大跨度连续梁施工和线型控制技术

January,2010

文章编号:100321995(2010)0120092203

大跨度连续梁施工和线型控制技术

姜　伟

(中铁大桥局集团有限公司武广客运专线项目经理部,武汉　430050)

摘要:大跨度连续梁经常经过几次的结构体系转换,梁段线型和合龙段的控制尤为重要。以武广客运专

线衡阳湘江特大桥六跨连续梁为例,阐述挂篮悬臂浇筑施工、合龙段施工和线型控制的关键工艺和控制方法。

关键词:连续梁　挂篮悬臂浇筑　合龙段　结构体系转换　线型控制　M idas Civil

中图分类号:U448121+

5;U4451466　文献标识码:B

收稿日期:2009212208;修回日期:2009212215

作者简介:姜伟(1980—),男,四川内江人,工程师。

1　工程概况

衡阳湘江特大桥为武广客运专线的重点工程。主

桥为(+4×116+)m 六跨一联的变高度预应力连续箱梁,位于纵坡+2100‰的直线上,起迄里程为DK1712+32715～DK1712+921130,全长59318m 。连续梁横截面为单箱单室直腹板箱梁,梁体采用C60耐久混凝土,采用三向预应力体系。全桥共分为163个梁段,0号节段5个,合龙段6个。一般梁段编号为1#～15#

,采用挂篮悬臂对称浇筑施工;边跨直线段编

号为16#

段,采用落地支架法施工;合龙段分为次边跨、边跨、中跨,采用简易吊架施工。

衡阳湘江特大桥的(+4×116+)m 连续梁在整个武广线,包括在全国铁路桥梁史上,其大跨度的偶数跨连续梁屈指可数。本文将阐述挂篮悬臂浇筑施工、合龙段施工和线型控制的关键工艺和控制方法。

2　连续梁施工

211　0#

段、边跨直线段、一般节段施工

0#段采用墩旁托架法施工。临时墩及支架结构的

组成包括临时墩钢管混凝土立柱与墩旁托架、分配梁、底模排架等,其中临时墩采用4根Φ111m 钢管柱,柱内用C50混凝土填实。底部与承台顶部预埋件焊接,上部与托架焊接。钢管柱顶部混凝土内设置锚固钢筋伸入0号块底板。临时墩及支架结构均为刚性结构。钢管柱兼作连续梁施工临时墩,按连续梁施工时最不利荷载进行设计,需待连续梁合龙后体系转换时方可拆除。边跨直线段采用落地支架法一次立模整体浇筑

的施工方案,采用设置临时墩,以贝雷架拼装施工平台的方式进行施工。一般节段采用挂篮悬臂施工,其工

艺成熟,不再赘述。212　合龙段施工

本桥设计方案为:先合龙次边跨,再合龙边跨,最后合龙主跨。施工合龙段时,为尽量减少不平衡弯矩,将合龙段挂篮进行改制,形成两端简支吊架,并拆除挂篮位于顶板上的构件。21211　临时锁定

合龙段临时锁定是合龙段施工时尤为关键的过程。为约束两悬臂段的水平向伸长、缩短和上、下翘曲,抵消施工过程中温度降低时梁体缩短产生的拉应力,防止出现梁体裂缝,设计采用先施工体外劲性支撑,再对悬臂段、合龙段进行预压。劲性支撑位置在顶板、底板各有两处,通过焊接锚固在合龙段相邻两端块段上。

21212　取消合龙配重

根据设计要求,合龙时需在最大悬臂端安放合龙

段的配重(合龙段混凝土重量一半)。施工时,计算该工况配重对最大悬臂端挠度的影响,以此确定是否必须进行配重。计算模型中对合龙段劲性骨架锁定模拟为:①只传递轴力、剪力,不传递弯矩的铰接结构;②传递轴力、剪力,弯矩的固结结构。

计算结果表明,按全固结计算各悬臂端位移量<10mm ,按铰接模式计算各悬臂端位移量<16mm ,变形量很小。实际合龙时,取消合龙配重。测量混凝土浇筑前后悬臂端的位移量与按固结模式计算结果基本吻合。21213　合龙段C60耐久混凝土浇筑

为尽量减小由于梁体混凝土降温收缩引起的拉力,合龙段浇筑选择在温差较小的阴雨天间隙进行最

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2010年第1期大跨度连续梁施工和线型控制技术

　　　　　　为理想。但由于合龙段施工时,几乎处于夏天,选择在

一天温度最低时进行。

为避免出现混凝土不均匀升温,浇筑时间不能过长,控制在4h 以内完成。

浇筑前一天在全梁表面、箱内洒水保湿进行降温。两端的混凝土连接表面要充分凿毛,露出致密骨料,冲水洗净保持湿润状态。21214　纵向预应力筋张拉

合龙段混凝土强度达到设计规定值后,按次边跨→边跨→中跨→次边跨(第二批);先长束→后短束;先顶板→后底板→再腹板;同一断面,先边束→后中束,左右对称张拉。但不是先把顶板束张拉完成之后,再张拉完底板,最后完成腹板束的张拉

。

图1　施工预拱度

3　连续梁线型控制

311　控制思路

施工控制应当采取理论计算预测→按预测进行阶

段施工作业→阶段施工作业完成后实测反馈→根据实测反馈进行参数分析、评估及优化→进行下一施工阶段理论计算预测的循环次序进行。因此其主要工作内容包括阶段施工前的预测计算、阶段施工过程中的控制测量、实测结果与计算预测结果的偏差分析及优化分析三个方面的内容。312　控制原则

线型调整的基本原则:①小于施工控制误差范围±15mm 误差不作调整。②大于施工控制误差±15mm 的误差,在后续节段调整一半。

立模高程的控制应以追求桥面线型的平顺为目标,不片面追求个别节点的理论高程。当施工中某工

序或梁段浇筑后高程值与理论值发生偏差后,不必在下一个梁段中立即调整。应根据偏差发生的特点找出原因,在后期悬臂浇筑梁段挠度计算时进行修正,在以后的几个梁段甚至后期悬臂浇筑的所有梁段中将高程偏差纠正过来。313　监控计算

监控的计算主要在应力和线型两个方面,在建模之前,必须把握设计的合龙方案和施工时的具体情况方可进行。本桥监控计算采用M idas Civil 进行计算分析,并用桥梁博士310进行复核。

1)计算模型及假定采用空间杆系单元建立结构纵向计算模型,计算采用以下假定:①主梁为全预应力构件,不考虑普通钢筋参与结构受力;②悬臂施工阶段墩顶按固结考虑。

全桥共204个单元,205个节点。模型的边界条件按设计图说明模拟,五个T 构同时对称悬臂施工。

2)计算结果及分析根据计算模型、材料参数、活载参数,结合施工中每节段浇筑、养护、预应力张拉、挂篮前移等施工工况及各块段施工周期(计算收缩、徐变的直接参数,故应考虑)进行正装计算,得到各工况下的位移和内力。

主梁正截面最大压应力为15116MPa (中跨合龙后,153#

墩顶附近),最大拉应力为0142MPa (边跨压重后,次边跨跨中)。故在施工阶段的受力满足规范要求。

施工预拱度的计算准确与否直接关系到线型控制的好坏。不计挂篮变形(挂篮变形以施工单位挂篮试验为准),主梁预拱曲线计算见图1。314　线型监测

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1)主梁立模高程与截面尺寸的放样监测

在施工挂篮移动到位,固定底模后,用极坐标法测出每节段的桥轴线及底板两边控制点。因箱梁采用变截面形式,所以底板上每点的里程不同高程也不同。根据设计及施工监控计算所提供的资料,在立模前计算出待浇节段前端的底板和顶板主要控制点,即图2中a,b,c,d,e,f,g,h,i各点的坐标。利用全站仪直接控制各主要点的平面位置,再根据水准控制点用水准仪来控制各主要点的高程。控制好各主要点后用钢尺来控制细部尺寸,在保证每块箱梁的平面和高程的基础上还要保证局部尺寸和位置。

以上是箱梁立模时的模板控制,它是现浇悬臂箱梁控制的一个部分。其控制关键在于通过挂篮试验数据,准确预测浇筑过程中的弹性和非弹性变形。在放样过程中对这些变形给予适当的考虑,保证箱梁截面在浇筑成形后最优化,减小截面特性施工误差。此项工作在每一节段立模前均需进行。

2)中线偏差及主梁高程监测

每节段施工完成后,测量该节段的高程及相邻3个节段的高程变化,测点布置见图3(当前节段施工测量N121、N122、N123、N124、N125五点,后续节段施工只测N121、N122、N123三点)。主梁高程测量按混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉预应力后三个工况进行

。

图2　

箱梁截面立模控制点图3　主梁标高测点布置(单位:m)

　　3)主墩沉降监测

在151#～155#墩墩顶截面各设置2个沉降观测

点,测试工作在每完成5～7个节段后进行一次。截止

2008年8月,全桥合龙完成,桥面铺装施工前,各墩未

见明显沉降。

4)合龙前后线型24h联测

中边跨合龙前后各进行一次24h联测,观测主梁

线型随温度变化情况。施工过程中,视监控计算与监

测结果的对比需要,进行温度对线型的影响观测。

5)成桥线型测量

二期恒载铺装前测量全桥线型,每节段布置3个

测点。铺装前线型测量结果,成桥主梁高程实测值与

计算值基本吻合,差值控制在3c m以内,主梁整体线

型变化平顺。

4　结语

本桥合龙方案为先合龙次边跨,再合龙边跨,最后

合龙主跨,将经过5次的结构体系转换才形成连续梁

结构,应力和线型控制尤为重要。

本桥施工时,严格控制现场施工,悬臂浇筑节段的

高程与计算要求的高程基本吻合。合龙口最大误差为

1416mm,满足规范小于合龙段长的1/100(20mm),

且不大于15mm的要求。这都是在没有配重和另行

压重处理的情况下取得的,表明本桥的线型控制和施

工控制极为成功。也表明了在连续梁合龙段施工时,

只要做好线型和施工的控制,另行压重和配重是可以

取消的,并且极大地节省了连续梁的施工时间和工序。

本桥的劲性支撑为体外临时锁定,相对体内和体

内外结合的劲性支撑,施工更为方便,更为省时。只要

保证劲性支撑的刚度,选择好固结和拆除的时机,保证

合龙段混凝土浇筑质量,合龙段的施工质量及连续梁

的线型控制是有保障的。

参考文献

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实施和研究[M].合肥:安徽建筑出版社,2007.

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京:人民交通出版社,2004.

[3]邓凤学.大跨度连续梁桥悬臂浇筑施工的挠度控制分析

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[4]中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司.衡阳湘江

特大桥监控监测实施细则[R].武汉:中铁大桥局,2007.

(责任审编　赵其文) 49