候金鵬

（中鐵十八局集團(tuán)市政工程有限公司，天津 300222）

1 工程概況

宜萬(wàn)鐵路6 標(biāo)段位于湖北省宜昌市點(diǎn)軍區(qū)和長(zhǎng)陽(yáng)縣境內(nèi),線路里程：DK39+114~DK48+840,全長(zhǎng)9.726 km。本標(biāo)段橋梁7 座,其中趙家?guī)X大橋?yàn)殡p線曲線橋, 中心里程DK39+230.11, 全長(zhǎng)231.92 m；橋跨結(jié)構(gòu)為(60+100+60)m 連續(xù)梁，連續(xù)剛構(gòu)0 號(hào)塊、邊跨現(xiàn)澆段采用托架法施工，利用掛籃懸臂澆筑懸澆段；合龍段長(zhǎng)2m、高2.7m,合龍段混凝土體積14.356m3,重37.324t；先合龍邊跨、后合龍中跨。

2 影響合龍要因

溫度：合龍溫度決定著主墩、梁體應(yīng)變與應(yīng)力，決定合龍段預(yù)頂推等荷載大小。預(yù)頂推及勁性骨架：預(yù)頂推、勁性骨架決定著合龍段梁體內(nèi)應(yīng)力儲(chǔ)備。預(yù)張拉：預(yù)張拉確保勁性骨架儲(chǔ)備預(yù)應(yīng)力，控制合龍段混凝土溫度應(yīng)力。配重：合理的配重可以保證成橋后梁面線形。

3 理論分析

3.1 溫度

高溫合龍，合龍段混凝土隨時(shí)間的推移溫度逐漸降低，混凝土產(chǎn)生收縮。同時(shí)，與合龍段接茬處梁體端部將會(huì)隨著溫度的下降產(chǎn)生收縮，合龍段兩端頭易形成裂縫；高溫合龍?jiān)跍囟冉档蜁r(shí)主墩將收縮，若主墩高度相差較大，易產(chǎn)生不均勻沉降，在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部產(chǎn)生不利彎矩；低溫合龍，混凝土溫度隨時(shí)間的推移而逐漸上升，混凝土膨脹，與兩端已澆筑梁端能接觸密實(shí)，不易形成裂縫，同時(shí)，主墩也不會(huì)因?yàn)楦叨认嗖钶^大產(chǎn)生不均勻沉降。

高溫合龍，底板混凝土與腹板、頂板混凝土溫度相差較大，由于溫差的存在，將在合龍段產(chǎn)生溫度應(yīng)力差，從而產(chǎn)生彎矩，這不利彎矩主要由勁性骨架承擔(dān)，若勁性骨架擾度較大，底板較易產(chǎn)生橫向裂縫；低溫合龍，合龍段底板、腹板、頂板混凝土溫度均等，合龍段不會(huì)產(chǎn)生豎向溫差，由于溫度上升混凝土膨脹產(chǎn)生的變形量一致，不會(huì)產(chǎn)生不利彎矩，梁底部不易出現(xiàn)裂紋。[1]

3.2 預(yù)頂推及勁性骨架

由于溫度下降梁體收縮，另由于混凝土收縮徐

變也會(huì)使梁體收縮，由于主墩為墩梁固結(jié)，梁體高、剛度大，收縮徐變使梁體向主墩收縮，使合龍段受拉，易產(chǎn)生裂紋。為消除此種現(xiàn)象，中跨合龍時(shí)，在中跨施加一個(gè)短期水平荷載，使兩T 構(gòu)的主墩頂部同時(shí)偏離一個(gè)角度，同時(shí)合龍段加長(zhǎng)，加長(zhǎng)值用以抵消梁體溫度、收縮徐變產(chǎn)生的收縮，避免合龍段受拉開裂。[2]

中跨合龍段混凝土澆筑，為確保澆筑過程中兩端梁體整體剛度、中線不偏移，同時(shí)也為抵消中跨預(yù)頂產(chǎn)生的水平反作用荷載，在預(yù)頂后，及時(shí)安裝勁性骨架，且勁性骨架應(yīng)該在梁面配重后安裝。

3.3 預(yù)張拉

中跨合龍段低溫合龍，混凝土溫度呈上升趨勢(shì)，混凝土膨賬在兩主墩頂部產(chǎn)生水平荷載，墩底產(chǎn)生彎矩，為避免這種現(xiàn)象，澆筑合龍段混凝土前，預(yù)先張拉部分縱向預(yù)應(yīng)力束，用以抵消合龍段混凝土溫度應(yīng)力。[3]

3.4 配重

為抵消主墩不平衡彎矩，同時(shí)也為了確保合龍段梁面標(biāo)高滿足要求，合龍前宜先測(cè)量?jī)啥祟^梁面標(biāo)高，確定配重荷載，施加配重后，使T 構(gòu)兩端荷載對(duì)主墩產(chǎn)生的不平衡彎矩為零、合龍段兩端梁面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，配重施加后安裝勁性骨架。合龍段澆筑過程中等速度、等荷載取除配重，可以確保梁體擾度。

4 技術(shù)控制措施

4.1 合龍溫度的確定

采用低溫合龍，合龍前一天開始測(cè)量梁體及大氣溫度，從早上6：00 到凌晨0：00 每隔2 小時(shí)測(cè)一次。

測(cè)溫時(shí)間段為2008 年7 月16 日～7 月21日。溫度記錄顯示：每天凌晨0 點(diǎn)至3 點(diǎn)，大氣溫度較低，溫度范圍1℃～3℃，該時(shí)段梁體溫度范圍為9℃～11℃；每天中午12：00?下午14：00，大氣溫度最高，溫度范圍18℃～20℃。

選擇凌晨1 點(diǎn)鐘開始合龍，合龍溫度取2℃。

4.2 預(yù)頂推及勁性骨架

4.2.1 預(yù)頂推荷載確定

式中符號(hào)：δ 梁體形變量 (m)；t 梁體長(zhǎng)度（m）；溫度變化值(℃)；α 混凝土線膨賬系數(shù)（℃-1）)1×10-5。

氣溫最低溫度取2℃，最高平均值取19℃，則T=19-2=17℃, 合龍段兩端梁體溫度變化17℃時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋?/p>

δ=2×17×1×10-5=0.034cm

梁體受壓發(fā)生彈性變形值計(jì)算如下：

?=F×L÷（E×As）

式中符號(hào)：γ 梁體形變量(mm)；F 軸向荷載（N）；L 梁長(zhǎng) (m)，取166m；E 混凝土彈性模量(MPa)，C55 取3.55X104；As 梁體截面積(m2)，取19.61。

令δ=γ

頂推時(shí)，當(dāng)荷載F 或頂推距離 任一達(dá)到計(jì)算值時(shí)，可以結(jié)束頂推。

采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析所得為0.038cm，F(xiàn) 為1450.25X103N。

4.2.2 勁性骨架材料選取

勁性骨架抗壓荷載來(lái)自兩個(gè)，一個(gè)是頂推荷載1425.86×103N，另一個(gè)是預(yù)張拉荷載8131.27×103N；勁性骨架軸向荷載計(jì)算如下：

Q=1425.86×103+8131.27×103=9557.13×103N

縱向設(shè)置6 根雙I32a 工字鋼7ls=6715.6mm2,[σ]=215MPa

σ=9557.13×1034÷6715.64÷64÷2=118.59 Mpa＜[σ]=215MPa

符合要求！

4.3 預(yù)張拉荷載計(jì)算

F=(?×E×As）÷L=(0.034×3.55×104×16.98×106)÷200=8131.27×105N

縱向鋼束均為19 根鋼絞線,As=140mm2,fPtk=1860MPa

σccn=0.7×fptk=1302MPa n=8131.27×103÷（1302×140×19）=2.34 束

底板上取4 束對(duì)稱于箱梁中線張拉，每束張拉荷載計(jì)算如下：

P=8131.27×103÷4÷（1302×140×19）×1302

4.4 配重

配重方式采用磚砌水池，水池壁上設(shè)置水管并安裝流量劑、閥門，配重應(yīng)根據(jù)施工工況分別計(jì)算，任何情況下T 構(gòu)兩懸臂端不平衡荷載不得大于圖紙上給定不平衡重20t；中跨配重前，根據(jù)實(shí)測(cè)兩側(cè)梁端標(biāo)高計(jì)算配重荷載，梁端配重后梁端面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，合龍段澆筑混凝土?xí)r，等荷載放水，根據(jù)流量劑讀出放水荷載。

5 注意事項(xiàng)

剛構(gòu)連續(xù)梁宜低溫合龍，合龍前一周連續(xù)測(cè)量每天氣溫變化情況，并建立溫度數(shù)據(jù)庫(kù)；邊跨現(xiàn)澆段施工，邊墩支座除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求預(yù)偏量外，還應(yīng)根據(jù)溫差計(jì)算預(yù)偏量，預(yù)偏量設(shè)置方向應(yīng)為遠(yuǎn)離跨中方向；合龍段混凝土宜采用微膨賬型，標(biāo)號(hào)比梁體高一等級(jí)；梁面配重施加時(shí)宜對(duì)稱箱梁中線進(jìn)行。

梁體頂板、底板預(yù)埋鋼板坐標(biāo)應(yīng)正確無(wú)誤，勁性骨架縱梁與預(yù)埋鋼板之間焊縫應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，在縱梁上設(shè)置適量橫向加勁型鋼與級(jí)梁焊接；勁性骨架在梁體頂板的預(yù)埋鋼板位置應(yīng)與梁體結(jié)構(gòu)豎向預(yù)應(yīng)力筋位置、掛籃軌道位置錯(cuò)開；勁性骨架的焊接鎖定要迅速地對(duì)稱進(jìn)行，并且保證焊縫質(zhì)量；為避免合龍口產(chǎn)生豎向彎矩，宜先施加配重后焊接骨架；勁性骨架宜在縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成后再割除。

預(yù)頂推荷載可通過公式計(jì)算或采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析，預(yù)頂推荷載宜在箱梁斷面中性軸位置上進(jìn)行，中性軸距底板距離可采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模后獲取；預(yù)頂推荷載施加過程中應(yīng)監(jiān)測(cè)墩頂墩底應(yīng)變計(jì)，頂推時(shí)在主墩頂設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)并監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；預(yù)頂推時(shí)荷載或者頂推距離兩者之中任何一個(gè)達(dá)到設(shè)計(jì)值可結(jié)束頂推；在主墩底部、頂部、0 號(hào)塊底板預(yù)埋應(yīng)變計(jì)，對(duì)比合龍前、后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析應(yīng)力方向，驗(yàn)證預(yù)頂推措施效果。

剛構(gòu)連續(xù)梁主墩高差不宜過大，溫度變化幅度大或者由于自重荷載原因?qū)е轮鞫债a(chǎn)生不均勻沉降，合龍段梁體易產(chǎn)生裂紋。

6 實(shí)施及效果

該剛構(gòu)連續(xù)梁合龍段施工，預(yù)頂推參數(shù)采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析的數(shù)據(jù)，在箱梁截面中性軸腹板位置設(shè)置頂推點(diǎn)，焊接牛腿、放置鋼板作為千斤頂?shù)耐屑?；在?1 號(hào)?21 號(hào)節(jié)段施工過程中對(duì)兩T 構(gòu)中線聯(lián)測(cè)，模板安裝好后，頂推前、頂推后復(fù)測(cè)箱梁中線，及時(shí)焊接勁性骨架；預(yù)張拉荷載采用計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)稱箱梁中線選擇底板、腹板底部各兩束鋼絞線進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉在混凝土澆筑前進(jìn)行；邊加水配重邊測(cè)量合龍段兩端梁面標(biāo)高，梁面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止加水，立即澆筑混凝土，在底板、腹板、頂板澆筑過程中利用閥門放水，根據(jù)流量計(jì)讀出放水荷載；混凝土采用C60 微膨賬型，中跨縱向預(yù)應(yīng)力張拉完畢后割除勁性骨架。全橋合龍后，經(jīng)復(fù)測(cè)中線及標(biāo)高，滿足規(guī)范允許誤差要求，達(dá)到了預(yù)期效果。

7 結(jié)束語(yǔ)

剛構(gòu)連續(xù)梁、連續(xù)梁合龍宜低溫進(jìn)行；一聯(lián)三跨剛構(gòu)連續(xù)梁合龍順序?yàn)橄冗吙?、后中跨；第三方采用MIDA SCIVIL V6.71 軟件建模分析數(shù)據(jù)比公式計(jì)算所得數(shù)據(jù)稍大，最終現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施采用軟件分析數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期效果；中跨合龍是靜定結(jié)構(gòu)向超靜定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，大跨度剛構(gòu)連續(xù)梁在運(yùn)營(yíng)期間，中跨跨中彎矩大，剛度小、擾度大，忽略了中跨合龍段施工要因，會(huì)給運(yùn)營(yíng)期間埋下隱患，科學(xué)的分析合龍段影響要因并制定針對(duì)性的控制措施加上合理的現(xiàn)場(chǎng)組織可確保成橋質(zhì)量。