多跨連續梁橋合龍方案研究

黎圓圓

(貴州路橋集團有限公司)

0 引言

采用懸臂澆筑法施工的大跨度預應力混凝土連續梁橋，立模標高是確定成橋線型的關鍵。施工立模標高的確定與實際施工過程密切相關，尤其是合龍方案對成橋累計位移和結構成橋內力的影響更大。合龍段施工后，橋體即發生體系轉換，應力將發生重分布，且是不可恢復的。因此，多次體系轉變的情況下，一方面在為了保證較好的線形及較合理的成橋內力，要求合龍方案在體系中盡可能保證橋梁產生較小的次內力和橋梁變形，另一方面為保證橋梁施工進度，合龍方案盡可能能做到施工靈活，多合龍同時進行施工。

1 工程概況

大橋為一座9跨連續梁，橋梁跨徑布置為(59.7+7×100+59.7)m。主梁采用單箱單室變截面預應力箱梁，橋墩處梁高6 m、跨中及梁端梁高2.5 m，梁高從0#塊向跨中49 m范圍內按照1.6次拋物線變化。其支座布置為6號墩為固定支座，其余均為縱向可活動支座。

2 兩種合龍方案

2.1 合龍方案一

(1)邊跨合龍，張拉合龍段預應力束，拆除邊跨滿堂支架及合龍吊架，合龍完成后暫不拆除支座臨時支撐;

(2)合龍第2跨、第8跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，并拆除3號墩、10號墩支座臨時支撐;

(3)合龍第3跨、第7跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，拆除4號墩、9號墩支座臨時支撐;

(4)合龍第4跨、第6跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，拆除5號墩、8號墩支座臨時支撐;

(5)合龍第5跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍段吊架，拆除6號墩和7號墩支座臨時支撐，全橋合龍完成。

2.2 合龍方案二

(1)合龍第2跨、第4跨、第6跨和第8跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，合龍完成后暫不拆除支座臨時支撐;

(2)合龍邊跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，并拆除3號墩、10號墩支座臨時支撐;

(3)合龍第3跨、第7跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍吊架，拆除4號墩、5號墩、8號墩和9號墩支座臨時支撐;

(4)合龍第5跨，張拉合龍段預應力束，拆除合龍段吊架，拆除6號墩和7號墩支座臨時支撐，全橋合龍完成。

3 兩種合龍方案分析評估

3.1 合龍方案一計算結果分析

按照方案一的合龍順序，綜合考慮施工荷載、混凝土收縮、徐變及體系轉換，通過仿真分析計算了大橋成橋狀態下的施工豎向位移及成橋內力。由計算結果可知，按方案一的合龍順序施工，T構梁在一側合龍，另一側未合龍的狀態下，由于體系轉換的影響，未合龍側的懸臂梁將出現下撓現象，造成合龍段3、4、6、7兩側的施工位移有一定的差別，合龍兩側的豎向位移差分別為 10.2 mm、14.8 mm、17.3 mm、14.5 mm;成橋各跨主梁的恒載彎矩及軸力基本均勻，3#墩、10#墩頂處恒載內力相對略大;成橋后主梁上、下緣應力均為壓應力，最大應力值為-10.4 MPa。

圖1 成橋后主梁豎向施工位移圖

3.2 合龍方案二計算結果分析

按照方案二的合龍順序，綜合考慮施工荷載、混凝土收縮、徐變及體系轉換，通過仿真分析計算了大橋成橋狀態下的施工豎向位移及成橋內力。由計算結果可知，按方案二的合龍順序施工，T構梁在一側合龍，另一側未合龍的狀態下，由于體系轉換的影響，未合龍側的懸臂梁將出現下撓現象，造成合龍段3、7兩側的施工位移有一定的差別，合龍兩側的豎向位移差分別為36.4 mm、41.4 mm;成橋各跨主梁的恒載彎矩及軸力分布3#墩、10#墩處最大，5#墩頂、8#墩頂處次之，其它墩頂處恒載內力較為均勻;成橋后主梁上、下緣應力均為壓應力，最大應力值為-10.8 MPa。

3.3 兩種合龍方案對比評估

根據兩種合龍方案計算結果，對兩種合龍方案對施工進度、施工線形控制及成橋恒載應力的影響，對兩種合龍方案進行對比評估。兩合龍方案對比結果見表1、表2。由對比結果可知:

(1)兩種合龍方案，體系轉換過程中，對主梁成橋恒載應力影響較小，最大相差不超出1 MPa;

(2)兩種合龍方案，由于體系轉換時間和順序不同，兩方案的施工累計位移差異較大，兩者最大上拱值相差22 mm;

(3)由于橋梁施工過程中邊界條件模擬與實際情況存在一定差異，合龍方案較大的體系轉換位移將給施工線形控制造成一定的困難，方案一計算合龍段兩側施工累位移相差不大，合龍口兩側高差較易控制，方案二合龍段兩側施工累位移相差略大，合龍口兩側高差控制難度相對較大;

(4)從合龍順序對施工進度控制考慮，方案一的邊跨向跨中對稱合龍順序分為5個批次完成合龍，對施工進度影響較大，而方案二的合龍方案較為靈活多變，各跨合龍互不影響，并可加快第2跨、第8跨的合龍進度，以保證邊跨合龍進度提前，從而大幅度縮短工期。

表1 成橋后主梁合龍段兩側豎向施工位移 mm

表2 成橋狀態下主梁合龍段及墩頂處的上、下緣應力 MPa

4 結語

(1)不同的合龍方案對大橋施工過程的線形、內力影響均有所不同，尤其是對主梁施工累積位移影響差異更為顯著;

(2)文中所列的兩種合龍方案對大橋成橋恒載應力影響均較小，但對主梁施工累積位移影響較大，尤其是方案二合龍口兩側的施工累積位移相差較大，施工控制過程應加強線形控制，保證合龍口兩側高差符合相關要求;

(3)由于橋梁施工過程中邊界條件模擬與實際情況存在一定差異，合龍方案較大的體系轉換位移將給施工線形控制造成一定的困難，從線形控制角度應盡量選擇體系轉變后合龍段兩側位移相等或相差不大的合龍方案，避免因邊界條件模擬的精確度影響合龍口兩側的高差;

(4)不同的合龍方案對施工進度的控制程亦不同，對于多跨連續梁合龍，先將相鄰兩個“T”進行跨中合龍后形成“”后，再由兩岸逐個“”依次合攏的合龍方案，施工實施較為靈活，能較好地加快施工進度;

(5)本文僅對上述兩種合龍方案進行了對比評估，對于多跨連續梁合龍方案和體系轉換順序可選擇性較大，需綜合考慮方案對線形控制、恒載內力及施工進度的影響，選取為合理的合龍方式。