龔軍平 陳 強(qiáng)

(1.中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)公司，江蘇南京 211135;2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

國(guó)外20世紀(jì)30年代已建成有跨度100 m以上的鋼管混凝土拱橋，但此類(lèi)橋式在我國(guó)的發(fā)展歷史并不長(zhǎng)［1，2］。近年來(lái)鋼管混凝土拱橋發(fā)展非?？欤?］。高速鐵路中應(yīng)用在近幾年才剛剛出現(xiàn)，眾多學(xué)者對(duì)系桿拱橋施工監(jiān)控曾進(jìn)行了較多的研究［4-8］，但對(duì)大跨度連續(xù)梁拱橋的施工控制研究還很少。

1 工程概況及施工方案簡(jiǎn)介

京滬高速鐵路鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河特大橋主跨為(90+180+90)m的連續(xù)梁拱，是目前世界上300 km/h及以上高速鐵路中最大跨度橋梁，也是國(guó)內(nèi)鐵路同類(lèi)橋梁中的最大跨度。主梁為單箱雙室變高度箱形截面，中支點(diǎn)梁高10 m，矢跨比為1∶5，拱肋橫截面為等高度啞鈴形截面，鋼管直徑1.1 m，鋼管及綴板內(nèi)澆筑微膨脹混凝土，兩榀拱肋底部橫向中心距11.9 m，兩榀拱肋間共設(shè)9道橫撐。全橋共設(shè)18組雙吊桿。本橋采用先梁后拱法施工，即先用懸灌法澆筑連續(xù)梁，然后拼裝拱肋、對(duì)稱(chēng)泵送拱肋內(nèi)充混凝土，最后安裝吊桿并張拉。橋梁總體布置見(jiàn)圖1。

2 施工過(guò)程仿真分析模型

橋梁施工過(guò)程仿真分析采用MIDAS/CIVIL2006，為了更準(zhǔn)確的模擬施工過(guò)程，計(jì)算采用多個(gè)模型完成。主梁懸臂灌注施工模擬主要采用梁?jiǎn)卧Ｐ汀＿B續(xù)梁成橋后，為了準(zhǔn)確獲得后續(xù)施工階段主梁的局部應(yīng)力狀態(tài)，采用實(shí)體單元來(lái)模擬主梁，拱肋鋼管采用梁?jiǎn)卧M，進(jìn)行鋼管內(nèi)混凝土灌注加載分析。吊桿張拉控制力優(yōu)化計(jì)算采用實(shí)體元——鋼管混凝土組合梁?jiǎn)卧瓑鸿旒軉卧M合模型模擬。多個(gè)計(jì)算模型的結(jié)果進(jìn)行疊加，獲取準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形狀態(tài)。

3 主梁施工過(guò)程分析與控制

3.1 主梁線形實(shí)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)各階段線形實(shí)測(cè)結(jié)果及與理論標(biāo)高對(duì)比分析，319，320墩側(cè)的主梁標(biāo)高變化基本相同，合龍條件較好。梁體各階段的理論標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高基本吻合，最大偏差均小于15 mm。連續(xù)梁成型時(shí)，邊跨理論標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高差值均小于10 mm，中跨最大差值－12 mm。連續(xù)梁成型質(zhì)量良好，圖2，圖3為2個(gè)主要施工階段的理論與實(shí)測(cè)線形對(duì)比曲線。

圖1 （90+180+90）m連續(xù)梁拱橋梁布置圖

圖2 主梁合龍后理論標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高對(duì)比曲線

圖3 橋面系荷載施加后的理論標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高對(duì)比曲線

3.2 主梁應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析

經(jīng)對(duì)主梁各階段應(yīng)力變化及累計(jì)應(yīng)力理論值、實(shí)測(cè)值對(duì)比分析，各截面應(yīng)力變化與理論應(yīng)力變化接近，合龍前319，320墩側(cè)實(shí)測(cè)上緣應(yīng)力均略小于理論計(jì)算值，絕對(duì)差值約1.3 MPa，下緣應(yīng)力略高于理論值，差值約0.8 MPa。連續(xù)梁成橋時(shí)，各測(cè)試截面的理論應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力較為吻合，除5號(hào)截面底板應(yīng)力相差約2.33 MPa，8號(hào)截面底板應(yīng)力相差2.11 MPa，其余各截面應(yīng)力均較為吻合，連續(xù)梁成型質(zhì)量良好(見(jiàn)表1)。

4 鋼管混凝土拱肋、吊桿張拉及二期恒載施工過(guò)程控制

4.1 拱肋骨架標(biāo)高控制測(cè)試及分析

拱肋拼裝完成后的各工況加載過(guò)程中，拱肋受荷載作用逐漸下?lián)?，二次荷載施加后，拱肋頂下?lián)狭孔畲蠹s137 mm，考慮到拱肋加工預(yù)拱度為130 mm，成橋后的拱軸線與設(shè)計(jì)拱軸線相差不足10 mm，拱肋成型質(zhì)量良好。

4.2 拱肋鋼管應(yīng)力測(cè)試及分析

表2為一肢拱肋理論及實(shí)測(cè)平均應(yīng)力?？梢钥闯?，截至吊桿力二次調(diào)整完成時(shí)，南、北肢拱肋平均實(shí)測(cè)應(yīng)力接近，并與理論應(yīng)力較為吻合，拱肋的應(yīng)力狀態(tài)良好。

表1 連續(xù)梁成橋時(shí)累計(jì)應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值 MPa

表2 成橋時(shí)拱肋各截面平均應(yīng)力理論與實(shí)測(cè)對(duì)比 MPa

4.3 鋼管拱施工過(guò)程中混凝土梁應(yīng)力測(cè)試及分析

分析從拱肋拼裝至成橋各階段測(cè)點(diǎn)應(yīng)力及頂?shù)装迤骄鶓?yīng)力變化。拱肋支架施工過(guò)程中，主梁頂、底板的應(yīng)力變化最大約2 MPa，梁上拱肋拼裝用鋼管支架拆除后，主梁應(yīng)力基本上恢復(fù)至連續(xù)梁成型時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。鋼管混凝土灌注對(duì)梁體的應(yīng)力狀態(tài)影響較小，實(shí)測(cè)應(yīng)力變化均比較小。吊桿張拉及調(diào)整階段，主梁跨中底板壓應(yīng)力平均變化為3.71 MPa，－1.65 MPa，其余截面應(yīng)力變化比跨中稍小，其他各階段主梁的應(yīng)力變化均比較小。從表3可看出，主梁各截面的實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力基本接近，最大相差約2.5 MPa。除了邊跨跨中和主跨跨中頂?shù)装鍛?yīng)力差值約4 MPa外，其余截面頂?shù)装鍛?yīng)力相差均比較小，基本上呈軸壓狀態(tài)。

4.4 吊桿力的控制

吊桿張拉力采用了優(yōu)化計(jì)算模型，一次張拉，成橋后，對(duì)吊桿力進(jìn)行最后一次調(diào)整，全橋的吊桿內(nèi)力較為均勻，平均約300 kN， 吊桿力的差值控制在50 kN之內(nèi)。

表3 主梁各截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)力及平均應(yīng)力變化 MPa

5 結(jié)語(yǔ)

全橋施工過(guò)程仿真分析給出了準(zhǔn)確的線形和應(yīng)力控制數(shù)據(jù)，提高了大跨度連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)的變形控制精度，保證了連續(xù)梁的線形和應(yīng)力狀態(tài)滿足施工過(guò)程及成橋運(yùn)營(yíng)階段的要求?？蔀榻窈笸?lèi)橋梁施工控制提供借鑒。

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［2］ 邰扣霞，張佐安，丁大均.我國(guó)鋼管混凝土拱橋建設(shè)［J］.橋梁建設(shè)，2007(4)：65-69.

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