一聯多孔連續梁大節段快速施工設計

蘇國明

(中鐵第五勘測設計院集團有限公司，北京 102600)

一聯多孔連續梁大節段快速施工設計

蘇國明

(中鐵第五勘測設計院集團有限公司，北京 102600)

準池鐵路前窯子水庫大橋(58+3×96+58)m有砟軌道混凝土連續梁，原設計采用掛籃懸臂施工，為實現準池鐵路“先通后善、臨管運營”的目標，改為支架現澆法施工，施工工期節省了一半時間。詳細介紹梁部結構的設計概況、主要設計參數、構造細節、計算方法，以及設計中需要注意的問題。

鐵路橋;連續梁;支架現澆法;施工

1 概述

準池鐵路前窯子水庫大橋主橋為(58+3×96+58)m預應力混凝土連續梁，設計為雙線、有砟軌道，設計活載采用新中-活載，原設計采用掛籃懸臂施工。作為控制全線架梁鋪軌的關鍵節點，前窯子水庫大橋須于2012年冬季來臨前完成梁部施工。原設計工期安排如下:12 m0號塊及掛籃安裝60 d，12個掛籃節段施工12×10 d=120 d，3個合龍段3×12 d，合計216 d。根據現場實際施工進度，按以上工期梁部需跨冬季施工，尚不能滿足架梁鋪軌通過的時間節點要求。經過多種方案比選，最終確定變更方案為54 m 0號塊+2個10 m現澆段，同時調整合龍順序為先中跨和邊跨一起合龍，最后次中跨。這樣該橋梁部變更設計方案工期安排為:0號塊60 d，2個10 m現澆節段共2×10 d=20 d，中跨、邊跨和次中跨合龍段2×10 d=20 d，合計總共100 d，按現澆施工工期安排可于2012年10月30日完成合龍。

現該橋已于2012年10月26日順利合龍完成(圖1)，支架現澆施工與懸灌施工比較提前了116 d合龍，大大縮短了工期。

圖1 支架現澆施工現場

2 一聯多孔連續梁現澆大節段施工方案

2.1 施工方案選擇

京津城際及京滬高速鐵路大跨連續梁支架現澆一般采用墩頂、跨中及邊跨為大節段，中跨設置2個合龍段。施工順序為墩頂及跨中大節段可一起澆筑，混凝土強度滿足要求后進行張拉，腹板預應力通過聯結器在合龍段處接長，然后澆筑合龍段，混凝土強度滿足要求后進行張拉，腹板預應力接長至梁端，澆筑邊跨大節段，混凝土強度滿足要求后進行剩余預應力的張拉。

以(48+80+48)m連續梁為例，全橋共分A、B、C、D 4種梁段(圖2)，中支點B號梁段長度36 m;A號梁段長度30.75 m;C號合龍段長度3.5 m;D號梁段長度37.0 m。采用三向預應力體系，頂板縱向預應力鋼束采用15φs15.2鋼絞線，中跨底板采用18—φs15.2鋼絞線，邊跨底板采用15φs15.2鋼絞線，腹板采用15φs15.2鋼絞線，縱向預應力筋布置見圖3。

在梁段澆筑完成后，隨著預應力的逐步施加，施工支架的受力將發生變化，對于跨中段而言，支反力有向兩側轉移的趨勢，而對于中支座0號段而言，支反力有向墩頂附近轉移的趨勢。根據對施工階段的受力分析，(48+80+48)m連續梁中支座處墩旁每側托架在施工過程中的最大受力為12 000 kN，對于中間段臨時支座處，支架在施工過程中的最大受力為7 300 kN，故對于上述位置支架需特殊處理，必須采用勁性支架支撐，確保該處的承載力滿足要求。

圖2(48+80+48)m主梁縱向分段(單位:cm)

圖3 (48+80+48)m主梁縱向預應力布置

對于一聯多孔連續梁，如采用一聯三孔節段劃分方式，預應力布束困難，且由于張拉過程中支反力的重分配，將大大提高跨中支架的風險性。故對于一聯多孔連續梁，節段劃分及施工步驟應為大節段懸灌及合龍方式。施工過程中通過預應力的張拉，中間支架逐步脫架，反力傳至中墩可靠的臨時支座上，整個施工過程結構受力明確，現澆支架僅按梁段自重加施工荷載考慮即可，節省了臨時工程的投入。

2.2 主要施工步驟

前窯子水庫大橋主橋(58+3×96+58)m混凝土連續梁主要施工步驟如下。

(1)橋墩施工完畢后，進行支架基礎處理，在中墩兩側搭設鋼管樁貝雷梁，并進行預壓。安裝永久支座及臨時支座，立模澆筑0號段混凝土，并將0號段與墩身臨時固結，采取可靠措施，保證永久支座不受力。養護、待混凝土達到90%的設計強度且混凝土齡期不小于5 d時，張拉并錨固本階段縱、橫、豎向預應力。如圖4所示。

(2)搭設鋼管樁及貝雷梁，立模綁扎1號段梁體鋼筋，澆筑1號段混凝土，待混凝土強度達到設計強度的90%時，張拉并錨固本階段縱、橫、豎向預應力筋。搭設鋼管樁及貝雷梁，立模綁扎2號段梁體鋼筋，澆筑2號段混凝土，待混凝土強度達到設計強度的90%時，張拉并錨固本階段縱、橫、豎向預應力筋。如圖5所示。

圖4 0號段現澆及張拉

圖5 1號、2號段現澆及張拉

(3)在2號墩、7號臺旁搭設現澆支架，并進行預壓，安裝邊墩永久支座，澆筑邊跨直線段4號梁段。

(4)安裝中跨跨中合龍段及邊跨合龍段臨時剛性連接構造，張拉中跨及邊跨臨時束，現澆中跨跨中合龍段及邊跨合龍段混凝土。待合龍混凝土達到90%設計強度，齡期不小于6 d后，張拉本階段預應力束。拆除中跨合龍段及邊跨合龍段臨時剛性連接構造。拆除3號、4號、5號、6號墩處臨時固結措施，啟動3號、4號、5號、6號墩永久支座，且3號墩、6號墩縱向臨時鎖定，完成第一次體系轉換。

(5)安裝次中跨跨中合龍段臨時剛性連接構造，張拉次中跨臨時束，現澆次中跨合龍段混凝土。待混凝土達到90%設計強度，齡期不小于6 d后，張拉并錨固本階段預應力束。拆除次中跨合龍段臨時剛性連接構造，拆除3號、6號墩縱向臨時鎖定，完成第二次體系轉換。

(6)拆除所有支架，存梁60 d，進行橋面系的鋪設。

3 梁部構造及計算分析

3.1 主梁構造

圖6 (58+3×96+58)m主梁主跨縱向預應力布置(單位:cm)

前窯子水庫大橋主橋(58+3×96+58)m連續梁采用變高度單箱單室直腹板箱梁，橋梁全長405.5 m(含兩側梁端至邊支座中心各0.75 m)。梁體控制截面梁高分別為:端支座處及邊跨直線段和跨中處為4.5 m，中支點處梁高7.5 m，梁高按圓曲線變化，圓曲線半徑R=309.667 m;全橋箱梁頂寬10.9 m，底寬7.0 m;頂板厚40 cm，腹板厚分別為60、80、100 cm，底板厚由跨中的40 cm按圓曲線變化至中支點梁根部的90 cm，邊支點處加厚到70 cm。

全橋共設9道橫隔梁，分別設于中支點、端支點和跨中截面。中支點處設置厚2.5 m的橫隔梁，邊支點處設置厚1.5 m的端隔梁，跨中合龍段設置厚0.8 m的中橫隔梁。橫隔梁處設有孔洞，供檢查人員通過。

本橋支架現澆梁體結構尺寸與掛籃懸灌施工的梁體結構尺寸完全相同，僅節段劃分不同。懸臂施工中支點0號段長12 m，一般懸灌段分為3.0、3.5、4.0 m，合龍段長2 m，邊跨現澆段長9.75 m。支架現澆中支點0號現澆段長54 m，剩余現澆段長10 m，合龍段長度、邊跨現澆直線段長度不變，與懸臂施工節段相同。

3.2 主梁預應力

(58+3×96+58)m連續梁采用三向預應力體系，即縱向、橫向和豎向預應力。縱向預應力鋼束采用19-φs15.2和15-φs15.2鋼絞線，采用 M15-19和M15-15錨具。橫向預應力采用4-φs15.2，單端交錯張拉。豎向預應力筋采用 φ32 mm精軋螺紋筋，用JLM-32型錨具，順橋布置間距0.5 m。主梁縱向預應力布置見圖6。

本橋支架現澆預應力形狀與懸灌預應力形狀基本相似，不同之處在于懸灌施工頂板及腹板預應力基本都錨固在施工節段縫上，而支架現澆施工預應力則因為節段較長，無法全部錨固在節段縫上，大部分頂板及腹板預應力筋彎出梁體，在箱梁里面做鋸齒塊錨固。

3.3 梁部縱向計算

(58+3×96+58)m主梁共分254個單元，255個節點，采用BSAS4.2.6版建模計算。預應力輸入和邊界條件輸入與施工階段相對應。

本橋主梁計算按全預應力設計，各項計算結果見表1。

表1 主梁按新中-活載計算結果 MPa

靜活載作用下邊跨最大撓度值14.6 mm，為跨度的1/4 000，小于 L/800，次中跨最大撓度值為 45.2 mm，中跨最大撓度值47.9 mm，均小于L/700。

4 結語

一聯多跨連續梁施工過程中，結構受力明確，線形易于控制，邊界條件與懸灌施工基本相同，與掛籃懸臂澆筑設計相比，需注意以下幾點。

(1)支架現澆與掛籃懸臂澆筑施工相比，支架現澆施工工期將會大大縮短，施工方法相對簡單，線形控制更加容易，梁體外觀相對美觀。所以在工期緊張且地形條件允許的情況下，可以將懸灌施工改為支架現澆施工。

(2)邊跨預應力鋼束均為兩端張拉時，要注意交接墩錯臺及橋臺胸墻要等梁體邊跨預應力張拉完畢才能澆筑。

(3)支架現澆設計中，應注意計算程序中現澆支架剛度的模擬。中跨與邊跨同時合龍后張拉預應力鋼束時，應注意要先拆掉支架，以免次中跨下撓受阻產生反頂。

(4)預應力齒塊較多，特別是腹板束需旁彎錨固，需注意齒塊構造及配筋細節。

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Design for Rapid Construction of Large Segments of a Multi-span Continuous Girder

SU Guo-ming
(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Beijing 102600，China)

In the original design for the(58+3×96+58)-m concrete continuous girder with ballasted track of Qianyaozi Reservoir Bridge on Zhun-Chi Railway，the cantilever construction method with form traveler was adopted.Afterwards，in order to achieve the ideal goal of putting this bridge into operation as quickly as possible，the cast-in-place method with support frame was then employed，instead of the previous construction method，so that the construction period was finally shortened by half.This paper introduces the design overview of girder structure，the main design parameters，structural details，construction method and the issues to be noticed in design.

railway bridge;continuous girder;cast-in-place method with support frame;construction

U448.21+5;U445

B

1004-2954(2013)09-0050-04

2013-03-06;

2013-03-26

蘇國明(1971—)，男，高級工程師，1993年畢業于同濟大學，工學學士。