钢-混凝土组合梁中支点负弯矩段混凝土预应力施加技术.pdf

2 2 世 界 # J I- - 2 0 1 3， 4 1 ( 1 ) 钢一混凝土组合梁 中支点负弯矩 段混凝 土预应力施加技术 中 等 局 集 团 桥 科 院 有 限 公 司 ， 湖 北武 汉 4 3 0 0 3 4 ； 2 桥 梁 结 构 安 全 与 健 康 湖 北 省 重 点 买验 室 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ；3 贵州 省公路 工 程集 团有 限公 司， 贵州 贵 阳 5 5 0 O O 8 ) 摘 要 ：为给钢 混凝 土组 合梁中支点 负弯矩段 混凝 土施 加预应 力 ，以上海 崇 明越 江通 道长江 大桥 工程 B 4 l陂 ( 8 5 、 + + 5 1 o 5 + 9 o )m钢 一混凝 土组合结构连续箱梁为例 ， 采 用先 简支后连续配合 中支点桥 面 室 苎 。 组 合 梁 整 孔 预 制 ( 中 支 点 两 侧 各 约 7 5 m 的 混 凝 土 顶 板 先 结 ) ， 主 注 底 篓 圭 竺 板 混 凝 土 达 到 一 定 强 度 后 起 顶 组 合 梁 ， 浇 注 顶 板 湿 接 缝 墓 fi T 苎 竺 = = 苎 嚣 体 系 转 换 完 成 后 期 恒 载 铺 设 前 各 墩 墩 顶 混 凝 土 顶 板 压 应 力 储 备 i 在 二 铺 线形 的l实测值 与设计值偏差普遍 在 3 c m 以内 ，墩顶体 系转换 时应 形控制 好 。 关键 词 ： 连续 梁桥 ； 钢 混凝 土组合 梁； 墩顶 负弯矩段； 滞后结合 ； 支点升降法 。 中 图分 类 号 ：U4 4 8 2 1 6 文献标 志码 ： A 文章编号 ： l 6 7 l一 77 67 ( 2 O1 3) O1 O0 22 0 4 1 工程概 况 上海崇明越江通道长江大桥工程 B 4标段跨径 组合为( 8 5 +5 1 0 5 +9 0 )m， 结构形式为钢混凝 土组合结构连续箱梁( 见图 1 ) 。其单孔组合梁跨度 达 1 O 5 m， 是 目前 国内单孔跨径最大的钢混凝土 组合梁桥， 桥梁单幅桥宽l 6 9 5 m， 设计荷载为汽车 超 2 0级 ， 验算荷载为挂车 一1 2 0 ， 人群荷 载为 4 0 k N m 。该桥采用先简支后 连续 的施工方法 ，在 预 制场预制好一片梁后整孔 吊装至墩位 ，现场焊接钢 梁 ， 浇 筑墩 顶段 混凝土 桥 面板现 浇缝形 成连 续结构 。 2 墩 顶预 压应 力施 加方 案确定 钢一混凝土组合梁 由于可以最大程度地发挥顶 板混 凝 土受压 、 底板 钢结 构受拉 的受力性 能 ，在承受 正弯矩时可以发挥最大受力优势 。但如果采用连续 结构， 在 中支点附近的负弯矩区组合梁顶板受拉 ，极 易引起混凝土开裂 ， 而底板受压也容易使钢底板失 稳 ， 影响桥梁的工作性能和使用寿命 。因此 ， 如何 恰 当地处理 中支点负弯矩成为组合结构桥梁设计与 施 工 的关 键 问题 。 对于混凝土顶板 ， 一般性的处理思路有 2种 ：一 种是采 用 预应力 混 凝 土 ， 通 过 施 加 强 大 的 预应 力 而 使顶板混凝土处于受压状态 ； 另一种是采用钢筋混 凝土结构 ， 通过采用 中支点桥面板滞后结合和支点 升降法等方法， 达到给顶板 混凝土施加预应力 的 目 的 。如采用第 1种方法， 通过配置预应力钢束使 混凝土顶板不开裂， 无论是将预应力束锚固在钢梁 上或混凝土顶板 ， 都将显著加大钢与混凝土结合 面 的剪力 ， 同时混凝土收缩徐变的特性将使截面应 力重分布 ， 最终结果是混凝土卸载而钢结构加载 ，大 部分预应 力将转 加到钢 梁上 ， 预应 力效 率大 打折 扣 。 考 虑组 合 结构 施加 预应 力 的不 利 因素 ，确 图 1 ( a ) 立面 l 6 9 5 1 0 3 5 I ! 1 ( b )典型截面 单位：m 上海长江大桥 B 4标钢 一混凝土组合连续箱梁结构 示意 收稿 日期 ： 2 0 1 2 -0 8 0 7 作者简介 ： 曾德礼( 1 9 8 1 一) ， 男 ， 工程师 ,2 0 0 3年毕业于西南交通大学土木工程专业 ，工学学士( E ma i 1 ： 5 。 9 1 7 9 。 5 9 q q c 。 m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 世 界 桥 梁 2 0 l 3， 4 l ( 1 ) 4顶 落梁 施工 控制要 点 按设计顶 升 高度 ， 墩 顶顶 落梁 最 大顶 升力 约 3 0 8 0 0 k N， 施工时选用 8台 6 0 0 t 千斤顶进行顶落 梁， 即安全系数为 1 5 2 0 。在布置千斤顶时， 为保 证千斤顶 及墩 顶受 力均 匀 ， 千 斤顶 下用 钢 板抄 垫 ( 钢 板 的抄 垫厚度5 c m) 。在 墩顶 凹槽 处采用 钢架抄 垫 找平 。为防止在顶 梁过程 中钢梁 发生较 大变形 ， 千斤 顶 中线和钢梁 临时 支点 横梁 加劲 板 中线 及梁 底支 垫 板 中线严格对准 。布置千斤顶 时 ， 横桥 向用钢 尺从 梁 边量测千斤顶的具体位置， 并在梁底找平板上划线做 出标 记 ， 顺桥 向以梁 底找平板 中线 为准 。 在顶 梁 时 每个 墩 顶 的千 斤 顶应 同步顶 升 ， 防止 钢梁受扭 ， 同一断面钢梁底板两侧高差在顶落梁过 程 中必须 控 制 在 5 mm 以 内 ， 即 确 保 钢 梁 不 受 扭 。 顶落梁工序 中钢梁底板两侧应 安装刻度装置， 派 2 人专 门读取数据 ， 确保同步顶落梁 ， 同时应观测 2 个 油泵 的油 压表 读数 ， 进行 油压 与刻 度双控 措施 。 5 应 力监测 在 顶 落梁 施 工 过程 中 ， 为 及 时 了解 组合 梁 的受 力情况 ， 对组合梁关键受力断面应力进行测试 ， 各测 点 布置 于墩顶 正 上方 混 凝 土 桥 面 板 顶 板 ( 见 表 1 ) 。 测试结果表明， 在体系转换完成后 、 二期恒载铺设前 各 墩墩 顶 混 凝 土 顶 板 压 应 力 储 备 为 3 0 1 4 7 O MP a ， 计算应力为 4 2 6 5 3 0 MP a ， 实测值与计算 值较为吻合 ， 表明中支点负弯矩段混凝土预应力施 加 效果 较好 。 6 结 语 上 海崇 明越 江通 道长 江 大桥 B 4标 1 0 5 m 钢 一 混凝土组合梁是 目前国内最大 的预制箱梁 ， 其施工 工 艺为国内首创 ， 部分技术无借鉴经验 。 该桥采用 表 l 二期恒载铺装前墩顶 负弯矩 区顶板混凝土应 力 中支点桥面板滞后结合和顶落梁施工工艺对连续组 合 梁施加 纵 向预 应力 。实 测结 果 表 明 ， 该 施 工 方 法 有 效地对 墩顶 混凝 土 施 加 了 预压 应 力 ， 且 在 二 期 恒 载铺装前桥面线形的实测值与设计值偏差普遍在 3 c m 以内， 表明墩顶体系转换时线形控制较好 。 参 考 文 献 ： 1 胡少伟 ， 胡汉林预应力组合 箱梁抗弯 承载能 力影 响参 数分析 J 3 桥梁建设 ， 2 0 1 2 ， 4 2 ( 1 ) ： 2 4 2 9 2 王跃年 ， 刘 灿连续组合梁 桥负弯矩 区混凝 土板 开裂 机理的研究E J 桥梁建设 ， 2 0 0 3 ， ( 4 ) ： 1 5 1 8 E 3 蔡德凯钢一 昆凝土组 合梁 体外 预应 力体 系施 工技 术 J 桥梁建设 ， 2 0 0 7 ， ( s 1 ) ： 1 0 6 1 0 8 4 盛兴旺 ， 杨 建中预应力混凝 土组合 梁徐变 应力重 分布 J 桥梁建设 ， 2 0 0 3 ， ( 4 ) ： 1 1 1 4 E 5 段树金 ， 霍 军会 ， 安蕊梅钢 一混凝土双面组合连续梁承 载能力研究E J 铁道学报 ， 2 0 1 0 ， ( 5 ) ： 8 2 8 7 6 邱柏初 预制桥面板 在组合 梁桥 中 的应 用研 究 J 世 界 桥梁 ， 2 0 1 1 ， ( 6 ) ： 3 0 3 3 7 高建伟钢 一混凝土组合梁桥支座位移法施加预应力技 术 J 施工技术 ， 2 0 0 5 ， ( 5 ) ： 2 3 2 6 8 陈理平 大跨度钢 一混凝 土组合 箱梁施 工技 术 j 桥 梁建设 ， 2 0 0 7 ， ( S 2 ) ： 4 5 4 8 9 谭 国顺大跨度钢 一混凝土组合结构 连续 箱梁施工 线形 控制 J 桥 梁建设 ， 2 0 0 8 ， ( 1 ) ： 6 2 6 5 ( 编辑 ： 陈雷 ) Pr e s t r e s s App l i c a t i o n Te c h n i q u e f o r Co n c r e t e i n S e c t i o n wi t h Ce n t r a l S u p p o r t a nd Ho g g i ng M o me n t o f S t e e l - Co n c r e t e Co m p o s i t e Gi r d e r ZENG De l i TI AN H o n g s o n g。 ( 1 Br i d g e S c i e n c e Re s e a r c h I n s t i t u t e C o ，I t d ，Ch i n a Ra i l wa y Ma j o r Br i d g e En g i n e e r i n g Gr o u p，W u h a n 4 3 0 0 3 4， Chi na；2Ke y La bo r a t o r y of Br i d ge St r uc t u r e S a f e t y a nd He a l t h o f Hub e i Pr ov i n c e，W uh an 43 0 03 4，Chi na； 3 Gui z h ou Hi ghwa y Eng i n e e r i ng Gr ou p Co ，Lt d ，Gui ya n g 5 50 00 8，Chi na ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钢一混凝土组合梁 中支 点负弯矩段混凝土预应力施加技 术 曾德礼 ， 田洪松 2 5 Ab s t r a c t：To a pp l y p r e s t r e s s t o t he c o nc r e t e i n t he g i r de r s e c t i o n wi t h c e nt r a l s up po r t a nd h o g g i n g mo me n t o f t h e s t e e l c o n c r e t e c o mp o s i t e g i r d e r ，t h e Ph a s e B4 o f t h e Ch a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e P r o j e c t o n t h e S h a n g h a i Ch o n g mi n g Ri v e r Cr o s s i n g Pa s s a g e ，a ( 8 5+51 0 5 + 9 0 )m c o n t i nuo us s t e e l c onc r e t e c o m p os i t e b ox g i r d e r br i d ge，wa s c i t e d a s a c a s e 。 The b r i dg e wa s c ons t r u e t e d f o l l o wi n g a s y s t e ma t i c s e q u e n c e o f t r a n s f o r mi n g f r o m a s i mp l y s u p p o r t e d s t r u c t u r e t o a c o n _ t i nuo us s t r u c t u r e，dur i n g wh i c h t he m e a s u r e s o f b i nd i ng t he b r i dg e s l a b a t t he c e nt r a l s up po r t l a t e a nd u s i n g t he s u p po r t r a i s i n g a n d l o we r i ng m e t ho d we r e t a ke n The c o m p os i t e gi r d e r wa s pr e c a s t s p a n by s pa n ( t he t o p s l a b wi t h a l e ng t h o f a bo ut 7 5 m o n t he t wo s i d e s o f t he c e n t r a l s u pp o r t we r e n ot bo nd i n a d v a nc e )，a f t e r t he c o m p os i t e gi r d e r wa s e r e c t e d s p a n b y s p a n a t t he br i d ge s i t e， t e c o nc r e f e o f t he bo t t om s l a b o f t wo c o m po s i t e s e c t i ons we r e c a s t W he n t he c o nc r e t e o f t he b o t t o m s l a b r e a c h e d t h e p r e s c r i b e d s t r e n g t h，t h e c o mp o s i t e g i r d e r wa s j a c k e d u p ，t h e we t j o i n t c o nc r e t e i n t he t o p s l a b w a s c a s t ，t he n，t he gi r d e r wa s l o we r e d i n t o pl a c e，a nd t he f o l l o w u p c o n s t r u c t i o n wo r k wa s c a r r i e d o u t Th e r e s u l t s o f t h e mo n i t o r i n g i n d i c a t e d t h a t a f t e r t h e s y s t e m t r a ns f o r m a t i on，t he t e ns i l e s t r e s s r e s e r v e i n t he t op s l a b a t o p e a c h pi e r wa s 3 0 1 4 70 M Pa be f o r e t he s e c on da r y de a d l oa d wa s a p pl i e d；t he d i f f e r e nt i a l v a l u e be t w e e n t he c a l c ul a t e d ge o m e t r y a n d t he d e s i gn e d ge ome t r y wa s u s u a l l y wi t hi n 3 c m be f o r e t he a pp l i c a t i o n o f t he s e c on d a r y d e a d l o a d ，t h e s t r e s s a n d g e o me t r y g o t g o o d c o n t r o l d u r i n g t h e s y s t e ma t i c t r a n s f o r ma t i o n a t o p p i e r s Ke y wo r d s ：c on t i nu ou s gi r d e r br i dg e；s t e e l c on c r e t e c ompo s i t e gi r de r；ho gg i n g mo m e nt s e c t i o n o n pi e r t o p；hys t e r e t i c bi n di ng；s up po r t r a i s i n g a nd l o we r i n g m e t ho d ， ， ， ， ， ， ， l l ， ， ， ， ， l ， ， ， ， ， ， l ， ， ， ， ， l ， ， l l ， ， l l ， ， l ， l ， ， ， ， ， ， l ， l I I 1 l Pl p ， ， ， l ， ， l ( 上 接 第 8页) Ab s t r a c t ：Th e ma i n b r i d g e o f S a n g u a n Ha n j i a n g Ri v e r Hi g h wa y B r i d g e i n Wu h a n i s a p r e s t r e s s e d c o nc r e t e ( PC) e xt r a d os e d b r i dg e wi t h d oub l e py l on s a n d wi t h a ma i n s pa n o f 1 9 0 m The de s i g n a n d c o ns t r u c t i o n o f t he b r i dg e a r e p r e s e nt e d he r e i n St r u c t u r a l l y，t he m a i n b r i dg e a do p t s t he f i x e d py l o n p i e r g i r de r s ys t e m ；t h e m a i n g i r d e r i s t h e l on g c a n t i l e v e r PC c o nt i nuo us bo x g i r d e r wi t h v a r i ab l e c r o s s s e c t i o n；t he p yl o n i s d e s i gne d a s a s i n gl e c o l u m n p yl o n，whi c h i s z i t he r s ha p e d，wi t h f o ur gr o ov e d wa l l s；t he c a bl e t o p yl on a n c h or a g e s ys t e m a l l ows t h e r e pl a c e me nt o f i n di v i d ua l s t a y c a b l e s；t he s t a y c a bl e s a r e a r r a ng e d i n ha r p s ha p e d c e nt r a l c a bl e pl a n e s；t h e ma i n D i e r i s t he r e c t a n gul a r s o l i d do ub l e t h i n wa l l pi e r wi t h r o un d e n ds，s i t t i ng o n t h e bo r e d p i l e f ou n d a t i o nI n t he r e s p e c t o f c on s t r u c t i on m e t ho ds，t he s t e e l p i pe pi l e c o f f e r da m i s us e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e p i l e c a p o f t h e ma i n p i e r ，c l i mb i n g f o r mwo r k s a r e u s e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e Di e r s ha f t s a nd py l on l e gs ，a nd t he c a n t i l e v e r c a s t i ng m e t ho d i s t a ke n i n t he c o ns t r uc t i o n o f t he m a i n gi r d e r Ke y wo r ds ：e xt r a d os e d b r i dg e；b ox g i r de r；py l o n；b r i dg e d e s i gn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m