預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的合龍關(guān)鍵技術(shù)分析

張 強(qiáng)

（上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201204）

1 工程概況

羅山路快速化改建工程北起羅山路（龍東大道/龍陽(yáng)路），南至康人路，按規(guī)劃路線呈南北走向，全長(zhǎng)7.32 km，規(guī)劃紅線寬度80 m。設(shè)計(jì)方案為“高架快速路為主結(jié)合地面快速路”形式，在跨越川楊河處布置為五幅橋梁，分別為新建雙幅羅山路主線川楊河橋，一幅東側(cè)主線匝道川楊河橋，一幅西側(cè)輔道匝道橋，一幅東側(cè)跨川楊河輔道橋。其中西側(cè)輔道匝道橋跨徑布置為61 m+70 m+61 m，寬度為22.75 m，上部結(jié)構(gòu)采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，采用掛藍(lán)懸臂施工方法。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)總體方案布置，主橋跨徑布置為61 m+70 m+61 m，邊、中跨比為0.87。采用單箱雙室截面，縱、橫兩向預(yù)應(yīng)力體系。主梁縱向共劃分為8個(gè)懸臂澆筑節(jié)段，節(jié)段長(zhǎng)度為3～4 m，節(jié)段最大混凝土重量約1863 kN。梁體采用C55混凝土，箱梁橋面板寬22.45 m，箱梁底寬為14.05 m，箱梁懸臂板寬度為4.2 m；箱梁跨中梁高2.5 m，梁高與主跨之比1/28，支點(diǎn)梁高4.5 m，梁高與主跨之比1/15.6。頂板厚0.28 m，底板厚度由0.28 m變至0.70 m。腹板厚度為0.45 m～0.75 m（見圖1、圖2）。梁高按2次拋物線變化。橋面橫坡通過橋面板斜置形成，梁底板水平。中墩支座間距5.3 m，邊墩支座間距5.5 m。

圖1 箱梁中支點(diǎn)斷面圖（單位：mm）

圖2 箱梁跨中斷面圖（單位：mm）

全橋共設(shè)置四道橫梁，主墩處橫梁高4.5 m，厚度為2.5 m；邊墩處橫梁高2.5 m，厚度為1.5 m。

縱向預(yù)應(yīng)力束包括頂板束、底板束、腹板束、合龍束及備用束五種，采用9Φs15.20和12Φs15.20群錨錨具體系，張拉控制應(yīng)力為0.75fpk。

橫向預(yù)應(yīng)力束張拉控制應(yīng)力0.75fpk，間距一般為0.5 m，在一般位置處采用3Φs15.20鋼鉸線，在中橫梁和端橫梁的局部位置處采用4Φs15.20鋼絞線，均采用單端交替張拉。

主梁施工除0＃節(jié)段在墩旁支架上澆注外，1#～8#節(jié)段采用掛籃懸臂澆注，0＃節(jié)段長(zhǎng)12 m，合龍段長(zhǎng)2.0 m，懸臂澆注梁段長(zhǎng)為3.0～4.0 m。施工掛籃及模板總重控制在900kN之內(nèi)。

3 合龍關(guān)鍵技術(shù)

3.1 合龍方案的比選

為了使橋梁的變形受力合理，連續(xù)梁的邊、中跨比值要保持合適的比例，一般為0.5～0.8之間[2]。當(dāng)邊、中跨比值過小時(shí)，邊跨支座可能出現(xiàn)負(fù)反力，支座要設(shè)計(jì)成拉壓式或施加配重的方式；當(dāng)邊、中跨比值過大，邊跨結(jié)構(gòu)的剛度就會(huì)偏小，需要張拉更多的預(yù)應(yīng)力束來(lái)彌補(bǔ)剛度的不足。

該橋由于施工期間交通組織的考慮，需設(shè)置便橋，便橋方案部分利用主橋，故跨徑布置為（61+70+61）m，邊、中跨比為0.87，除張拉更多的預(yù)應(yīng)力束外，控制主梁的應(yīng)力和撓度成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，為此，合龍段考慮三種施工方案對(duì)比計(jì)算：

方案一先邊跨合龍，張拉邊跨合龍束，然后中跨合龍，張拉中跨合龍束；方案二先邊跨合龍，張拉第一批邊跨合龍束，然后中跨合龍，張拉中跨合龍束，最后張拉第二批邊跨合龍束；方案三先中跨合龍，張拉中跨合龍束，然后再邊跨合龍，張拉邊跨合龍束。

縱向計(jì)算采用橋梁博士V3.3.0結(jié)構(gòu)分析軟件，全橋共計(jì)118個(gè)單元，119個(gè)節(jié)點(diǎn)，共劃分為33個(gè)施工階段。

為便于結(jié)果對(duì)比，三種方案采用相同的預(yù)應(yīng)力鋼束布置形式，強(qiáng)度和應(yīng)力結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)要求，僅不同施工方法的位移有差別，三種方案合龍后箱梁位移的對(duì)比如圖3所示。

圖3 合龍后箱梁位移圖

對(duì)比三種合龍方式可知，方案三變形量最小，邊跨上撓2.5 cm，中跨下?lián)? cm，方案一變形量最大，邊跨上撓4 cm，中跨下?lián)线_(dá)到4.5 cm，而方案二居于兩者中間。方案一由于體系轉(zhuǎn)換時(shí)變形量過大，另外合龍后中跨下?lián)狭窟_(dá)到4.5 cm，將直接導(dǎo)致成橋線形不柔順，后期運(yùn)營(yíng)時(shí)可能有撓度加大的趨勢(shì)，故不予采用。如果采用方案三，盡管施工期間的撓度較小，但因?yàn)椴捎孟戎锌绾筮吙绲暮淆埛绞?，由于兩個(gè)邊跨合龍段施工的不同步，會(huì)引起次效應(yīng)和受力的不明確，增加了合龍的難度，故也不采用。推薦采用方案二，即先邊跨后中跨的合龍方式，分批張拉合龍鋼束，其突出優(yōu)點(diǎn)是不改變傳統(tǒng)的先邊后中的合龍方式，受力明確，其措施簡(jiǎn)單易行，安全可靠。

圖4～圖6為方案二中，各施工過程體系轉(zhuǎn)換后的位移圖。

圖4 張拉第一批邊跨合龍束后位移圖

圖5 張拉中跨合龍束后位移圖

圖6 張拉第二批邊跨合龍束后位移圖

合龍后中跨有1.4 cm的下?lián)狭?，可通過施工中預(yù)拋高來(lái)調(diào)節(jié)，最終達(dá)到合理線形。

3.2 施工配重

連續(xù)梁在合龍之前為雙懸臂結(jié)構(gòu)，合龍后轉(zhuǎn)化為連續(xù)結(jié)構(gòu)，為保持體系轉(zhuǎn)化過程中整個(gè)梁體受力變形協(xié)調(diào)一致，減少不利因素對(duì)合龍段混凝土強(qiáng)度的影響，需設(shè)置配重。

該橋邊、中跨合龍段長(zhǎng)均為2 m，在澆注合龍段混凝土前，在懸臂端設(shè)置水箱注水調(diào)整施工荷載，水箱注水后重量設(shè)為50%合龍段混凝土重，并隨著澆注采用不斷放水的方法來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以保證合龍施工過程中荷載的平衡。

3.3 鎖定裝置

合龍口鎖定主要是克服梁體溫差變化產(chǎn)生的軸向力和合龍段混凝土作用下產(chǎn)生的彎矩。梁體降溫時(shí)，混凝土發(fā)生收縮變形，對(duì)合龍產(chǎn)生拉力，由此確定預(yù)應(yīng)力的張拉力；梁體升溫時(shí)，混凝土發(fā)生膨脹，對(duì)合龍后產(chǎn)生壓力，由此確定剛性支撐的斷面。

臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)不宜安裝得太早，在澆灌混凝土之前幾天安裝上臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)。同時(shí)勁性支撐須在配重完畢后方能安裝。這樣做的好處有：

（1）抵消懸臂的預(yù)拋高，否則，易造成橋梁線性不柔順；

（2）防止勁性支撐受過大剪應(yīng)力。

根據(jù)該橋的特點(diǎn)，中跨合龍段臨時(shí)鎖定采用設(shè)置外側(cè)勁性骨架和張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的方式，在合龍段兩端截面設(shè)鋼支撐，并在頂、底板上分別張拉兩根鋼束作為臨時(shí)索，以索定梁體，拆除中墩墩頂支撐（即臨時(shí)支座），并解除活動(dòng)支座的臨時(shí)縱向約束。

4 結(jié)語(yǔ)

掛藍(lán)懸臂施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的合龍是施工中關(guān)鍵工序，通過對(duì)該橋合龍段關(guān)鍵技術(shù)的分析可以得出如下結(jié)論：

（1）不同的合龍順序?qū)蛄旱暮淆堄兄匾绊?，針?duì)不同結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，選用合理的合龍順序會(huì)使橋梁的受力更加合理。

（2）采用相同的合龍順序、不同的預(yù)應(yīng)力張拉順序也會(huì)導(dǎo)致成橋線形的變化。

（3）采用施工配重和適當(dāng)?shù)逆i定裝置會(huì)使合龍進(jìn)行得更加順利。

[1]JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].