预应力混凝土连续梁的合龙关键技术分析.pdf

2 0 0 管理施工 城 市道桥与防洪 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 预应力混凝土连续梁的合龙关键技术分析 张 强 ( 上海 浦东建 筑设 计研 究 院有 限公 司 ， 上海 2 0 1 2 0 4) 摘 要 ： 挂蓝悬臂施 工预应力 混凝 土连续 梁的合龙是 施工 中的关 键工序 。 不 同的合龙方 案将会产生不 同的结果 。 该 文结合工程实 例， 研究了挂蓝悬臂施工连续梁的合龙关键技术， 分析了在不同合龙方式和不同预应力张拉顺序的情况下连续梁的位移变化。由 此得出一些有益的结论， 可以作为工程设计 中的参考依据。 关键词 ： 预应力混凝 土连续梁 ； 合龙 ； 体 系转换 中 图分 类号 ： U 4 4 8 3 5 文献 标识码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 2 0 0 0 2 1 工 程概 况 罗山路快速化改建工程北起 罗山路( 龙东大 道 龙阳路) ，南至康人路 ，按规划路线呈南北走 向， 全长 7 3 2 k m， 规划红线宽度 8 0 m。设 计方案 为 “ 高架快速路 为主结合地面快 速路 ” 形式 ， 在 跨 越川杨河处布置为五幅桥梁， 分别为新建双幅罗山 路主线川杨河桥 ， 一幅东侧 主线 匝道川杨河桥 ， 一 幅西侧辅道匝道桥 ， 一幅东侧跨川杨河辅道桥 。其 中西侧辅道匝道桥跨径布置为 6 1 m + 7 0 m + 6 1 m， 宽度 为 2 2 7 5 m， 上部结构采用三跨预应力混凝土 变截面连续箱梁 ， 采用挂蓝悬臂施工方法 。 2 结构设 计 根据 总体方 案布 置 ， 主桥 跨径 布置 为 6 l m + 7 0 m+ 6 1 m， 边 、 中跨 比为 0 8 7 。采用 单箱双 室截 面， 纵 、 横两向预应力体系。主梁纵向共划分为 8 个悬臂浇筑节段 ， 节段长度为 3 4 m， 节段最大混 凝土重量约 1 8 6 3 k N。 梁体采用 C 5 5混凝 土 ， 箱梁 桥面板宽 2 2 4 5 m， 箱梁底 宽为 1 4 0 5 m， 箱梁悬臂 板宽度为 4 2 m； 箱梁跨中梁高 2 5 m， 梁高与主跨 之 比 1 2 8 ，支 点 梁 高 4 5 m，梁 高 与 主 跨 之 比 1 1 5 6 。顶板 厚 0 2 8 m，底板厚度 由 0 2 8 m变 至 0 7 0 m。腹板 厚度为 0 4 5 m 0 7 5 m ( 见 图 1 、 图 2 ) 。 梁高按 2 次抛物线变化。 桥面横坡通过桥面板 斜置形成 ， 梁底板水平。中墩支座问距 5 3 m， 边墩 支座间距 5 5 m。 图 1 箱 梁中支点 断面图( 单位 ： mm ) 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 4 0 3 作者 简介 ： 张 强( 1 9 8 l 一) ， 男 ， 吉林人 ， 硕 士 ， 工程 师 ， 从 事桥梁 工程 设计工作 。 图 2 箱梁 跨 中断面 图( 单位 ： mm ) 全桥共设置 四道横梁 ， 主墩处横梁高 4 5 m， 厚 度为 2 5 m； 边墩处横梁高 2 5 m， 厚度为 1 5 m。 纵向预应力束包括顶板束 、 底板束 、 腹板束 、 合龙束及备用束五种 ，采用 9 中s 1 5 2 0和 1 2 q b s 1 5 2 O 群锚锚具体系， 张拉控制应力为 0 7 5 f p k 。 横向预应力束张拉控制应力 0 7 5 f p k ，间距一 般为 0 5 m， 在一般位置处采用 3 s 1 5 2 0钢铰线 ， 在 中横梁 和端横 梁 的局部 位置 处采用 4 s 1 5 2 0 钢绞线， 均采用单端交替张拉。 主梁施工除 0 挣 节段在墩旁支架上浇注外， 1 #8 #节段采用挂篮悬臂浇注 ， O # 节段长 1 2 m， 合龙段长 2 0 m，悬臂浇注梁段长为 3 0 4 0 m。 施工挂篮及模板总重控制在 9 0 0 k N之内。 3 合龙 关键技术 3 1 合龙方案的比选 为了使桥梁 的变形受力合理 ， 连续梁 的边 、 中 跨比值要保持合适的比例 ， 一般为 0 5 0 8 之间【2 J 。 当边 、中跨 比值过小时 ，边跨支座可能 出现负反 力 ，支座要 设计成拉 压式或施加 配重 的方式 ； 当 边、 中跨比值过大， 边跨结构的刚度就会偏小， 需 要张拉更多的预应力束来弥补 刚度的不足。 该桥 由于施工期间交通组织 的考虑 ， 需设置便 桥 ，便 桥 方 案 部 分 利 用 主 桥 ，故 跨 径 布 置 为 ( 6 1 + 7 0 + 6 1 ) m， 边 、 中跨 比为 0 8 7 ， 除张拉更 多的预 应力束外 ，控制主梁的应力和挠度成为设计的关 键 ， 为此 ， 合龙段考虑三种施工方案对 比计算 ： 方 案一先边跨合龙 ， 张拉边跨合龙束 ， 然后 中 跨 合龙 ， 张拉 中跨 合龙束 ； 方 案二先边跨合 龙 ， 张 拉第一批边跨合龙束， 然后中跨合龙， 张拉中跨合 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 2 0 1 龙束， 最后张拉第二批边跨合龙束 ； 方案三先中跨 合龙 ， 张拉中跨合龙束 ， 然后再边跨合龙 ， 张拉边 跨合龙束 。 纵向计算采用桥梁博士 V 3 3 0结构分析软 件，全桥共计 1 1 8 个单元 ， l 1 9 个节点 ，共划分为 3 3个施工阶段 。 为便于结果对 比 ，三种方案采用相 同的预应 力钢束布置形式 ，强度和应力结果均能满足设计 要求， 仅不同施工方法的位移有差别 ， 三种方案合 龙后箱梁位移的对比如图 3 所示。 _卜=蛊 嚣 雩霉器譬$瓮霉； g； ： 岳萎曼曼 节点孽 图 3合龙 后箱梁位 移图 对 比三种合龙方式可知 ， 方案三变 形量最小 ， 边跨上挠 2 5 e m， 中跨下挠 1 e m， 方案一变形量最 大 ， 边跨上挠 4 e m， 中跨下挠达到 4 5 e m， 而方案 二居 于两者 中间。方案一 由于体系转换 时变形量 过大 ， 另外合龙后中跨下挠量达到 4 5 e m， 将直接 导致成桥线形不柔顺 ，后期运 营时可能有挠度加 大的趋势 ， 故不予采用 。如果采用方案三 ， 尽管施 工期 间的挠 度较小 ，但 因为采用先 中跨 后边跨 的 合龙方式 ， 由于两个边跨合龙段施工的不同步 ， 会 引起次效应和受力的不明确 ， 增加了合龙的难度 ， 故也不采用。推荐采用方案二， 即先边跨后中跨的 合龙方式 ， 分批张拉合龙钢束 ， 其突 出优点是不改 变传统的先边后中的合龙方式， 受力明确 ， 其措施 简单易行， 安全可靠。 图 4 图 6为方案二中， 各施工过程体系转换 后的位移图 。 图 4张拉第一批 边跨合 龙束后位移 图 o 0 2 3 图 5张拉 中跨合龙束 后位移 图 图 6 张 拉第二批 边跨合龙 束后位移 图 合龙后 中跨有 1 4 e m的下挠量 ，可通过施工 中预抛高来调节 ， 最终达到合理线形。 3 2 施工配重 连续梁在合龙之前为双悬臂结构，合龙后转 化为连续结构，为保持体系转化过程中整个梁体 受力变形协调一致 ，减少不利因素对合龙段混凝 土强度 的影响 ， 需设置配重 。 该桥边、 中跨合龙段长均为 2 11 1 ， 在浇注合龙 段混凝土前 ，在悬臂端设置水箱 注水 调整施工荷 载， 水箱注水后重量设为 5 0 合龙段混凝土重 ， 并 随着浇注采用不断放水 的方法来进行 调整 ，以保 证合龙施工过程 中荷载的平衡 。 3 3 锁定装置 合龙 口锁定 主要是 克服梁体温差变化产生 的 轴向力和合龙段混凝土作用下产生的弯矩。梁体 降温时， 混凝土发生收缩变形 ， 对合龙产生拉力， 由此确定预应力的张拉力； 梁体升温时， 混凝土发 生膨胀， 对合龙后产生压力 ， 由此确定刚性支撑的 断面 。 临时锁定结构不 宜安装得太早 ，在浇灌混凝 土之前几天安装上临时锁定结构。同时劲性支撑 须在配重完毕后方能安装。这样做的好处有： ( 1 ) 抵消悬臂的预抛高 ， 否则 ， 易造成桥梁线 性不柔顺 ； ( 2 ) 防止劲性支撑受过大剪应力 。 根据该 桥的特点 ，中跨合龙段临时锁定采用 设 置外侧劲性 骨架 和张拉 临时预应力 的方 式 ， 在 合龙段两端截 面设钢支撑 ， 并在顶 、 底板上分别张 拉两根钢束作为临时索， 以索定梁体 ， 拆除中墩墩 顶支撑( 即临时支座 ) ， 并解除活动支座的临时纵 向约束。 4 结语 挂 蓝悬臂施工预应力混凝土连续梁 的合龙是 施 工中关键工序 ，通过对该桥合龙段关键技术 的 分析可 以得出如下结论 ： ( 1 ) 不同的合龙顺序对桥梁的合龙有重要影响， 针对不同结构的受力特点 ，选用合理 的合龙顺序 会使桥梁的受力更加合理。 ( 2 ) 采用相同的合龙顺序 、 不同的预应力张拉 顺序也会导致成桥线形的变化。 ( 3 ) 采用施工配重和适当的锁定装置会使合龙 进行得更加顺利 。 参考 文献 【 1 】 J T G D 6 2 2 0 0 4 ， 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 s 暑! m m 啪 撒 = ll一 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m