京石客专悬浇梁合龙段施工中劲性骨架的应用

1、京石客专悬浇梁合龙段施工中劲性骨架的应用摘要： 悬浇梁合龙段施工所涉及到的工艺繁琐，其中劲性骨架施工是合龙段施工的关键环节。本文结合京石客运专线牛家堡48+80+48m现浇预应力混凝土连续梁悬臂法施工实践，针对合龙段施工中劲性骨架的结构设计、施工要点进行了必要的分析和阐述。Abstract: Construction of the closure sector of cantilever beams involves complex technique process. The construction of the stiff skeleton is a key technology to

2、construction of the closure sector of cantilever beams. Combining with the practice of Niujiabao 48+80+48 meters long cantilever beams of Beijing-to-Shijiazhuang passenger dedicated line, the article analyzes and presents the stiff skeleton structural design and the main point of the construction of

3、 the closure section.关键词： 京石客专；合龙段；劲性骨架；结构设计；施工要点Key words: Beijing-to-Shijiazhuang passenger dedicated line；closure section；stiff skeleton；structural design；main point of construction中图分类号：U215 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0091-021 概述随着铁路、公路、市政工程的蓬勃发展，大跨度预应力混凝土连续箱梁被越来越广泛的应用，其中悬臂法施工是现阶段采用的一种最常用的施工

4、工艺，这种工艺中合龙段施工是关键，其质量直接影响到桥梁的后期正常运营，而劲性骨架施工又在这个关键环节中起着控制性作用。1.1 工程概况 京石客运专线牛家堡特大桥48+80+48m连续梁梁体设计使用年限为100年，共10个悬臂浇筑段，边跨合龙段2梁段，中跨合龙段1梁段，长度均为2m，合龙段梁高3.85m，顶板宽度为12m，底板宽度为6.7m，合龙段梁体最大自重（中跨）为92t，采用C55微膨胀砼。连续梁合龙段施工顺序为：先合龙边跨，再合龙中跨。合龙温度应符合设计要求，合龙段两端悬臂标高及轴线应符合设计或规范要求。1.2 劲性骨架的作用 首先劲性骨架主要起到保证合龙段养护阶段混凝土质量的作用，当合

5、龙段混凝土浇筑后，强度尚在增长过程中，强度较低，由于环境温度的变化、施工中的外力影响，桥梁结构就会在合龙段处可能产生拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩作用，劲性骨架恰好保证了合龙段混凝土在凝结硬化过程中尽可能排除内外界因素的干扰。其次，使两侧悬臂端高差固定在浇筑合龙段的过程中，保持合龙处两梁端无相对位移，从而保证合龙段砼与两悬臂梁端之间不产生裂纹，并更加有利于保证线形美观。2 结构设计2.1 材料选取 劲性骨架的型钢一般选取工字钢和槽钢（槽钢需要两块并排焊接使用），其抗拉、压以及抗弯和抗剪性能比较好。本工程根据现有材料和力学分析计算，拟选取40a工字钢来实施劲性骨架。2.2 构造形式选取 劲性骨架的

6、设置方式分为内置和外置两种形式，内置是将劲性骨架作为永久性结构埋设到合龙段内，主要工艺是在最后两块悬浇段的端头预埋钢板，然后在合龙段内再将型钢焊接到钢板上；外置就是将劲性骨架设置在顶板面板上部或下部以及底板上部，其主要工艺同内置，主要是型钢采用外露焊接到反力座钢板，待混凝土强度达到设计要求后，准备实施预应力筋张拉前再解除劲性骨架约束。劲性骨架内置形式的优点是强化了合龙段梁体的强度，也不影响梁体的外观质量，缺点是梁体内钢筋密，再加上劲性骨架的设置不便于混凝土的捣鼓，容易出现空洞，且浪费材料。劲性骨架外置形式，施工方便，无论是劲性骨架的预埋、骨架的焊接、普通钢筋的放置以及混凝土的振捣，都明显优于内

7、置式。缺点是影响桥梁的外观质量。本工程劲性骨架采用的是外置形式，每处合龙段共设置4组劲性骨架，每组进行骨架由两根40a工字钢组成，两工字钢之间留有足够空隙以便工人进行与下部钢板进行焊接。施工时，首先在悬浇段最后一个浇筑段顶板顶部和底板顶部预埋分别对称预埋4块20mm厚Q235反力座钢板（图3），每块20mm厚钢板下焊接4块10mm钢板，每块20mm厚钢板穿6根20光圆钢筋并与工字钢捆绑焊接,每块10mm厚钢板穿4根20带肋钢筋，带肋钢筋与梁体钢筋形成骨架结构。2.3 设计检算 依据中跨劲性骨架计算，对边跨合龙偏安全。由于合龙段砼浇筑时选在一天中温度最低时段（凌晨24点）进行浇筑且采用的微膨胀砼

8、，则可不考虑合龙段自身砼的收缩变化，在劲性骨架锁定前将一侧主墩的滑动支座解锁、解除临时固结措施，则此时劲性骨架主要承受温度变化时梁体伸缩与滑动支座之间所产生的摩擦力。则合龙段所受的外力:Ng=FyNG?滋（当温度上升时符号为“+”，反之为“-”）Ng合龙口劲性骨架所受拉压力；NG合拢跨半跨及相连自由伸缩段梁自重，为33912kN；?滋支座摩阻系数，常温型球形钢支座取0.03；Fy预应力临时张拉束的预压力（T14,B11B14号预应力筋预张拉30%为5885kN）；计算有：Ng=5885339120.03=6902kN4868kN，由此可知梁体在升降温时均受压力，所以只要温度升高时劲性骨架满足力

9、学要求即可。劲性骨架有效长度2.7m，则根据=97.5，对应查表得折减因数=0.669=80.2MPa（查表40a工字钢A=86.110-4m2）=0.669160=107.1=80.2MPa，所以是安全的。3 合龙段施工时劲性骨架施工控制要点3.1 劲性骨架的锁定 劲性骨架锁定前，合龙段每一侧梁体应进行预压配重，重量为合龙段重量的一半，劲性骨架工字钢安装时，一端焊接后，另一端应选在凌晨1：003：00左右气温较低时焊接锁定。然后再进行临时预应力钢束张拉，预应力张拉应根据砼浇筑也选择在一天中温度最低气温段（凌晨1：003：00）进行浇筑。除了自身必须具有足够的强度和稳定性外，还应保证其与两端梁

10、体预埋件的焊接质量，以满足劲性骨架的抗剪切要求，焊接应对称、迅速地进行。3.2 体系转换 合龙段的体系转化主要通过配、换重和临时预应力束以及劲性骨架等措施，实现施工线形向成桥线形的转换。首先，边跨合龙段张拉压浆完毕后，中跨合龙段预压配重结束后，劲性骨架锁定前，及时进行体系转换。解除滑动支座的锁定和主墩的临时锚固措施，再进行劲性骨架的锁定和预应力束的临时初张拉，完成梁体的第一次体系转换。然后在中跨合龙段强度达到设计张拉强度，且在全部预应力初张拉前，解除劲性骨架的约束，完成第二次体系转换。4 结束语该桥主桥的合拢段劲性骨架的设计,满足了施工阶段和使用阶段的受力需要，全桥顺利合龙。由于本桥为非刚构连续梁，所以在进行骨架锁定的稳定性分析时没有考虑温度应力对骨架的影响，但有的连续梁施工由于工期紧，在混凝土浇筑前没有解除临时固结措施或解除支座约束，这样很可能破坏劲性骨架的稳定，影响合龙段的施工质量，有的甚至造成垫石或支座的破坏，所以施工时必须按照施工方案的施工顺序进行施工，以免造成梁体线形不顺和其他质量问题。本文比较详细地探讨了悬浇梁合龙段施工中劲性钢骨架的施工技术问题。论述了劲性骨架设置形式以及受力分析、施工方法；提出