大跨度連續梁橋設計與施工控制

楊 鑫

(1.北京交通大學土建學院;2.沈陽鐵道勘察設計院有限公司)

0 前 言

隨著我國交通事業的快速發展，大跨度預應力混凝土連續梁橋因其優越的結構體系近些年來得到迅速發展，在鐵路、公路和市政橋梁工程中得到廣泛應用。大跨度預應力混凝土連續梁橋廣泛采用懸臂澆注方法施工。橋梁施工體系轉換次數多，結構在施工期內會產生復雜的內力與位移變化。為確保施工質量與安全，設計與施工要求高度協調，對橋梁進行施工過程中的仿真模擬分析，并對橋梁的線形和內力進行分析，確保成橋時橋梁的線形和內力符合設計要求。

1 工程背景

沈陽四環跨沈西編組站特大橋主橋為56 m +92 m +92 m+92 m +56 m 變截面預應力混凝土連續箱梁，采用懸臂現澆法施工。箱梁采用C50混凝土，采用單箱單室斷面。箱梁頂寬13.1 m，底寬為8.1 m，兩側懸臂翼緣板寬2.5 m，根部梁高5.8 m，跨中及邊跨梁高2.9 m，梁高按圓曲線變化。箱梁采用三向預應力體系。

2 計算模型

采用Midas/Civi 空間梁單元建立結構仿真分析模型，按照箱梁截面變化及施工節段情況，全橋共劃分138 個梁單元，139 個節點。4 個主墩墩頂合攏前設置臨時固定支座成為靜定T 構，合攏后12 號墩頂為固定支座，10 號、11 號、13號、14 號墩為活動鉸支座。

3 靜力分析

依據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62－2004)，按照全預應力結構對橋梁施工階段及運營階段的受力情況進行了詳細計算，配置了縱向預應力束。根據斜截面強度及箱形截面的環框受力分析和計算，腹板配置了豎向預應力束，橋面板配置了橫向預應力，并合理的配置了梁體的普通鋼筋。箱梁的主要設計指標見表1。

表1 箱梁的主要設計指標

4 施工控制

4.1 立模標高的確定

立模高程一般設置一定的預拱度，以抵消施工中產生的各種(豎向撓度)。其計算公式為

Hlmi=Hsji+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i+fgl

式中:Hlmi為i 階段立模標高;Hsji為i 階段設計標高;∑f1i為由本階段及后續施工階段梁段自重在階段產生的撓度總和;∑f2i為由張拉本階段及后續施工階預應力在階段引起的撓度;f3i為混凝土收縮、徐變在i 階段引起的撓度;f4i為施工臨時荷載在i 階段引起的撓度;f5i為取使用荷載在i 階段引起的撓度的50%;fgl為支架變形值。

4.2 預拱度的計算

成橋狀態設計線形為考慮3年收縮徐變后的成橋線形，掛籃變形產生的撓度通過掛籃加載試驗來獲得。根據上述計算公式和監控分析，可以計算出各梁段的預拱度(相對設計高程)，如圖1 所示。

圖1 預拱度計算值

4.3 應力監測

在節段混凝土澆筑過程中，對主梁應力實時監控，確保工程的施工質量及結構安全。以左幅19 號塊截面應力測試結果為例，見表2。

各主梁段應力實測值與與理論值基本相符，除個別點外差值均在15%以內，滿足施工監控的一般要求。

表2 19 號塊截面頂底板實測應力與理論計算值比較

續表2

5 動力分析

利用Midas/Civi 對該橋進行空間動力特性分析，計算出理論值與該橋的脈動試驗的各階理論頻率與振型的實測值進行對比，見表3。該箱梁一階豎向振動實測頻率與理論頻率的比值為1.258，說明該橋箱梁整體性及剛度較好，結構的阻尼比在正常范圍內。

表3 實測各階頻率與理論計算頻率對比

6 結 語

(1)實測結果與理論數據吻合良好，各施工階段應力、變形滿足施工控制要求，成橋主梁標高實測值與計算值基本吻合，各階段截面實測應力與計算應力偏差較小，且變化規律與計算相吻合。成橋線形及結構內力滿足設計及規范要求，達到了施工控制的目的。

(2)該橋竣工后，經現場靜動載實驗，各項指標與設計數據基本吻合。目前沈陽四環路已全線通車，該橋運營情況良好。

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