鐵路剛構連續梁中跨合龍技術

候金鵬

（中鐵十八局集團市政工程有限公司，天津 300222）

1 工程概況

宜萬鐵路6 標段位于湖北省宜昌市點軍區和長陽縣境內,線路里程：DK39+114~DK48+840,全長9.726 km。本標段橋梁7 座,其中趙家嶺大橋為雙線曲線橋, 中心里程DK39+230.11, 全長231.92 m；橋跨結構為(60+100+60)m 連續梁，連續剛構0 號塊、邊跨現澆段采用托架法施工，利用掛籃懸臂澆筑懸澆段；合龍段長2m、高2.7m,合龍段混凝土體積14.356m3,重37.324t；先合龍邊跨、后合龍中跨。

2 影響合龍要因

溫度：合龍溫度決定著主墩、梁體應變與應力，決定合龍段預頂推等荷載大小。預頂推及勁性骨架：預頂推、勁性骨架決定著合龍段梁體內應力儲備。預張拉：預張拉確保勁性骨架儲備預應力，控制合龍段混凝土溫度應力。配重：合理的配重可以保證成橋后梁面線形。

3 理論分析

3.1 溫度

高溫合龍，合龍段混凝土隨時間的推移溫度逐漸降低，混凝土產生收縮。同時，與合龍段接茬處梁體端部將會隨著溫度的下降產生收縮，合龍段兩端頭易形成裂縫；高溫合龍在溫度降低時主墩將收縮，若主墩高度相差較大，易產生不均勻沉降，在結構物內部產生不利彎矩；低溫合龍，混凝土溫度隨時間的推移而逐漸上升，混凝土膨脹，與兩端已澆筑梁端能接觸密實，不易形成裂縫，同時，主墩也不會因為高度相差較大產生不均勻沉降。

高溫合龍，底板混凝土與腹板、頂板混凝土溫度相差較大，由于溫差的存在，將在合龍段產生溫度應力差，從而產生彎矩，這不利彎矩主要由勁性骨架承擔，若勁性骨架擾度較大，底板較易產生橫向裂縫；低溫合龍，合龍段底板、腹板、頂板混凝土溫度均等，合龍段不會產生豎向溫差，由于溫度上升混凝土膨脹產生的變形量一致，不會產生不利彎矩，梁底部不易出現裂紋。[1]

3.2 預頂推及勁性骨架

由于溫度下降梁體收縮，另由于混凝土收縮徐

變也會使梁體收縮，由于主墩為墩梁固結，梁體高、剛度大，收縮徐變使梁體向主墩收縮，使合龍段受拉，易產生裂紋。為消除此種現象，中跨合龍時，在中跨施加一個短期水平荷載，使兩T 構的主墩頂部同時偏離一個角度，同時合龍段加長，加長值用以抵消梁體溫度、收縮徐變產生的收縮，避免合龍段受拉開裂。[2]

中跨合龍段混凝土澆筑，為確保澆筑過程中兩端梁體整體剛度、中線不偏移，同時也為抵消中跨預頂產生的水平反作用荷載，在預頂后，及時安裝勁性骨架，且勁性骨架應該在梁面配重后安裝。

3.3 預張拉

中跨合龍段低溫合龍，混凝土溫度呈上升趨勢，混凝土膨賬在兩主墩頂部產生水平荷載，墩底產生彎矩，為避免這種現象，澆筑合龍段混凝土前，預先張拉部分縱向預應力束，用以抵消合龍段混凝土溫度應力。[3]

3.4 配重

為抵消主墩不平衡彎矩，同時也為了確保合龍段梁面標高滿足要求，合龍前宜先測量兩端頭梁面標高，確定配重荷載，施加配重后，使T 構兩端荷載對主墩產生的不平衡彎矩為零、合龍段兩端梁面標高達到設計標高，配重施加后安裝勁性骨架。合龍段澆筑過程中等速度、等荷載取除配重，可以確保梁體擾度。

4 技術控制措施

4.1 合龍溫度的確定

采用低溫合龍，合龍前一天開始測量梁體及大氣溫度，從早上6：00 到凌晨0：00 每隔2 小時測一次。

測溫時間段為2008 年7 月16 日～7 月21日。溫度記錄顯示：每天凌晨0 點至3 點，大氣溫度較低，溫度范圍1℃～3℃，該時段梁體溫度范圍為9℃～11℃；每天中午12：00?下午14：00，大氣溫度最高，溫度范圍18℃～20℃。

選擇凌晨1 點鐘開始合龍，合龍溫度取2℃。

4.2 預頂推及勁性骨架

4.2.1 預頂推荷載確定

式中符號：δ 梁體形變量 (m)；t 梁體長度（m）；溫度變化值(℃)；α 混凝土線膨賬系數（℃-1）)1×10-5。

氣溫最低溫度取2℃，最高平均值取19℃，則T=19-2=17℃, 合龍段兩端梁體溫度變化17℃時，產生的應變為：

δ=2×17×1×10-5=0.034cm

梁體受壓發生彈性變形值計算如下：

?=F×L÷（E×As）

式中符號：γ 梁體形變量(mm)；F 軸向荷載（N）；L 梁長 (m)，取166m；E 混凝土彈性模量(MPa)，C55 取3.55X104；As 梁體截面積(m2)，取19.61。

令δ=γ

頂推時，當荷載F 或頂推距離 任一達到計算值時，可以結束頂推。

采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析所得為0.038cm，F 為1450.25X103N。

4.2.2 勁性骨架材料選取

勁性骨架抗壓荷載來自兩個，一個是頂推荷載1425.86×103N，另一個是預張拉荷載8131.27×103N；勁性骨架軸向荷載計算如下：

Q=1425.86×103+8131.27×103=9557.13×103N

縱向設置6 根雙I32a 工字鋼7ls=6715.6mm2,[σ]=215MPa

σ=9557.13×1034÷6715.64÷64÷2=118.59 Mpa＜[σ]=215MPa

符合要求！

4.3 預張拉荷載計算

F=(?×E×As）÷L=(0.034×3.55×104×16.98×106)÷200=8131.27×105N

縱向鋼束均為19 根鋼絞線,As=140mm2,fPtk=1860MPa

σccn=0.7×fptk=1302MPa n=8131.27×103÷（1302×140×19）=2.34 束

底板上取4 束對稱于箱梁中線張拉，每束張拉荷載計算如下：

P=8131.27×103÷4÷（1302×140×19）×1302

4.4 配重

配重方式采用磚砌水池，水池壁上設置水管并安裝流量劑、閥門，配重應根據施工工況分別計算，任何情況下T 構兩懸臂端不平衡荷載不得大于圖紙上給定不平衡重20t；中跨配重前，根據實測兩側梁端標高計算配重荷載，梁端配重后梁端面標高達到設計標高，合龍段澆筑混凝土時，等荷載放水，根據流量劑讀出放水荷載。

5 注意事項

剛構連續梁宜低溫合龍，合龍前一周連續測量每天氣溫變化情況，并建立溫度數據庫；邊跨現澆段施工，邊墩支座除結構設計要求預偏量外，還應根據溫差計算預偏量，預偏量設置方向應為遠離跨中方向；合龍段混凝土宜采用微膨賬型，標號比梁體高一等級；梁面配重施加時宜對稱箱梁中線進行。

梁體頂板、底板預埋鋼板坐標應正確無誤，勁性骨架縱梁與預埋鋼板之間焊縫應經過嚴格計算，在縱梁上設置適量橫向加勁型鋼與級梁焊接；勁性骨架在梁體頂板的預埋鋼板位置應與梁體結構豎向預應力筋位置、掛籃軌道位置錯開；勁性骨架的焊接鎖定要迅速地對稱進行，并且保證焊縫質量；為避免合龍口產生豎向彎矩，宜先施加配重后焊接骨架；勁性骨架宜在縱向預應力張拉完成后再割除。

預頂推荷載可通過公式計算或采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析，預頂推荷載宜在箱梁斷面中性軸位置上進行，中性軸距底板距離可采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模后獲取；預頂推荷載施加過程中應監測墩頂墩底應變計，頂推時在主墩頂設置觀測點并監測數據；預頂推時荷載或者頂推距離兩者之中任何一個達到設計值可結束頂推；在主墩底部、頂部、0 號塊底板預埋應變計，對比合龍前、后監測數據，分析應力方向，驗證預頂推措施效果。

剛構連續梁主墩高差不宜過大，溫度變化幅度大或者由于自重荷載原因導致主墩產生不均勻沉降，合龍段梁體易產生裂紋。

6 實施及效果

該剛構連續梁合龍段施工，預頂推參數采用MIDAS CIVIL V6.71 軟件建模分析的數據，在箱梁截面中性軸腹板位置設置頂推點，焊接牛腿、放置鋼板作為千斤頂的托架；在第11 號?21 號節段施工過程中對兩T 構中線聯測，模板安裝好后，頂推前、頂推后復測箱梁中線，及時焊接勁性骨架；預張拉荷載采用計算數據，對稱箱梁中線選擇底板、腹板底部各兩束鋼絞線進行預張拉，預張拉在混凝土澆筑前進行；邊加水配重邊測量合龍段兩端梁面標高，梁面標高達到設計標高時停止加水，立即澆筑混凝土，在底板、腹板、頂板澆筑過程中利用閥門放水，根據流量計讀出放水荷載；混凝土采用C60 微膨賬型，中跨縱向預應力張拉完畢后割除勁性骨架。全橋合龍后，經復測中線及標高，滿足規范允許誤差要求，達到了預期效果。

7 結束語

剛構連續梁、連續梁合龍宜低溫進行；一聯三跨剛構連續梁合龍順序為先邊跨、后中跨；第三方采用MIDA SCIVIL V6.71 軟件建模分析數據比公式計算所得數據稍大，最終現場實施采用軟件分析數據達到預期效果；中跨合龍是靜定結構向超靜定結構的轉換，大跨度剛構連續梁在運營期間，中跨跨中彎矩大，剛度小、擾度大，忽略了中跨合龍段施工要因，會給運營期間埋下隱患，科學的分析合龍段影響要因并制定針對性的控制措施加上合理的現場組織可確保成橋質量。