李偉龍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

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連續(xù)梁不同合龍方案下成橋狀態(tài)分析

李偉龍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

連續(xù)梁合理的合龍方案，可以確保梁體在合龍后處于良好的受力與工作狀態(tài)，并為線路運(yùn)行的平穩(wěn)性與安全性提供可靠地保障。文章以新建銀川至西安鐵路中某雙線(60+100+100+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為工程背景，運(yùn)用有限分析軟件，計(jì)算了兩種合龍方案下成橋后梁體的內(nèi)力及撓度值，并對(duì)兩種方案的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，合龍方案會(huì)對(duì)成橋后梁體的內(nèi)力及線形產(chǎn)生一定的影響；該橋采用先進(jìn)行邊跨合龍后中跨合龍的方案，在成橋后梁體的內(nèi)力相對(duì)較小，梁體的線形更加平順、合理。從而也為今后同類工程的實(shí)施提供一定的參考。

連續(xù)梁； 合龍方案； 模型分析； 內(nèi)力； 線形

工程實(shí)踐中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁由于其具有結(jié)構(gòu)剛度大、橋面變形小、動(dòng)力性能好、變形曲線平順、有利于高速行車等特點(diǎn)，在跨越河流、溝谷及立交時(shí)被優(yōu)先采用[1]。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁常用的施工方式為掛籃懸臂施工，懸臂施工不受橋高、河深等的影響，適應(yīng)性強(qiáng)。然而施工階段中涉及多次的體系轉(zhuǎn)換會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布[2-3]，進(jìn)而導(dǎo)致梁體的變形、內(nèi)力發(fā)生變化。其中合龍段的施工是預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋懸臂施工中的重要環(huán)節(jié)。

懸臂施工連續(xù)梁合龍前，共扼懸臂端面之間的相對(duì)位置(間距、高差和轉(zhuǎn)角)主要是受日照、降雨、降溫等導(dǎo)致的不均勻溫度場的影響，其次是受合龍段自重、混凝土收縮徐變、預(yù)加應(yīng)力和施工荷載以及風(fēng)荷載、基礎(chǔ)變位等的影響[4]。而合龍順序的不同，也會(huì)對(duì)成橋狀態(tài)產(chǎn)生直接的影響[5]。因此，施工前應(yīng)制定合理的合龍方案，可以確保橋梁在合龍后處于良好的受力與工作狀態(tài)。本文利用有限元軟件，分析了兩種不同合龍方案下的成橋內(nèi)力及線形，提出了合理的合龍方案，為今后同類工程的實(shí)施提供一定的參考。

1 工程背景

新建銀川至西安鐵路某雙線(60+100+100+60) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁(圖1)，由于對(duì)稱性，圖中僅顯示橋梁長度的二分之一，其中邊支座中心距離梁端0.75 m。梁體采用單箱單室、直腹板箱型截面；邊支點(diǎn)處梁高4.85 m，中支點(diǎn)處梁高7.85 m，箱梁頂寬12.6 m，梁底采用2次拋物線，方程為y=0.0014177x2。主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為時(shí)速250 km/h、有砟、活載采用ZK標(biāo)準(zhǔn)活載、地震加速度為0.1g。

圖1 1/2梁體立面圖(單位:cm)

梁段劃分及截面參數(shù)見表1，表中包含邊跨現(xiàn)澆段及1/6梁段的數(shù)據(jù)。零號(hào)塊澆筑完成后，為了承受施工過程中可能出現(xiàn)的不平衡力矩，保證施工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，須將零塊與橋墩臨時(shí)固結(jié)，固結(jié)后沿橋梁縱向，分別向左右兩端懸臂澆筑施工，大橋在施工過程中共形成3個(gè)T型剛構(gòu)。

2 計(jì)算及分析

2.1 合龍方案

合龍方式的不同，則會(huì)對(duì)成橋后梁體位移和內(nèi)力產(chǎn)生不同的影響。一般而言，連續(xù)梁在合龍時(shí)多采用對(duì)稱逐跨合龍的施工方式，即對(duì)稱的合龍段同時(shí)施工，同時(shí)合龍。在合龍過程中能夠保證一端固結(jié)另一端自由，避免張拉時(shí)因臨時(shí)固結(jié)而引起較大的預(yù)加力次內(nèi)力和因溫差引起較大的溫度內(nèi)力。而且施工進(jìn)度也相對(duì)較快[6]。本橋擬采用的合龍方案見表2。

2.2 模型計(jì)算

論文采用Midas civil程序?qū)Ψ桨敢缓头桨付謩e進(jìn)行了模型計(jì)算，全橋共建立了75個(gè)單元，模型反應(yīng)了整個(gè)梁體的施工過程。兩種方案下，成橋后梁體的內(nèi)力及撓度計(jì)算結(jié)果見圖2、圖3。

2.3 結(jié)果分析

成橋后恒載作用下的撓度及彎矩圖為自重、二期恒載、收縮徐變及預(yù)應(yīng)力作用下的疊加?；钶d作用下?lián)隙燃皬澗刂迪嗤?，故不作研究?/p>

由圖2可知，方案二較方案一成橋后恒載作用下跨中撓度值增大1.6 mm，邊跨撓度變化不大；由圖3可知，方案二較方案一成橋后恒載作用下跨中彎矩增大0.85 %，邊跨彎矩增大0.49 %，影響不大，因此綜合考慮，合龍時(shí)采用方案一，可使成橋后結(jié)構(gòu)的撓度及受力更加合理，對(duì)結(jié)構(gòu)更加有利。

表1 梁截面參數(shù)

表2 合龍方案

3 結(jié)束語

大跨連續(xù)梁橋可通過選擇合理的合龍方案，使成橋后的內(nèi)力、線型得到最優(yōu)化，并方便施工控制。本文以新建銀西線中某連續(xù)梁為背景工程，分析了不同合龍方案對(duì)成橋狀態(tài)的影響，結(jié)果表明：

(1)連續(xù)梁合龍是施工和設(shè)計(jì)中非常重要的一項(xiàng)工作，合龍順序?qū)B續(xù)梁成橋內(nèi)力及線型都有一定的影響。因此，選擇合理的合龍方案，既有利于成橋后梁體的受力狀態(tài)及線形控制，也有利于梁體在運(yùn)行階段的平穩(wěn)性及安全性。

(2)通過計(jì)算分析可知，本橋在施工過程中采用方案一時(shí)，在成橋后梁體的內(nèi)力相對(duì)較方案二的小；而且采用方案一合龍時(shí)，成橋后梁體產(chǎn)生的撓度較方案二小，梁體的線形更加平順、合理。綜上所述，本橋在進(jìn)行合龍時(shí)，推薦使用先邊跨合龍，后中跨合龍的施工方案。

圖2 方案一和方案二下成橋后恒載作用下?lián)隙?/p>

圖3 方案一和方案二下成橋后恒載作用下彎矩

[1] 姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2] 張繼堯,王昌將.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3] 周履.混凝土收縮徐變引起的鋼-混凝土結(jié)合梁的內(nèi)力重分配[J].橋梁建設(shè),2001(2):1-4.

[4] 石現(xiàn)峰.施工方法對(duì)混凝土連續(xù)梁橋內(nèi)力及變形的影響[J].工程力學(xué),1998( 增刊) : 543-549.

[5] 張謝東,詹昊,舒洪波,等.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋合龍施工技術(shù)研究[J].橋梁建設(shè),2005(2):63-66.

[6] 萬重文,肖星星.多跨長聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋合龍方案分析[J].中外公路,2009(2).

李偉龍(1988～)，男，工學(xué)碩士，助理工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。

U442.5

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[定稿日期]2017-03-28