飞龙郁江特大桥（62+2×100+62）m连续刚构梁合拢段

　　摘 要：悬臂浇筑连续刚构桥，合拢段混凝土受T构温度伸缩内力影响较大。本文以工程实例阐述合拢段临时加劲型钢支撑约束施工方案的理论计算、结构设计方法，以及线形控制和内力控制的保证保证措施。

　　关键词：合拢段; 临时加劲型钢支撑; 约束 ; 施工技术方案

　　Abstract: This paper based on the engineering examples, described the temporary stiffening steel support of the constrained construction program calculation theory and structural design methods, as well as linear control and internal force control to ensure that assurance measures.

　　Key words: close paragraph; temporary stiffening steel support; constraints; construction technology program

　　中图分类号：U44　　文献标识码：A 文章编号：

　　1、工程概况

　　黎塘至钦州段扩能改造工程，在DK29+411.56～DK30+010.975处跨越飞龙郁江设计特大桥一座。特大桥桥跨全长599.415m，孔跨布置为7×32m简支T梁+(62+2×100+62)m连续刚构+1×32m简支T梁，单线铁路桥梁。新建桥位于既有桥的左侧，与既有线间距30m，横跨飞龙郁江。

　　其中第8～第11孔桥梁为(62+2×100+62)m预应力钢筋混凝土连续刚构梁。其余孔跨采为预制后张简支钢筋混凝土T梁。连续刚构悬臂梁采用挂篮法悬臂浇筑施工工艺，O号梁段及边跨梁段采用支架现浇法施工工艺。简支T梁采用预制架设法施工工艺。连续刚构主跨几何特征如图1所示。

　　连续刚构的第8#、9#、10#桥墩为主跨桥墩。主桥墩墩身采用矩形实体双板式桥墩，墩高均为10.5m。板式墩横截面尺寸为宽4.8m、长1.4m，两板柱间间距3.6m，双板柱外形长6.4m，板柱墩身设计为C55钢筋混凝土。主墩结构示意图如图2所示。

　　箱梁顶宽7.2m，底宽4.8m，梁高由墩顶处最高7.4m，渐变至跨中3.6m高，直腹板型单箱单室箱梁。

　　广西钦州市地区夏长冬暖有微寒。全年平均气温为22℃,每年1月(农历12月)份虽是全年气温最低的月份，但平均气温仍在10℃以上，比较暖和。每年农历10月一12月偶有强烈寒潮入侵，市内偶尔出现连续几天10℃以下的低温，最冷时气温降至0℃以下，偶尔轻霜，但为数甚少。

　　合拢段施工期限预计最高最低温差在20℃之内。

　　2、临时加劲型钢支撑约束结构概况

　　连续刚构的边跨合拢段，边跨边墩为活动支座，滑动摩擦力很小，刚构的温差应力因活动支座滑动得到释放，合拢段温差应力影响较小;连续刚构的主跨合拢段，刚构的温差应力只能靠刚构变形相适应，合拢段的温差应力影响很大。

　　因此，边跨合拢段不作为控制重点，参考主跨临时约束结构施工。以温差应力影响较大的主跨合拢段为控制对象。主跨合拢段的临时加劲型钢约束方案，采用体内刚性支撑、体外刚性约束+预拉应力索相结合的三维约束结构。体内刚性支撑采用外径φ300mm、壁厚10mm钢管混凝土支撑柱，体外刚性约束采用水平面型钢桁架+挂篮竖向撑拉约束，合拢端临时预拉应力索临时锁定的组合措施。临时锁定束利用合拢口永久预应力束进行临时锁定，暂定顶板、底板共计11束，每束临时锁定张拉力为1000KN，合计锁定张拉力10500KN，要在合拢段混凝土浇筑前施加锁定。

　　每个合拢段纵向约束采用4根φ300mm、壁厚10mm钢管混凝土支撑柱和临时张拉束共同作用，支撑柱与腹板浇筑在一起，不再拆除;横向约束采用I16工字钢桁架，分别在顶板上安装2组、箱内底板上安装1组。每组桁架使用1根I16型工字钢柱+I16工字钢斜拉杆组拼结构。

　　3、临时加劲型钢支撑约束结构设计

　　3.1设计参数

　　①、钢材弹性模量：E=2.1×105Mpa;

　　②、C55混凝土弹性模量：Ec=3.55×104 Mpa;

　　③、Q235钢材允许拉压应力：f=210Mpa。

　　④、箱梁混凝土材料线膨胀系数为α=1×10-5m/co·m;

　　⑤、刚构最大温差按△T=20 co计算。

　　⑥、墩身高度h=1050cm，横截面惯性矩I=2.1952×108cm4。

　　⑦、合拢段长度2m。

　　⑧、结构安全系数K=1.3。

　　3.2临时加劲型钢支撑约束结构受力分析

　　合拢段混凝土在刚构升温阶段，会受刚构温升应力的挤压作用;在刚构降温阶段，会受刚构收缩的拉应力作用。

　　为使得合拢段混凝土在养护阶段不受到刚构温度应力的影响，设置临时加劲型钢支撑约束结构承担刚构温度应力。在合拢段混凝土养护阶段，当温度升高时，刚构的温升挤压应力由临时钢支撑承担;当温度降低时，刚构的收缩拉应力由临时预应力索来承担。

　　合拢段临时加劲型钢支撑结构承担刚构温度伸缩应力的双重作用。

　　3.3结构计算基本条件

　　①、由于合拢段施工时各梁段混凝土所经历的时间较短，混凝土收缩、徐变产生的变形值相对较小，计算时只考虑温差影响;

　　②、为简化计算，把变高度梁简化为平均断面的等截面梁处理;

　　③、为简便计算，刚构主跨温升长度按L=100m计算，忽略合拢段2m长的影响;

　　⑤、为简化计算，忽略临时预应力索预拉力对钢支撑和主跨T构的压缩影响;

　　3.4结构荷载计算

　　①、T构最大温差伸缩量：△L=αL△T=20mm;

　　②、T构的最大温度内力：8078KN;

　　3.5临时约束结构设计

　　①、临时预应力索的设计

　　当气温下降时，假定T构收缩内力完全由临时张拉束来承担。临时张拉束暂定11束，每束临时锁定张拉力不超过1000KN。考虑临时锁定张拉的对称性，按顶板和底板预应力束均匀分配。

　　②、体内临时支撑柱

　　当气温上升时，T构的伸张内力完全由临时支撑柱来承担。箱梁全断面共计布置4根钢管混凝土支撑柱，每根支撑荷载为2020KN，其中底板和顶板各两根。

　　体内临时钢管混凝土支撑柱采用直径φ300mm、壁厚10mm、C50混凝土支撑柱。按轴心受压杆件设计。

　　钢管混凝土支撑柱横截面积A=707cm2,含钢截面积AS=75cm2，钢管混凝土柱含钢率ρ=0.106，混凝土强度标准值fck=32.4MPa。管支撑高度h=200cm，长细比λ=26.7，折减系数φ=0.948。钢管混凝土提高系数K1=1.54。

　　钢管混凝土轴心受压杆件的承载力：4483KN。大于最大荷载N=2020KN，储备系数K=2.22。

　　③、约束桁架设计

　　横向桁架杆件均按受压杆件设计。按钢结构一般规定取λ≤150为控制目标。连接节点按受拉、受剪设计，抗拉抗剪能力F≥150KN。

　　桁架顺桥支撑2m，剪刀撑斜拉杆按45o设置，斜拉杆长度为2.83m。

　　拟采用I16工字钢，最弱轴iy=1.89cm，横截面积A=26.1cm2。

　　撑杆：λ=105，小于150;斜拉杆：λ=150，不大于150。

　　杆件受拉能力：F=548KN，大于150KN。

　　3.6合拢口临时约束桁撑结构设计

　　合拢口顶板面桁撑结构布置图如图4所示。

　　合拢口底板面桁撑结构布置图如图5所示。

　　其它验算满足要求，计算过程略。

　　4、施工工艺及施工方法

　　4.1施工工艺流程图

　　4.2施工方法

　　4.2.1合拢段体内钢管混凝土支撑柱的制作安装

　　在合拢段刚性支撑安装前做好钢构件及其配件。在悬臂端最后一节的端面上按设计位置预埋锚垫板。钢管支撑柱采用直径φ300mm、壁厚10mmQ235钢管，端头垫钣采用340×340×20mm钢板，每块预埋板锚固4根直径φ25mm锚栓，锚栓锚固深度不小于250mm。焊缝高度不小于15mm，支撑钢管柱先就位焊接，后压注混凝土。支撑管长度以实测为准。

　　4.2.2预埋连接板

　　在合拢段相邻两个节段混凝土浇筑时，在箱梁顶板及底板设计位置预埋桁撑连接的锚固钢板。预埋板与锚栓采用焊接，焊缝高度不应小于15mm。

　　为保证预埋板下混凝土灌注密实，预先在预埋板上钻孔漏气，以利于混凝土充实。挖孔位置应躲开支撑柱焊缝位置和锚筋位置。预埋板埋置高度与梁面持平，以利于提高抗剪能力。

　　4.2.3加劲钢支撑安装

　　桁撑均采用I16工字钢，桁撑预埋连接板采用厚度12mm钢板、φ25mm锚栓，锚栓锚固深度不小于250mm。所用钢材材质均为Q235钢材。桁撑的斜拉杆应以实测尺寸为准。桁撑均为焊接，焊缝高度不小于10mm。

　　4.2.4张拉临时预应力束

　　在钢管混凝土支撑柱及桁撑安装完毕后、混凝土灌注前张拉临时预应力束，实现刚构锁定效应。按最大温差20度内力计算，每个合拢口临时锁定张拉力不小于10500KN。

　　张拉时要遵循对称同步作业顺序，确保合拢段对称受载。

　　4.2.5合拢段混凝土浇筑

　　合拢段混凝土的浇筑时段要选择在一天中的降温接近平均气温时开始最好，使得临时加劲杆支撑受力和墩身受弯曲最小。

　　合拢段混凝土应采用微膨胀混凝土浇注，减少收缩变形。应快速浇筑，争取在最短时间内完成，以利于混凝土尽早达到设计强度。

　　混凝土浇筑完成后，及时覆盖、保湿润养护，梁面、箱内洒水保湿降温。覆盖和养护范围超过两端各一米以上。以减少温差应力。

　　4.2.6合拢段预应力张拉

　　合拢段混凝土养护达到设计要求后，开始张拉预应力束。对锁定束补助设计张拉力，达到连续刚构结构。

　　4.2.7拆除临时钢支撑

　　在合拢段纵向预应力施加后，即可拆除体外临时桁撑，体内支撑柱留在结构内，永久受力。

　　拆除方法采用乙炔切割法，先顶板后底板顺序拆除。

　　5、施工注意事项

　　5.1选用早强、高强混凝土，使得合拢段混凝土尽早达到设计强度，减少刚构温度变化对合拢段混凝土的质量影响，并严格控制用水量，以减少混凝土的收缩变形。

　　5.2为避免新浇混凝土早期受到较大拉力作用。合拢段混凝土浇筑时间，应选在当天平均温度时刻，且开始升温起步阶段，使混凝土浇筑后至达到一定强度之前处于升温过程之中，以避免升温对合拢段混凝土的影响。

　　5.3加强混凝土养护。使得新浇筑混凝土在达到设计强度前处于潮湿状态，以减少箱梁顶面因日照不均所造成温差影响。

　　5.4为防止合拢段两边悬臂端因降温而产生上翘，在合拢段施工时应在两悬臂端部按设计要求增加压重。

　　5.5及时张拉。在合拢段混凝土强度达到设计强度的90%时，应及时张拉部分预应力连续束，实现连续体系，以策安全。

　　5.6合拢段空间三维约束稳定措施

　　纵向(顺桥向)稳定靠钢管混凝土支撑柱和临时预应力索约束;

　　横桥向稳定靠加劲钢桁撑的桁架约束;

　　竖向稳定性，应利用挂篮底模平台和上桁架对箱梁底板和顶板间的约束。为使得挂篮前横梁下约束有效，应将上桁架前横梁与顶板间增设2根临时钢性支撑柱，支撑位置对应于箱梁腹板左右，将上桁架前横梁支撑在箱梁上，并利用长吊杆将前上横梁和底平台前托梁拉锚成一体。

　　5.7严格监测T构的悬浇位移变化和温度变化。特别是合拢前一个月的资料，应准确无误，为合拢段施工提供准确参数。

　　5.8严格控制锁定温度。根据钢筋混凝土变形大滞后性特征，建议合拢段临时锁定温度控制在20oc。若施工期间气温与其有差别，应采取相应的千斤顶支顶或张拉预应力钢束的措施调整T构变形量。

　　5.9注意高空施工作业安全。加劲型钢约束结构安装，应在挂篮走行到位后进行，利用挂篮作为施工支撑平台。

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