圖示121#墩固定，其余墩均為活動，合龍段的受力為溫度變化時兩側(cè)梁的自由滑動摩阻力。中跨合龍段的受力計算與邊跨合龍模式相同，即N=Ny土Qf根據(jù)中跨合龍設(shè)計，在合龍時，需張拉臨時預(yù)應(yīng)力索2T14(19束)、2DO(15束)至5OOMPa,則：Ny=4760(kN)邊跨+1/2次邊跨梁重按87773kN計，支座滑動摩阻按0.03計，則Qf=2633(kN)N=Ny±Qf=4760±2633(kN)在邊跨合龍段設(shè)置勁性支撐架，用于承受預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生的軸向力，擬選用2[32a槽鋼梁4組，其承載力為[N]=7508(kN)>N,滿足受力要求。5測量及監(jiān)控合龍段施工過程中，撓度控制極為重要，影響撓度的因素很多，主要有掛籃的變形、梁段自重、預(yù)施應(yīng)力人小、施工荷載、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、碗收縮徐變、口照溫度變化等，因此，在施工中高程與中線有可能偏離預(yù)先設(shè)計值，引起相鄰懸臂段懸臂端錯位，若強迫合龍，將改變原設(shè)計結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；若誤差過人，則無法正常合龍。在施工中必須對撓度進行精確的計算和嚴格的控制。箱梁懸澆段的各節(jié)段立模標高可采用下式確定：H嚴H°+￡+(H%在施工中加強撓度觀測，主要在：碗澆筑前后、張拉前后、掛籃移動前后進行觀測，并根據(jù)觀測結(jié)果及時調(diào)整模板標高，有效避免了誤差累積，確保使全橋線形順暢。合龍施工應(yīng)保證連續(xù)梁的理論軸線、高程的精度，及時調(diào)整偏差值，高程控制以二等水準高程控制測量標準為控制網(wǎng)，箱梁澆筑以三等水準高程精度控制聯(lián)測，選用偶然誤差不人于1mni/km的精密儀器測量。施工期間應(yīng)連測5天每口凌晨5：037：00的合龍端標高，通過監(jiān)控計算來擬定壓重后梁端標高并預(yù)計另一端合龍段的標高。若梁塊兩端標高有出入，可通過適當(dāng)壓重調(diào)整后鎖定。6實施情況及分析項目通過對連續(xù)梁合龍段各工況的分析與計算，順利實現(xiàn)了邊跨及中跨合龍，合龍期間溫度范圍為11~22°C,合龍段高差+4mm,—3mm,中線偏移5mni,小結(jié)如下：許多類似橋型的合龍資料表明，在合龍段混凝土澆筑完成后，當(dāng)溫度上升時，宜采用支座約束鎖定(將支座上、下板采用鋼板固結(jié))，在梁體溫度開始下降前拆除，以給合龍段混凝土施壓，而就高速鐵路連續(xù)梁橋而言，由于梁截面人，一般合龍段鎖定力較人，升溫在合龍混凝土上增加的壓力比值不大，可不進行支座約束鎖定。是否在合龍段兩側(cè)壓重，與合龍段混凝土的澆筑時間有關(guān)，如果能在混凝土重塑時間內(nèi)完成澆筑，可不進行壓重設(shè)計，對合龍段混凝土質(zhì)量影響不人。但一般情況下，若不采取平衡配重措施，梁部線形不能按要求控制，且有可能出現(xiàn)合龍段混凝土與懸臂連續(xù)處出現(xiàn)裂縫。當(dāng)合龍段第二次經(jīng)歷梁體溫度上升時，此時合龍段混凝土已經(jīng)具備一定的抗壓能力(約20MPa),合龍段內(nèi)支撐鋼架內(nèi)力很人，需在氣溫卞降時張拉部分鋼束，然后給支撐鋼架卸載。合龍段施工前,需要掌握口氣溫變化規(guī)律、外界溫度與梁體溫度的對比關(guān)系，設(shè)計早強、較小水灰比的混凝土配合比。經(jīng)監(jiān)控單位驗證，跨橫潦涇連續(xù)梁橋混凝土強度、斷面抗裂性、剛度及線形均滿足設(shè)計要求。結(jié)語跨橫潦涇連續(xù)梁橋，由于其工期緊，深水基礎(chǔ)施工難度人，連續(xù)梁跨度人，技術(shù)要求高，是滬杭客專四人控制性工程之一，其合龍施工的控制是連續(xù)箱梁施工質(zhì)量中非常重要的一環(huán)，通過有效組織和管理，橋梁線型達到了預(yù)定的效呆，其施工實踐為今后高速鐵路橋梁的合龍施工積累了可借鑒的技術(shù)、管理經(jīng)驗。