客专铁路(高铁)48+80+48m连续梁悬臂施工合拢段劲性骨架设计方案

高速公路双线特大桥(48+80+48)m连续梁

劲性骨架设计方案

1 合拢方式与拟定的锁定技术

合拢段施工是悬灌梁体施工的一道关键工序，在主梁悬臂灌注完毕后均应尽快完成与边跨现浇段的合拢和中跨合拢段的现浇施工，使主梁由双臂状况转化为连续整体，结构体系发生变化，在合拢段施工过程中，因砼自重、温度变化、施工荷载的作用，在悬臂梁端产生位移，影响合拢段砼悬臂梁端的连接，易产生裂纹，施工中通常采用劲性骨架支撑和临时预应力的撑拉作用将合拢口锁定，同时在灌注砼时在合拢口处增减等载压重，保持合拢口两梁端无相对位移，在灌注砼时从而保证合拢段砼与悬臂梁端之间不产生裂纹。

根据连续梁结构的不同，其合拢方式和顺序亦不同，由此引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同，本桥连续梁合拢段施工顺序为：先合拢边跨再合拢中跨。

因为合拢期短，可不计砼的徐变，由于温度升高将会产生数千吨的温度内力，刚性支撑无法承受，由于先边跨合拢后将边跨支架底模脱离开梁体后，中跨合拢段由于6＃墩为固定支座，只能通过主墩7＃和8＃墩的活动支座移动，故为方便施工，在边跨合拢段劲性骨架锁定后立即释放一端梁（5#或8＃墩）的滑动支座约束。待边跨合拢张拉完成后用劲性骨架对中跨合拢段进行锁定，然后对7＃墩的临时固结装置进行解除，对7＃墩梁体滑动支座约束解除后，合拢段刚性支撑受力情况发生变化：箱梁在温度变化时引起的热胀冷缩产生的轴向应力一部分会因为支座的活动得以释放。

本桥合拢口的锁定拟定采用4根2[40C槽钢组合，焊接为劲性钢骨架支撑（临时外支撑）和张拉合拢口一定范围内的顶底板临时预应力束外拉的方式，再将两端悬臂临时联结共同锁定用刚性支撑抵抗砼升温时产生的压力，用预应力抵抗降温时产生的拉力，以保护合拢段混凝土的完整。

刚性支撑设置：边跨现浇段及11# 块端部顶底板各预埋4根400 mm 的槽钢，槽钢根部加焊锚筋进行加强，沿梁顶底板纵向设4 根400 mm 的槽钢支撑。

边跨合拢段张拉顶板束为T14，底板束为B13；中跨合拢段为张拉顶板束为

T13，底板束为B7。

2 劲性骨架锁定分析计算

由于合拢期短，可不计砼的徐变，对中、大跨度的桥梁，箱梁断面较大，由于温度升高将会产生数千吨的温度内力，刚性支撑无法承受，故为方便施工，宜在合拢口锁定后立即释放一端梁的滑动支座约束，当梁体滑动支座约束解除后，合拢口刚性支撑受力情况发生变化：当升温Δt 时，N=Q×f+NY；当降温Δt 时N=NY-Q×f式中：N 为合拢口刚性支撑所受压力；f为支座摩阻系数，根据现场进场材料说明取0.05；Q为支座上的梁体重量；NY为预应力束的张拉力。由以上分析可见，合拢口刚性支撑是升温时控制。

当降温时

令N=NY-Q×f＝0

NY＝Q×f

当升温时

N=Q×f+NY 由于 NY＝Q×f 故N=2（Q×f）

据此选定刚性支撑断面或者验算劲性骨架。

箱梁因温度变化产生的轴向应力即等于二倍支座的摩擦力。

根据上述分析则：N=2（Q×f）

将先边跨合拢时：

根据设计图纸现浇段梁重取Q＝2504.27kN，f＝0.15带入Q×f=2504.27×0.15=375.641（kN）,N= 2*Q×f =751.282（kN）

待边跨合拢后梁重为T 构重与边跨现浇段和合拢段重

依据图纸取Q＝33892.27（kN），f＝0.05同理带入Q×f=33892.27×

0.05=1694.614,N=2×Q×f=3389.228（kN）

2.1劲性骨架容许应力计算

槽钢[40C截面特性

A=9105mm² Iy

0=688×104mm4 Iz

=19700×104mm4a=10cm

槽钢2[40C组合截面惯性矩

A=18210 mm² Iy=Iy

0+A（a/2+z）=31300×104mm4 Iz=2×Iz

=39400×104mm4

图1劲性骨架截面组合图

组合截面的劲性骨架采取外锁式，其预埋在边跨现浇段与边跨悬臂端（当主跨合拢时，其预埋在11 号梁段端头，其压杆长度取2.4 m 进行两端焊接，视为两端固定），故劲性骨架μ=0.5进行压杆验算。

2.1.1组合截面最大临界应力

柔度,l

i i μλ== 通过计算得出9.16λ=

61.6,238,304, 1.12s s s a b

MPa a MPa b MPa σλσ-=

====经查表 由于s λλ＜，所以该构件是短粗杆，不存在稳定性问题只有强度问题。

根据9.16λ=查表的该构件中心受压折减系数为0.996φ=

所以临界应力

60.9960.01821215103899cr F A kN φσ=⨯⨯=⨯⨯⨯=

则支撑力N=4×3899kN=15596kN ＞3389.228kN

即满足安全，安全储备K=4.6

根据以上验算选择的槽钢组合具有较大的安全贮备，安全满足要求。

2.1.2在组合槽钢预埋位置剪力计算

τ＝N/Am ＝3389.228kN/（0.01821×4）=46.53 MPa ≤125MPa

根据以上验算预埋的槽钢抗剪承载力具有较大的全储备，安全满足要求。2.2预应力张拉临时束张拉力计算

边跨合拢段张拉顶板束为T14（15－7Φ5）左右各一束，底板束为B13（15－7Φ5）左右各一束；

则张拉力值取：375.641 kN/4=93.910 kN。

中跨合拢段为张拉顶板束为T13（15－7Φ5）左右各一束，底板束为B7（17－7Φ5）左右各一束；

则张拉力值取：1694.614 kN/4=423.654 kN。

3合拢段施工方案建议

合拢段施工是连续梁桥施工中的一个至关重要的环节，是“T构”体系转换成连续梁体系，由静定结构向超静定结构转换的过程，在体系转换过程中其受力情况复杂，抗拉抗压又抗剪，故合拢方式的选择、合拢段施工质量对结构整体质量有着很大的影响，在施工前应根据合拢段主要施工环节进行有针对性的准备。合拢段施工主要环节如下：

张拉完成最后节段预应力束→对称拆除节段施工用挂篮及梁段上不必要的施工荷载→在各悬臂端头对称加载配重→安装合拢段吊架及模板→绑扎底板、腹板、顶板钢筋→焊接劲性骨架→张拉临时预应力束→浇筑混凝土并同步卸载配重→养护→底板穿束、张拉。其中应特别注意劲性骨架的焊接、合拢段临时束的张拉及混凝土浇筑的先后顺序及紧凑性。

3.1配重的加载

底模板及外侧模安装完成后，在各“T构”悬臂端同步加载配重，即1/2合拢段重量（设置配重水池并注水），并对各合拢段两端进行高程测量，如合拢段两端存在较大合拢误差时，可根据实际情况进行局部调整配重，使各合拢段合拢精度满足设计及规范要求。

3.2合拢段钢筋绑扎

加载配重完成后，紧固准备施工的合拢段模板并做全面检查，再进行合拢段底板、腹板、顶板钢筋的绑扎及预应力管道的布设，并完成合拢段临时束的穿束、张拉准备工作和劲性骨架一端的焊接及合拢段混凝土浇筑前的其他准备工作。