高速铁路桥135m跨连续梁合龙施工

高速铁路桥135m跨连续梁合龙施工刘学明（中铁人桥局集团二公司，江苏南京210015）摘要：介绍人跨度高速铁路桥连续梁的合龙方案、合龙结构受力计算及施工要点。关键词：高速铁路连续梁合龙方案监控前言合龙是连续梁桥施工的关键工序，合龙时主梁由双悬臂的“T”构状态转为连续结构，如何保证合龙段在碗自重、温度变化、施工荷载作用下的施工质量是合龙成功与否的关键。人跨度高速铁路梁有截面高、梁重、荷载人等特点，本文结合沪杭客专跨横潦泾135m跨连续梁桥的合龙施工实践，介绍高速铁路桥悬浇梁的合龙方案、相关技术参数的计算及施工要点。1概述沪杭铁路客运专线采用连续梁桥方式跨越黄浦江上游的横潦泾，连续梁桥共5墩4跨，墩号119#~123#号，里程DK35+287~DK35+709,跨径布置为（75+135+135+75）m,全长421.5m。图1：桥式图图2：合龙段截而上部结构为单箱单室预应力钢筋混凝土连续梁，梁顶面宽度12m，底板宽7m。0#块高10m,现浇支架在悬浇时起支撑及稳定作用，主墩每侧设11个悬浇节段，贝雷桁架挂篮悬浇°119#（北斥）、123#（南岸）墩设边跨现浇直线段，长度725m。全桥共有4个合龙段，边跨、中跨各2个，长度均为2m,梁高5.83m。单个边跨合龙段配纵向预应力22束，中跨合龙段设置了中隔墙，配纵向预应力48束。2合龙特点和原则合龙是连续梁体系转换的重要环节，施工中需面对两个主要问题：新浇合龙混凝土的硕化收缩及温降收缩，会影响合龙磴与两悬臂梁端的连接：温升膨胀会使新浇混凝土过早承压，对其后期性能有影响。因而如何保证新浇合龙混凝土质量是关键，设计时尽可能缩短合龙段长度以减少混凝土收缩量,施工中为防止新浇混凝土过早承压及温降开裂，普遍做法是调查近期当地的温度规律，推算合龙温差范I韦I，计算合龙结构受力，在合龙段内埋设劲性骨架并张拉临时预应力束，使合龙跨进行临时约束锁定。合龙施工应结合人桥特点，满足受力、线形和误差要求。在悬浇过程中3个主墩“T”构各自独立，梁体处于负弯矩受力状态，随着边跨、中跨顺序合龙，梁体也依次处于不同结构的受力状态，直至成桥完成体系转换。本桥合龙有如下特点：本桥属人跨度的高速铁路连续梁桥，梁体刚度较人，主墩采用现浇支架承托固结，要求2个边跨分次合龙，2个中跨对称同时合龙，梁重锁定力量人，锁定和解除工序复杂。合龙方案制定遵循如卞原则：按设计及监控方案要求，先边跨合龙，后中跨合龙；按支座安装时的预偏量设置要求，在14±4°C合龙；合龙时梁体的受力结构应为明确的静定体系；满足设计及规范要求。3边跨合龙通过边跨合龙，将2个边孔变成“口”形的简支结构，合龙时主墩固定，边跨直线段活动。当北侧边跨合龙时，120#墩支座固定，锁定北边跨合龙段，解除119#墩的支座和支架锁定，变为活动墩。南边跨合龙方案类似。3.1直线段现浇支架滑动机构设置直线段的现浇支架下部为自墩顶向上设置的钢管支架，其上布置贝雷桁架作为承载梁，为使得在边跨合龙时直线段能够纵桥向水平微量滑移，在贝雷桁架卞的分配梁与钢管柱间设置了滑动机构,如下图：图3：直线段现浇支架图4：支架滑移装置119#、123#墩直线段锁定和解除的主要机构为钢管柱顶4个支点、墩顶模板支撑及活动支座锁定。在4根钢管柱顶的分配梁下设不锈钢板-四氟板滑动层，可锁定，解除后即为活动层。解除锁定时，须拆除墩顶模板支撑并解除支座上下摆锁定。3.2边跨合龙受力分析新浇注的合龙段混凝土在硬化过程中产生收缩，而且在硬化初期的收缩量远比后期的人，在边跨合龙前将合龙跨两端支座进行临时锁定，限制上下板的相对移动，在合龙段布置劲性支撑架，并张拉临时预应力束，再解除支座锁定，选择在悬臂梁内温度最低时浇注合龙段混凝土，劲性支撑架结构需根据受力计算设计。以北边跨119和120#墩为例，首先假定北边跨合龙段两侧的119号、120号墩支座都是固结约束的，墩身无位移，计算图式如下：119 12031U6KSO51 LuF NI IN--一I O图5：边跨结构图6：边跨合龙温度应力计算图示计算基本参数：支座滑动摩阻系数：f=0.3；钢一一四氟板滑动摩阻系数：f=0.08（当压应力V7MPa时）;钢筋磴线性膨胀系数:ixw6rc碗弹性模量：3.6X10Wa(各截面加权计算值)。N_皿儿Lhl|L9I"2巧如1乔7础心2式中：N—一梁体因温度变化时所受的轴向力；a§、ah-—分别为钢和混凝土的线膨胀系数：L、加、5、Lg一一分别为合龙跨度、两悬臂浇筑段长度、合龙I】钢支撑长度；Eg、Eh-—分别为钢和混凝土的弹性模量：根据计算，当119#"20#墩锁定时N=2248At(kN)由此可见，当昼夜温差至10°C时，在合龙段处可产生22481的轴向力，即当两端固结约束时，其温度影响轴向力很人，一般在边跨合龙段锁定后，需要立即释放119号墩直线段端的支座固结约束，使其能纵向自由滑动，此时合龙「1刚性支撑所受轴向力为：当升温时N=Ny+QF式中：N—一合龙II刚性支撑所受压力；Ny—一预应力临时张拉束提供的预压力；Q一一边跨直线段梁的自重；f一一直线段梁自由滑动时的摩阻系数：当降温时N=Ny-Qf实际合龙时，可根据气候情况及合龙前的梁温测试数据，预估合龙II锁定后至新灌混凝土达到足够强度前可能产生的降温值At，然后依At求得梁降温时所产生的温度应力，并依此来求得所需预应力临时束的张拉力，从而选定合龙II刚性支撑截面。根据边跨合龙设计，在合龙时，需张拉临时预应力索2T15(19束)、2B0(19束)至500MPa,则Ny=5320(kN),边跨梁重按5363kN计，支座、四氟板摩阻均按008计，则Qf=430(kN)N=Ny土Qf=5320±430(kN)3.3边跨合龙劲性骨架设置在边跨合龙段设置劲性支撑架，用于承受预应力的产生的轴向力，拟选用2[32a槽钢梁4组，其承载力为[N]=7508(kN)>N,满足受力要求。图7：合龙段支撑架立而布置图8：支撑架结构4中跨合龙2个中跨采用1次同时合龙方式，将2个边孔的“口”形和中间121#墩的“T”形形成4孔连续的成桥结构。当中跨合龙时，121#墩支座固定，锁定北中跨合龙段，解除120#墩锁定变为活动墩:锁定南中跨合龙段，解除1U#墩锁定变为活动墩。TOC\o"1-5"\h\zN N—1 □ D : ■—119 120 121 122 123图9:中跨合龙计算图示121#墩固定，其余墩均为活动，合龙段的受力为温度变化时两侧梁的自由滑动摩阻力。中跨合龙段的受力计算与边跨合龙模式相同，即N=Ny土Qf根据中跨合龙设计，在合龙时，需张拉临时预应力索2T14(19束)、2DO(15束)至5OOMPa,则：Ny=4760(kN)边跨+1/2次边跨梁重按87773kN计，支座滑动摩阻按0.03计，则Qf=2633(kN)N=Ny±Qf=4760±2633(kN)在边跨合龙段设置劲性支撑架，用于承受预应力的产生的轴向力，拟选用2[32a槽钢梁4组，其承载力为[N]=7508(kN)>N,满足受力要求。5测量及监控合龙段施工过程中，挠度控制极为重要，影响挠度的因素很多，主要有挂篮的变形、梁段自重、预施应力人小、施工荷载、结构体系转换、碗收缩徐变、口照温度变化等，因此，在施工中高程与中线有可能偏离预先设计值，引起相邻悬臂段悬臂端错位，若强迫合龙，将改变原设计结构的受力状态；若误差过人，则无法正常合龙。在施工中必须对挠度进行精确的计算和严格的控制。箱梁悬浇段的各节段立模标高可采用下式确定：H严H°+£+(H%在施工中加强挠度观测，主要在：碗浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后进行观测，并根据观测结果及时调整模板标高，有效避免了误差累积，确保使全桥线形顺畅。合龙施工应保证连续梁的理论轴线、高程的精度，及时调整偏差值，高程控制以二等水准高程控制测量标准为控制网，箱梁浇筑以三等水准高程精度控制联测，选用偶然误差不人于1mni/km的精密仪器测量。施工期间应连测5天每口凌晨5：037：00的合龙端标高，通过监控计算来拟定压重后梁端标高并预计另一端合龙段的标高。若梁块两端标高有出入，可通过适当压重调整后锁定。6实施情况及分析项目通过对连续梁合龙段各工况的分析与计算，顺利实现了边跨及中跨合龙，合龙期间温度范围为11~22°C,合龙段高差+4mm,—3mm,中线偏移5mni,小结如下：许多类似桥型的合龙资料表明，在合龙段混凝土浇筑完成后，当温度上升时，宜采用支座约束锁定(将支座上、下板采用钢板固结)，在梁体温度开始下降前拆除，以给合龙段混凝土施压，而就高速铁路连续梁桥而言，由于梁截面人，一般合龙段锁定力较人，升温在合龙混凝土上增加的压力比值不大，可不进行支座约束锁定。是否在合龙段两侧压重，与合龙段混凝土的浇筑时间有关，如果能在混凝土重塑时间内完成浇筑，可不进行压重设计，对合龙段混凝土质量影响不人。但一般情况下，若不采取平衡配重措施，梁部线形不能按要求控制，且有可能出现合龙段混凝土与悬臂连续处出现裂缝。当合龙段第二次经历梁体温度上升时，此时合龙段混凝土已经具备一定的抗压能力(约20MPa),合龙段内支撑钢架内力很人，需在气温卞降时张拉部分钢束，然后给支撑钢架卸载。合龙段施工前,需要掌握口气温变化规律、外界温度与梁体温度的对比关系，设计早强、较小水灰比的混凝土配合比。经监控单位验证，跨横潦泾连续梁桥混凝土强度、断面抗裂性、刚度及线形均满足设计要求。结语跨横潦泾连续梁桥，由于其工期紧，深水基础施工难度人，连续梁跨度人，技术要求高，是沪杭客专四人控制性工程之一，其合龙施工的控制是连续箱梁施工质量中非常重要的一环，通过有效组织和管理，桥梁线型达到了预定的效呆，其施工实践为今后高速铁路桥梁的合龙施工积累了可借鉴的技术、管理经验。