阻尼器在客專大跨度連續梁中的運用

陳 彬 上海鐵路局蘇北鐵路有限公司

阻尼器在客專大跨度連續梁中的運用

陳 彬 上海鐵路局蘇北鐵路有限公司

隨著我國高速鐵路的迅速發展,交通樞紐快速建設，跨路預應力混凝土梁橋的不斷增多，與其相關的大跨度連續箱梁懸臂施工理論與實踐日益受到關注，特別受一些特殊環境、特殊地段外界等諸多因素的影響，設計新理論、新技術也層出不窮。根據工程實例對津秦客運專線中大跨連續梁中的阻尼器安裝運用進行研討，希望對以后阻尼器工程施工在混凝土收縮徐變、二期荷載等外力作用下準確定位安裝能起到借鑒作用。

預埋要求；預偏量；空間位置確定；施工安裝

1 概述

為了保證梁部結構在地震力等特殊荷載下的安全性能，一般應在墩和梁之間設置防落梁，在津秦客專地處地震多發地帶，考慮到大跨度連續梁梁長較長，為了使下部結構受力更加合理，所以對大跨度連續梁設置阻尼器，安裝阻尼器主要是在橋梁工程中起減震和限位作用，連續箱梁懸臂施工中阻尼器部分構件預埋在墩頂作為固定支撐點，另一部分預埋梁底隨梁底縱向位移變化而變化，兩部分之間用減震裝置連接，而阻尼器整體構件上下前后位移的調整又是有限的，因此給施工過程中阻尼器安裝準確帶來一定的困難，實際施工中豎向梁底預埋件拋高主要是運用Midas等軟件建立模型計算確定，縱向梁底預埋件預偏量的主要參考支座預偏量和運用Midas等軟件建立模型計算該點（預埋件中心假設成活動支座）的縱向偏移量，從而計算阻尼器預埋梁底構件的空間坐標，然后進行放樣定位安裝。

2 工程實況

新建天津至秦皇島鐵路客運專線唐山榛子鎮陡河2號特大橋在DK157+582.7處、DK157+682.7處、DK157+782.7處以（60+100+100+60）m連續梁跨越京沈高速公路榛子鎮收費區三條匝道，3個懸掛主墩113#墩和114#墩墩高9 m,115#墩墩高9.5 m，梁底下緣按折線變化，梁體為單箱單室、變高度、變截面結構。箱梁頂寬12 m，底寬6.7 m（除0#塊部分加寬外），頂板厚度40 cm~50 cm折線變化，底板厚度40 cm~120 cm曲線變化，腹板厚度60 cm~100 cm折線變化，其中114#為固定墩，113#和115#2個活動墩均安裝阻尼器，阻尼器下鋼板預埋墩頂,鋼板預埋中心距墩中心設計為1.77 m，上鋼板預埋梁底距墩水平距離設計為3.6454 m。

3 阻尼器結構簡介及安裝要求

3.1 阻尼器結構簡介

阻尼器主要是由連接件和各連接件之間的支撐彈性構件幾部分組成（如圖1、圖2），連接件主要分兩部分：一部分預埋墩頂，一部分預埋梁底。連接件之間用支撐彈性構件連接，`預埋墩頂和梁底的構件由螺栓套筒和鋼板等組成。

圖1 阻尼器平面圖

圖2 阻尼器立面圖

本跨連續梁采用4 500 kN型號阻尼器，每個橋墩設置12個，其中墩頂和梁底各設置6個（3對），每個阻尼器預埋連接件部件及數量見表1，連接件外露部分按照《鐵路鋼橋保護涂裝》第7套裝體系進行。

表1 每個連接件工程數量統計表

3.2 阻尼器安裝要求

阻尼器安裝主要是連接件的安裝，主要是連接件預埋件的預埋定位，安裝阻尼器應保證銷孔之間長度距離符合設計要求，連接件安裝允許偏差順橋向誤差不大于+5 mm，橫橋向誤差不大于+5 mm，高程誤差不大于+10 mm，阻尼器連接件預埋鋼板的平整度0.5 mm/全平面，安裝時要考慮縱向預應力鋼束、混凝土收縮、溫度等諸多外界環境影響銷軸間距離的變化，以保證偏差符合設計要求。

4 支座縱向預偏量的計算

支座縱向預偏量是指支座上鋼板縱向偏離理論中心線的位置，設△1為箱梁在預應力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起的各支點處的位移量；△2為各支點由于實際合攏的溫度與計算合攏溫度支差引起的位移量，各支座處的縱向預偏量由-（△1+△2）求得，式中負號表示按計算所得的位移量反方向設置預偏量。

△1主要參考軟件計算如圖3白色字體標注所示（如圖3）。

圖3 支座縱向預偏量的計算

△2為各支點由于實際合攏的溫度與設計合攏溫度支差引起的位移量,假設實際2010年8月20日合攏溫度24℃，設計合攏溫度一般按當地的年平均溫度16℃，

△2=（24-16）×100×0.01=8 mm（100是指活動支座到固定支座的距離100 m）

支座縱向預偏量=-（△1+△2）=-38.314 mm

通過支座預偏量實際計算38.314 mm與圖紙設計38 mm基本相當，可以認為此模型假設計算可以利用。

5 阻尼器縱向預偏量的假設計算

阻尼器的預偏量主要是預埋梁底連接構件的縱向偏移量，圖4中白色字體標注所示節點號65和71分別是阻尼器連接構件梁頂預埋的中心位置，距支座中心點節點號68距離為3.64 m。

圖4 阻尼器縱向預偏量的假設計算

假設節點號65和71分別為多向活動支座△1主要參考軟件計算如圖5中白色字體標注所示

圖5 阻尼器參考軟件計算

節點號65的縱向預偏量△1=28.507 mm

2=（24-16）×96.36×0.01=7.7 mm（96.36是指活動支座到固定支座的距離96.36 m）

節點號65縱向預偏量=-（△1+△2）=-36.207 mm

節點號71的縱向預偏量△1=32.1 mm

2=（24-16）×103.64×0.01=8.2912 mm（103.64是指活動支座到固定支座的距離103.64 m）

節點號71縱向預偏量=-（△1+△2）=-40.3912 mm。

6 阻尼器豎向預偏量（拋高）的假設計算

阻尼器豎向預偏量（拋高）的假設計算見圖6。

圖6 阻尼器豎向預偏量（拋高）的假設計算

如圖6中白色字體標注，預應力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起節點號65豎向拋高量=0.575 mm；預應力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起節點號71豎向拋高量=0.319 mm。

7 阻尼器橫向預偏量的假設計算

選取墩頂和跨中梁段，按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》第4.3.9條，簡化為支撐在主梁腹板中心線下緣的箱形框架計算。荷載包括：結構自重、橋面系恒載、橫向預應力、列車活載、動力系數、人行道活載、溫度活載等。其中列車活載按ZK特種活載、考慮縱向、橫向分布寬度；動力系數按1+μ=1+12/（30+L）計算，L為腹板中心距；溫度活載分日照和寒潮兩種情況考慮如圖7。

圖7 日照和寒潮兩種情況

由于112#墩到116#墩處在陡河2號特大橋直線地段，綜合考慮假設計算，由于結構自重、橋面系恒載、橫向預應力、列車活載、動力系數、人行道活載基本在本橋上都是對稱設置的。對橫向預偏量影響基本不大，只有溫度活載對橫向預偏量有影響，而且溫度對本橋的橫向預偏量影響又與線路走向、日照時間和當地日氣溫等諸多因素的影響，橫向預偏量基本可以假設L=KθμTδs，其中δs是日照面積橋兩側的偏差；T是溫差；μ是溫差修正系數；θ是線路走向與日照方向的夾角；K是系數。

8 阻尼器梁底預埋連接構件空間位置的確定

假設113#墩中心的中心坐標（0 0 54.9536）114#墩向小里程113#墩為坐標軸X的正方向，113#墩梁底阻尼器小里程節點71的連接件設計中心坐標為（計算如圖8）：

Z=設計高程點-此點截面高度

113#墩梁底阻尼器小里程節點71的連接件施工中心坐標為:

X=3.6454 m+縱向偏移量

=3.6454 m+0.040392 m=3.685792

Y=0;(此段為直線橋地段，橫橋向偏移量可以忽略不計)

Z=偏移后高程點-此點截面高度+預應力拋高+支架變形量=54.933295-7.978487+0.000319+0.008=46.96313 m。

圖8 預埋連接構件空間位置的確定

9 阻尼器的施工安裝

9.1 阻尼器處模板改裝

9.1.1 墩模板流水槽處模板修改

中間一個連接件中的中間一個連接件螺栓套筒位置在墩流水凹槽處，因為連接件螺栓套筒外邊緣距墩平面中心直線距離為2.01 m,而預埋鋼板外邊緣距平面中心直線距離為2.1 m,，墩頂平面橫向1/2寬度為2.1 m,由于流水凹槽20 cm,凹槽距離墩平面中心直線距離1.9 m,所以流水槽要改移，改移不僅要考慮施工方面，而且要考慮到經濟實用，滿足設計流水要求，由于連接件螺栓套筒長度80 cm，經過設計同意對墩頂以下1.8 m的流水槽進行改移，同時把流水槽模板割除后再焊接一個平面板，焊接后對焊接板與原有的墩模板過度圓順，打磨平整圓滑驗收合格后，才準吊裝。

9.1.2 預埋鋼板梁底模板修改

由于非固定墩的支座預偏量的確實存在，預埋梁底的阻尼器連接件為了能夠精確定位，預埋件必須考慮預偏量，梁底的補齊平臺隨之也發生改移如圖9，使用全站儀對平移40.3912 mm后補齊平臺進行放樣，然后開始模板改造，改造時注意底模板的整體穩定和強度，同時在底模板支架上加鋼板支撐墊，在桿件支架加肋，改造后進行底模預壓，支架底模下沉量滿足施工和設計要求后，再進行下道工序施工。

圖9 預埋鋼板梁底模板修改

9.2 阻尼器鋼筋綁扎和定位

阻尼器位于墩頂與梁連接重要特殊位置，按設計要求每個墩上阻尼器連接件需要綁扎安裝5.8 t鋼筋，墩帽鋼筋、梁底鋼筋、墊石鋼筋、梁底與墩頂臨時支座固結鋼筋和阻尼器鋼筋部分互相抵觸，為了增加連接件的抗拉抗拔，而且部分鋼筋需要從連接件螺栓套筒中穿入，所以施工必須注意鋼筋綁扎焊接順序。墩頂與阻尼器鋼筋綁扎步驟如下：①安裝梁底與墩臨時支座固結鋼筋；②定位阻尼器，固定阻尼器部分主要鋼筋和螺栓套筒中穿入鋼筋；③現場綁扎部分墩帽鋼筋主要框架；④安裝墩帽和阻尼器長度較長的、彎折較多的鋼筋，從下往上依次順序安裝；⑤當鋼筋抵觸時，適當移動阻尼器普通鋼筋；⑥鋼筋綁扎結束之前，要重新對阻尼器預埋鋼板的中心位置和平面尺寸重新復測，符合要求后，安裝保護層墊塊吊裝墩帽模板。梁底與阻尼器鋼筋綁扎步驟和墩帽基本相同，首先對連接件定位，先安裝不好穿插的長彎曲鋼筋，后安裝短易于穿插的鋼筋，當鋼筋抵觸時，適當移動阻尼器普通鋼筋，鋼筋綁扎結束之前，要重新對阻尼器預埋鋼板的中心位置和平面尺寸重新復測，符合要求進行下道工序。

9.3 保證預埋件位置精確的措施

阻尼器連接件安裝時受到多種因素的干擾，特別是鋼筋綁扎過程，連接件在墩頂，沒有固定支點相連靠，為了減少干擾，施工采用了以下措施，防止預埋件位置產生較大的偏差。

（1）墩帽綁扎前使用ф48 cm鋼管搭設一個箱體框架,框架底部固定在墩身鋼筋上,連接件預埋鋼板放在鋼管頂部,鋼板四周用輔助鋼筋定位,定位前要保證鋼板頂面高程符合設計要求,然后再開始綁扎鋼筋。

（2）首先對固定阻尼器部分主要長彎折鋼筋和螺栓套筒中穿入鋼筋進行安裝固定。

（3）為保證連接件的錨板水平，在連接件部位增加混凝土加臺，混凝土加臺與橋墩、梁體同時澆注。4在每道工序施工前對預埋件鋼板高程和平整度都需要檢測，不符合要求及時校正，復測合格后才準進行下道工序。

10 結束語

隨著橋梁建設的快速發展，在特殊環境下，為了保證梁部結構在地震力等特殊荷載下的安全可靠，在梁與墩之間設置防落梁、阻尼器等設施，特別是在大跨度連續梁施工安裝使用日益受到關注，也是以后大跨度橋梁設計發展的趨勢，為了能保證阻尼器能夠精確定位，發揮應有的功能，本文只對津秦客專陡河2號特大橋113#墩阻尼器的梁底預埋6個連接構件中的一個（小里程中）進行相應模擬假設計算，而且計算假設方法單一，施工鋼筋、模板干擾因素較多，容易產生誤差 ，而今后對阻尼器結構設計以及材料選取都值得思考，為了使阻尼器在安裝誤差較大的情況下，能夠靠自身的構件進行調節和誤差補償，使之很好地發揮應有的作用進行探討和研究。

[1]鐵道第三勘察設計院提供的阻尼器連接件安裝圖《津秦橋通-49》.

[2]鐵道第三勘察設計院提供無碴軌道60+100+100+60預應力混凝土連續梁(懸澆)《津秦橋通-13》.

[3]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》.

[4]榛子.鎮陡河2號特大橋（C）段《津秦客專施橋-11》.

[5]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》（TB1002.3-2005）.

[6]《高速與客運專線鐵路施工工藝手冊》.

[7]《MidasCivil 2006幫助手冊》.

責任編輯：宋 飛

來稿時間：2016-11-22