高墩大跨铁路连续梁设计与施工.doc

高墩大跨铁路连续梁设计与施工杨宏(中铁二十局集团宜万指挥部 重庆万州 404026)搞要 介绍双流特大桥大跨度连续梁的设计理论和参数，连续梁各个施工阶段的细节和特点，重点阐述大跨度铁路连续梁支座安装、合拢施工工艺和线形监控过程等关键技术。同时结合高墩大跨施工的特点，介绍托架无沉降设计及节点预压法等一系列施工方法和概念。关键词 大跨度 连续梁 设计理论 施工 控制1 工程概况双流特大桥是宜万铁路27个重难点控制工程之一，也是宜万线建成的第一座特殊结构桥梁，全长780.46m，设计里程范围为DK402+145.25DK402+925.71，桥跨布置为532m简支梁+（60+108+60）m预应力砼连续梁+732m简支梁+624m简支梁。主桥最大墩高84m，其主跨108m连续梁在我国单线铁路同类结构中目前是首次采用。梁体采用纵、竖向预应力体系，挂蓝悬灌法施工。2 梁体设计2.1 主梁构造（1） 连续梁共分63个梁段，梁段划分见图1。梁顶宽6.5m，箱宽5.1m，顶板厚0.35m，腹板厚为0.35m0.7m，底板厚0.4m0.96m，中支点处加厚至1.1m，中支点处梁高7.5m，梁端和跨中处4.0m，按半径395.5m圆曲线变化，横截面为单箱单室直腹板截面。梁内分别在中支点、梁端、跨中处设置厚2m、1.3m和0.6m的横隔板。（2） 梁体砼为C55级。纵向预应力筋采用12-75低松驰高强钢绞线，孔道摩阻系数取0.14，孔道编差系数取0.0025，VLM15-12型锚具，YDC-2500型张拉千斤顶。竖向预应力钢筋采用25mm精轧螺纹钢筋，JLM-25型锚具，张拉力290KN。 （3）采用TPZ-I型盆式橡胶支座。每个支点设两个支座，中支座27500KN级，端支座4000KN级。中墩固定墩两个支座一个为固定支座，一个为纵向活动的支座横置，活动墩两个支座一个为纵向活动支座，一个为多向活动支座，边墩的两个支座一个为纵向活动支座，一个为多向活动支座。各支座按1025的合拢温度设置水平预偏值，见表1。表1支座所在墩号5678预偏量（cm）2.51.600.8方向固定墩2.2 主梁计算（1） 计算荷载包括恒载、活载、体系转换的影响及砼收缩徐变等。活载计算包括了Mmax、Mmin、Qmax、Qmain四种加载情况的相应M、Q值。（2） 考虑到梁体逐段形成，各段龄期不一致的特点，砼徐变的计算采用下列原则： a.砼徐变特征值采用t=(1-e-t),式中徐变终级值=2.0，徐变增长系数=1.5，相应t以年计。b.龄期对t的影响采用老化理论。（3）全梁弯矩包络图如图2（单位KNM）（4） 横截面按简支带悬臂的闭合框架计算，计算荷载包括恒载、活载及温度变化。温度变化的计算图式取图3所示两种模式。 （5）全梁按全预应力砼构件设计，见表2。 表2控制应力施工阶段max13.87施工阶段ctmax-0.99运营阶段c15.52运营阶段ct0.00运营阶段max2.93运营阶段cp15.43运营阶段tp-1.39（6）截面核算：依规范有关规定进行，其中主力组合时强度安全系数取K2.2，抗裂安全系数Kf1.32，砼主压应力cp0.6fc,主加附加力时强度安全系数取K1.98，抗裂安全系数Kf1.32，砼主压应力tp0.66fct。（7）挠度计算：静活载挠度为第二跨中控制，按中活载计=5.369cm= L/18632.5，走行状态稳定系数2，主结构最大变形15mm。由于整体预压受限，现场采用分部预压法，即分别对三角桁架、吊带横梁、底模平台三部分用千斤顶加载，进行了试验。挂篮安装时T构两端同步进行，两主构架中心距偏差10mm，前支点位置偏差15mm，主构架垂直度5mm。挂篮移动采用千斤顶顶推法，即在挂篮桁架纵梁与轨道梁之间纵向安装1根IV精轧螺纹钢筋，利用千斤顶张拉钢筋顶推挂篮前移，这样可使挂篮前移速度数据化，易于同步操作和控制。移动时均匀平稳、左右同步、方向顺直，移动速度10cm/min，同一T构上的2套挂篮位移差20cm。挂篮移到位后，安装锚固体系，调试前后吊带至受力均匀。3.5 悬灌施工挂篮移动到位后，安装悬浇梁段外模并调整好标高和中线，用100cm25mm对拉杆固定模板上下口。安装底板和腹板钢筋、波纹管，支内模，安装顶板钢筋、波纹管。波纹管采用字形定位钢筋网片控制坐标，定位网间距在直线上1m，在曲线上不0.5m，锚垫板与波纹管垂直，并固定牢靠。悬臂浇筑的梁段全断面一次成型，并在底板砼初凝前全部浇筑完毕，让挂篮的弹性变形全部发生在砼初凝之前，避免产生裂纹。为了保持悬臂施工两端的平衡，砼泵送至0+1#块处，再用三通泵管平均分送到两端的浇筑梁段，两端不平衡方量差控制在2.5m3内。砼强度达到85%以后，进行预应力施工，然后挂篮前移，转入下一个梁段施工。3.6 预应力施工测定锚圈口预应力损失为1.8%，据此对张拉力进行修正，强度达到85%后张拉。张拉千斤顶、压力表按标定回归方程编组使用，为使梁体受力均匀、防止扭转，同一编号的几索钢绞线采用多套张拉设备两端同时同步对称张拉。在长悬臂梁段，由于千斤顶行程受限，采用倒顶张拉法施工，即先张拉设计值的50%，然后退下千斤顶，使其行程归零，再继续张拉到设计索力。预应力筋张拉后24小时内完成孔道压浆。纵向预应力孔道采用真空压浆法施工，浆液采用水泥单液浆，水灰比0.3，初凝时间3h，泌水性小于水泥浆初始体积的2%。将浆液通过1.2mm的筛子过滤后加到压浆泵中，启动真空泵，当管道真空度达到并维持在0.060.09Mpa时开始压浆，当真空泵排气管处浆液和压入前稠度一样时，继续压浆23min，使管道内有一定的压力后终止。竖向预应力筋采用二次张拉工艺，张拉至290KN后卸荷，重新张拉至290KN，持荷2min后锚固。压浆采用一次灌浆法。3.7 合拢段施工及体系转换悬浇至14#梁段时，在边墩托架上浇筑15#段，使合拢段两端梁段砼的强度和弹模基本一致。利用一只挂篮进行边跨C1合拢段施工，T构另一端挂篮同样前移，如不能前移，则按对中支点力偶矩相等原则配重保持平衡。合拢口临时锁定采用钢支撑，并临时张拉顶板和底板索各两根。砼采用C60微膨胀砼，防止砼收缩使两侧接茬产生裂缝。砼在夜间最低温度时段(大约凌晨2:00)快速浇筑，浇筑前合拢口两侧采用水箱压重，每侧为C1段砼重量之半，压重随砼浇筑而同步释放。该桥三次合拢温度均在1517之间，符合设计要求，如预测合拢温度与设计不符，要提前在边墩支座上修正支座预偏值。合拢段砼强度达到50%后，解除边墩活动支座锁定，拆除临时支墩砼，均衡对称切断锚固钢筋，解除单侧主墩墩梁临时固结，使梁体变成单悬臂的简支梁。解除临时固结时注意梁体变化，如有异样立即停止作业，梁体受力均衡后再继续进行。为抵消中跨合拢时的支座反力、防止支座损坏，解锁完毕用2cm厚钢板将支座上下座板焊接固定。砼强度达到85%后，重新张拉临时索至永久索力，并张拉其余预应力索。中跨C2段合拢仍利用一只挂篮进行，合拢口另一侧挂篮不拆除，平衡合拢挂篮对梁体的压重。砼强度达到50后,立即拆除临时支墩并解除活动支座的锁定，形成三跨连续梁，拆除全桥挂篮。合拢段砼强度达到85%后，重新张拉合拢索和剩余的预应力筋，完成体系转换。合拢口临时锁定是抵抗因温度变化、日照等引起两端不均匀上下扰动和主梁纵向伸缩反力。合拢口钢支撑必须同时满足轴向力N、剪力Q和弯矩M。经计算，该桥每个合拢段设4个钢支撑，分别位于腹板的4个倒角处，每根钢支撑采用1根I22工字钢。同时，钢支撑在施工中采用了预埋件法和对接法两种形式，预埋件法是在合拢口两侧梁端面预埋钢板，然后将整根钢支撑固定在钢板之间。对接法是分别在合拢口两侧梁段中预埋一根钢支撑，然后将两根钢支撑对接起来。该桥实践表明预埋件法优于对接法。3.8 线形监控在悬灌施工前，模拟施工过程，计算梁体受自重、施工荷载、预应力张拉及预应力损失、混凝土收缩及徐变、体系转换等因素影响而产生的内力和变形，确定出各梁段的理论预拱值。0+1#块施工完毕，在其上建立平面和高程控制网点，做为各悬浇段高程和中线观测的基准点。悬灌施工时，每个梁段在离前端面15cm处各设3个测点，做为中线、标高和挠度变形的观测点，点位设置误差控制在5mm以内。每次悬浇时，进行挂篮就位立模后、砼浇筑前后、纵向预应力筋张拉前后等5个工况的挠度和高程测量，同时进行立模后、浇筑后两个工况中线控制测量。测量时除当前施工梁段外，同时测量已施工节段，以得到箱梁节段累计实际变形。为了减小温度影响，在清晨68时进行观测。然后根据梁段的实测数据，对理论预拱值进行调整，确定出要悬灌梁段立模标高。长悬臂状态时（1013#块），由于大气温度变化、日照温差等对变形影响显著，为了更准确地控制线形，对悬臂标高进行24小时跟踪测量，同时量测相应的气温值，根据温度值整理出随时间变化的连续梁变形的曲线，确定14号梁段的立模标高。4 结束语 双流特大桥连续梁自2005年9月10日开始浇筑，2006年5月18日全桥合拢。182索纵向预应力筋、1388根竖向预应力筋施工质量全部合格，中线合拢误差4mm、标高合拢误差9mm，