三跨連續梁施工合龍順序及臨時固結解除對內力和線形的影響分析

鄒學淵

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

[定稿日期]2017-08-31

1 橋梁概況

滬昆鐵路客運專線 (48+80+48) m預應力混凝土雙線連續梁，主梁梁體采用C50混凝土，為單箱單室、變高度、變截面結構。豎直腹板，箱梁頂寬12.6 m，底寬6.7 m，中支座處梁高為6.65 m，中跨跨中9 m直線段及邊跨13.25 m直線段梁高3.85 m，梁底下緣按二次拋物線變化。梁體采用三向預應力體系。

該連續梁設計采用對稱懸臂澆筑的施工方法，施工合龍順序為先邊跨后中跨，中墩臨時固結在邊跨合龍束張拉一部分后解除。由于邊墩施工較晚，中墩臨時固結采用鋼筋混凝土結構鑿除時間較長，結合架梁工期等綜合因素，考慮對原設計合龍順序或解除臨時固結的階段進行調整，以縮短施工工期。

2 分析方法及分析方案

2.1 分析方法

該三跨連續梁采用有限元計算軟件Midas Civil進行施工階段分析計算，主梁采用梁單元模擬，永久支座采用彈性連接和一般支承模擬，邊跨現澆支架采用單向受壓支座模擬，臨時固結采用一般支承模擬，施工階段考慮自重、預應力、掛籃等荷載。全橋共有70 個單元， 71 個節點，全橋計算模型如圖1～圖3所示。

圖1 Midas Civil全橋模型

圖2 全橋預應力布置

圖3 施工階段荷載示意

2.2 幾種分析方案

根據不同合龍順序、不同臨時固結解除階段，考慮以下五種方案進行計算分析對比。

方案①：先邊跨合龍后中跨合龍，中墩臨時固結在邊跨合龍束張拉一部分后解除。

方案②：先邊跨合龍后中跨合龍，中墩臨時固結在邊跨合龍束全部張拉后解除。

方案③：先邊跨合龍后中跨合龍，中墩臨時固結在全部合龍并張拉完成后解除。

方案④：先中跨合龍后邊跨合龍，中墩臨時固結在中跨合龍束張拉后解除。

方案⑤：先中跨合龍后邊跨合龍，中墩臨時固結在全部合龍并張拉完成后解除。

由于連續梁橋施工主要是控制成橋后的受力狀態和成橋線形符合設計要求，對以上五種不同方案分別進行計算分析，主要查看主梁全部合龍并張拉完成后(即成橋后)的主梁截面應力和主梁豎向位移。

3 不同方案下的分析結果

3.1 主梁截面應力

經計算，各種方案下，施工階段主梁應力指標均滿足規范要求。主梁全部合龍并張拉完成后，截面上下緣應力方案如表1所示。

表1 各種方案下主梁合龍完成后截面應力 MPa

注：表中負值表示壓應力。

各種方案下，主梁截面上、下緣應力對比見圖4、圖5。

圖4 主梁截面上緣壓應力對比(單位:MPa)

圖5 主梁截面下緣壓應力對比(單位:MPa)

由上述結果可知，主梁全部合龍并張拉完成后，截面應力結果為：

(1)方案②和方案①主梁截面上下緣應力基本一致。

(2)方案③和方案⑤主梁截面上下緣應力基本一致。上緣壓應力較方案①大，最大差值出現在中跨，差值為1.2 MPa，偏差為28 %；下緣應力較方案①小，最大差值出現在中跨，差值為2.4 MPa，偏差為21 %。

(3)方案④，主梁截面上緣壓應力較方案①大，最大差值出現在中跨，差值為3.5 MPa，偏差為83 %，且壓應力儲備較少；下緣應力較方案①小，最大差值出現在中跨，差值為3.7 MPa，偏差為32 %。

僅從主梁截面上下緣應力看，方案②最符合原設計的受力狀態，可以采用；方案③和方案⑤較符合原設計的受力狀態，可以采用；方案④偏差較大，不建議采用。

3.2 主梁豎向位移

各種方案下，主梁全部合龍并張拉完成后，主梁豎向位移如表2所示。

表2 各種方案下主梁合龍完成后豎向位移 mm

注：表中負值表示位移向下，正值表示位移向上。

由表2可知，方案④較其他方案位移偏差很大，不予比較。其他各種方案下，主梁合龍后豎向位移對比見圖6。

圖6 主梁合龍后豎向位移對比(單位:mm)

由上述結果可知，主梁全部合龍并張拉完成后，豎向位移對比為：

(1)方案②和方案①主梁豎向位移基本一致。

(2)方案③和方案⑤主梁豎向位移基本一致。邊跨主梁上拱值比方案①小，最大差值為3.6 mm；中跨主梁上拱值比方案①大，最大差值為17.9 mm。

(3)方案④，邊中跨主梁豎向位移均比方案①相差很大。

僅從主梁豎向位移結果看，方案②最符合原設計的線形狀態，可以采用；方案③和方案⑤較與原設計的線形狀態有偏差，且中跨偏差較大，需要進一步研究是否可以采用；方案④偏差大，不建議采用。

連續梁施工中，主梁成橋階段的豎向位移直接影響節段懸臂澆筑時的立模標高，從計算結果看，方案③和方案⑤對主梁的立模標高影響較大。如果采用該兩種方案，需要在主梁開始施工前就確定方案，以便對各節段懸臂施工時的立模標高進行調整。

4 結 論

以滬昆客專(48+80+48) m連續梁為例，通過對三跨連續梁不同合龍順序和臨時固結解除階段主梁截面應力狀態和豎向位移的計算結果進行對比分析，可得出以下結論：

(1)先邊跨后中跨合龍，中墩臨時固結可在邊跨合龍束全部張拉完成后才解除，成橋內力狀態和線形均與設計相符；

(2)如果臨時固結在成橋后才解除，先邊跨后中跨合龍、或先中跨后邊跨合龍兩種方案的成橋內力狀態和線形一致，但線形與設計有偏差，這種線形偏差對高鐵橋梁的影響是不可忽略的；另外，成橋后才解除臨時固結，由于溫度等產生的主梁次應力，可能對臨時固結的墩身和主梁產生不利影響。

(3)先中跨后邊跨合龍，中跨合龍束張拉完成后解除中墩臨時固結的方案，成橋后內力狀態和線形均與設計偏差大，該方案不合理。

經對比分析，滬昆客專(48+80+48) m三跨連續梁采用先邊跨后中跨合龍，中墩臨時固結可在邊跨合龍束全部張拉完成后解除的方案，成橋內力狀態和線形均滿足設計要求，現該連續梁運營情況良好。上述分析結果可為同類三跨連續梁的施工提供參考。

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