大跨度連續梁橋施工監控關鍵技術研究

陳 震

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

作為交通控制網必不可少的一部分，無論是何種用途的橋梁，較多采用的形式為連續梁橋。連續梁橋在懸臂施工過程中，隨著工序變化，橋梁結構內力以及線形也在不斷變化，因此，為確保工程順利進行，對其進行施工監控非常必要。

1 工程概況

某預應力混凝土連續箱梁分為（2×48 m）+80 m 的3 跨布置，雙幅橋面總寬33.80 m。鑒于橋梁所處位置的特殊性，選取懸臂施工的方法進行箱梁施工，單箱雙室直腹板箱形的上部結構、下部結構采取的橋墩類型為實體橋墩和柱式墩，均采用嵌巖樁作為樁基。結合橋梁構造形式等，采用Midas/civil 軟件進行建模，所得模型如圖1 所示。

圖1 連續箱梁有限元模型

2 合龍方案優化研究

對于大跨度的連續梁橋而言，采用懸臂施工技術中最重要的施工步驟是橋梁的合龍，該階段的施工必須滿足兩方面要求，既線形及應力。合龍施工的過程是橋梁從靜定結構轉換體系成為超靜定結構的過程，并且隨著不斷增加的合龍跨數，結構將會有不斷變化的超靜定次數形成，在此過程中，橋梁不斷發生內力重分布導致次應力的產生。此外，橋梁混凝土在懸臂段的收縮徐變將會受到合龍順序的影響，因此，連續梁橋的合龍不僅影響到成橋兩方面內容，更對橋梁的壽命有較大影響。因此，本文將針對不同合龍順序對橋梁的影響進行研究分析。

為對不同合龍順序對橋梁的影響進行分析，共設置4 個方案。方案一：邊跨向中跨合龍；方案二：中跨向邊跨合龍；方案三：全橋多跨同時合龍；方案四：邊跨向另一邊逐跨合龍。

方案一：由于該種方案合龍時的施工順序，既保持結構體系一端固定一段自由，可防止因臨時固結張拉的合龍鋼束時導致的施工及溫度次應力。合龍施工從2 個工作面同時進行，可以縮短工期，但橋墩合龍某一步驟的卡頓將會導致整個橋梁工程受到影響。

方案二：因為是兩邊同時進行，施工速度較快，但合龍過程中如果有較大的溫差，將導致結構次應力的產生，且其值也會較大。

方案三：該種方案可避免多次結構內力變化發生，使結構內力較為均勻的變化，且由于同時施工的合龍段較多，可縮短工期。但由于該結構需同時投入較多的機器設備以及勞動力，不利于成本控制。

方案四：該方案施工較為方便，資金投入較少，結構具有較強的穩定性。但由于合龍段僅有一個在施工，因此施工工期較長，若某一橋墩施工受阻將會導致整個橋梁施工工期受到影響。

3 不同合龍順序分析結果

3.1 不同合龍順序對主梁撓度的影響

（1）成橋狀態主橋撓度（表1）。從表1 可看出，前3 個方案在成橋狀態下均在8#、15#節點有最大下撓值出現，分別為：-16.61 mm，-49.39 mm，-17.20 mm。方案四在成橋狀態下在30#節點處有最大下撓值出現，為-35.88 mm。對比數據顯示，在成橋狀態下，與方案二和方案四相比，方案一和方案三更有優勢。

表1 成橋狀態下主梁關鍵截面撓度值 mm

（2）10 年收縮徐變主梁撓度（圖2）。從圖2 可以看出，前3 個方案在基本完成混凝土的收縮徐變后均在6#，60#節點出現下撓的最大值，分別為：-17.67 mm，-54.44 mm，-18.18 mm。而方案四則在成橋10 年在30#節點處出現下撓最大值，為-84.20 mm。通過對比數據可知，對于基礎完成了混凝土收縮徐變之后的撓度變化而言，與方案二和方案四相比，方案一和方案三更具優勢。

圖2 10 年收縮徐變主梁撓度

3.2 不同合龍順序主梁應力分析

（1）成橋狀態下主梁應力（圖3、圖4）。從圖3 可知，前3 個方案在成橋狀態下均在21#截面處出現最大應力，其值分別為：-9.30 MPa，-9.07 MPa，-9.50 MPa；而方案四在成橋狀態下在51#截面處出現了最大的應力值，為-9.25 MPa。成橋狀態下上緣應力有最大差值的為方案二和四，相差0.42 MPa，因此，對于主梁的上緣應力而言，四種方案之間的差值小于4.5%。

從圖4 可知，前3 個方案在成橋狀態下均在37#截面處出現最大應力值，分別為-9.66 MPa，-10.6 MPa，-9.20 MPa；而方案四則在10#截面處出現最大應力，其值為-11.5 MPa。其中下緣應力差值最小的是方案一和方案三，差值為0.45 MPa，并且方案一和方案三有著一致的主梁下緣應力變化值。因此，主梁的下緣應力在成橋下的狀態，與方案二和方案四相比，方案一和方案三更有利。

圖3 成橋狀態下主梁上緣應力

（2）10 年收縮徐變主梁應力（圖5、圖6）。從圖5 可知，在基本完成了混凝土收縮徐變的情況下，前3 個方案均在21#截面處產生了最大的上緣應力，其值分別為：-8.80 MPa，-8.51 MPa，-8.85 MPa。而方案四在10 年收縮徐變后則是在51#截面處有最大上緣應力產生，為-8.69 MPa，且有拉應力出現在16#、46#截面，拉應力值分別為0.41 MPa 和2.6 MPa。對比前3 個方案可知，上緣應力有較大差值的是方案二和方案三，差值為0.31 MPa，3 個方案存在有3.5%的上緣應力差值。可見，在基本完成混凝土收縮徐變的情況下，與方案四相比，前3 個方案更加有利。

圖4 成橋狀態下主梁下緣應力

從圖6 可知，前3 個方案在基本完成混凝土收縮徐變的情況下均在37#截面處出現了下緣最大應力，其值分別為：-9.0 MPa，-9.74 MPa，-8.59 MPa；而方案四則在基本完成混凝土的收縮徐變后則是在9#截面處有最大下緣應力產生，為-14.7 MPa，且有拉應力出現在23#～36#截面，其中最大的為30#截面，拉應力值為4.55 MPa。在4 個合龍方案中，下緣應力相差最小的是方案一和方案三，差值為0.31 MPa，且方案一和方案三具有一致的下緣應力變化值，因此在成橋狀態下，方案二和方案四的下緣應力狀態更有利。

圖5 10 年收縮徐變主梁上緣應力

圖6 10 年收縮徐變主梁下緣應力

4 結束語

通過分析可知，主梁的撓度值在成橋狀態下以及在基本完成混凝土收縮徐變的情況下，方案一和方案三均具有較大的優勢；主梁的應力在成橋狀態下4 個方案對上緣應力的影響均不明顯，而方案一和方案三對下緣應力的影響更小；而對比基本完成混凝土收縮徐變時4 個方案對主梁上緣應力的影響可知，前3 個方案優于第四個，且方案一和方案三對主梁的下緣應力影響更小。

通過分析可知，方案一和方案三對成橋狀態和10 年收縮徐變的主梁撓度及應力的影響最優。結合工程成本以及工期等的影響，本項目采取的合龍順序為方案一。