鋼管拱連續梁邊跨反壓技術研究

羅華松

摘 要：文章以具體工程為例，為解決連續梁拱橋在“梁拱體系”形成之前中跨承受較大的施工荷載引起邊跨上翹拔動邊墩支座的難題，將傳統“反壓平衡”方式加以技術創新，嚴格控制反壓體高度、寬度和長度，采用“雙層對稱”的反壓思路，在有限的壓重空間內完成了2000kN的反壓作業，安全快速，結構無損。

關鍵詞：連續梁 邊跨反壓 反壓平衡法

1.工程概況

新建大冶至陽新鐵路馬家壟特大橋主橋采用（76+160+76）m預應力混凝土連續梁與中孔鋼管混凝土加勁拱肋組合的“剛梁柔拱”結構體系，主梁為橫截面為單箱雙室的預應力混凝土連續梁，采用懸臂法施工。按計劃，在鋼管拱完工之前，需借用此橋作為運梁通道。運梁設備為KSC900型運梁車，運梁車自重為243t，單片32.6m，梁重為693t，荷載總量達9360kN。其作用于“梁拱體系”尚未形成的連續梁，中跨因缺少柔性拱的“吊掛作用”而加劇向下撓曲變形，而邊跨則加劇上翹的趨勢，邊支座可能出現負反力問題。關于解決此問題的方法，在“拉錨平衡”和“反壓平衡”中選擇安全可靠、快速高效、不損梁體的“反壓平衡”法。本文即對該方法作專門研究。

2.“反壓平衡”法的理論依據

2.1 連續梁受力模型的簡化分析

常見的三跨連續梁主墩及邊墩均受壓力，假設取消邊墩，那么三跨連續梁就成為了兩端懸臂的簡支梁。且梁體具有一個特征變形曲線S，懸臂端具有自然下繞度值δ和端截面轉角θ。分別在簡支梁中跨和邊跨施加荷載，則S呈現不同的變化趨勢，見圖1和圖2。

2.2 “反壓平衡”法的原理分析

δ和θ為與荷載F及荷載作用位置x相關的函數。在假設的兩端懸臂的簡支梁模型下施加豎向外荷載，其處于跨中位置時，隨荷載F增加，δ具有-δmax→0→+δmax的變化規律。-δmax和+δmax分別為梁體外荷載為0時和承載能力極限狀態下的δ值。δ=0對應的荷載值Fp是邊支座處于零壓力狀態下的極限外荷載。

實際外荷載Ft>Fp，δ>0，如圖3所示。

為了使δ=0，必須對邊跨施加外荷載Fa，如圖4所示。

在本工程中，邊支座受0壓力則等效于支座脫空，力學模型與計算模型相同。實際外荷載Ft即為運梁車滿載荷載，施加外荷載Fa即為研究對象——邊跨反壓荷載。

3.連續梁邊跨反壓技術研究

3.1 計算模型

依據“反壓平衡”理論，采用橋梁博士3.2進行計算。共劃分為104個單元，并建立單元模型。

3.2 支反力影響

在拱肋施工合龍前運梁工況下，各支座反力如表1。

運梁車位于跨中時，邊支座出現負反力。為杜絕此情形發生，需在兩邊跨端部各壓重直支座受力臨界狀態。

采用試算法取Fa值，當選擇反壓Fa=2000kN，通過計算，反壓后運梁過程中支座反力如表2：

3.3 梁體橫向檢算

運梁車自重243t，按32m雙線簡支梁重693t考慮，運梁荷載為936t，計算圖示如圖5。

3.4 計算模型

系梁橫框計算采用1m寬度，施工荷載主要為運梁車荷載，按實際荷載作用在相應位置。

系梁橫框支座根據梁格理論，支座模擬為3個彈性支撐，其彈性支撐系數為K=28700kN/m。

3.5 計算結果

各截面計算鋼筋應力及混凝土應力、裂縫均能滿足規范要求，各計算值如表3。

橫向計算滿足規范要求。

3.6 反壓實施方案研究

3.6.1 反壓原則

（1）壓重范圍盡量靠近端部支座附近；

（2）壓重范圍盡量在腹板范圍附近；

（3）壓重堆載高度盡量避免阻礙運梁車或架橋機的通行及組裝，以便減少壓重重復拆卸及安裝，方便施工。

3.6.2 反壓實施方案

根據反壓原則，梁體頂面壓重布置高度≤2.2m，否則將影響托運架橋機，另外壓重重心離邊支座中心不宜過長，因此邊跨200t配重采取箱梁頂面與箱室內配重相結合的方式進行。

3.7 “反壓平衡”法操作要點

（1）采用有限元分析軟件對橋梁反壓進行精確分析；

（2）邊跨配重注重加載位置及加載分布的選擇，應選擇在橫截面剛度大的部位，應在面分布和線分布力間合理選擇；

（3）施工荷載通過連續梁整個過程中，經精密水準儀測量邊跨梁面，點觸式千分表測量支座處墊使與梁底間隙變化。

4.結束語

綜上所述，通過對反壓理論的研究和壓重方法的一系列的創新，在技術和實踐上實現了連續梁拱體系單梁受力的線形的穩定。成功利用階段成型的連續梁作為運量通道，提高了項目建設效率。證明了架橋機通行連續梁橋，需確保結構體系的荷載平衡，采取邊跨反壓的方式是一種有效的方法。在行業內，為今后類似施工提供了借鑒。

參考文獻：

[1]TB10092-2017，鐵路橋涵混凝土結構設計規范[S].

[2]TZ324-2010，鐵路預應力混凝土連續梁（剛構）懸臂澆筑施工技術指南[S].

[3]劉建.基于橋梁博士的懸澆箱梁橫向框架分析[J].北方交通，2013（S1）：48-50.