连续梁合龙段刚性连接温度影响的计算分析

蔡海玉 腾兆宝

(中铁十局集团第二工程有限公司，河南郑州 450008)

0 引言

随着城际铁路建设的快速发展，大跨度桥梁建设进入了前所未有的高潮时期，四通八达的城铁网络不断催生出越来越多的连续梁桥。连续梁桥的施工方法很多，对于大跨径桥梁采用挂篮悬臂现浇施工则是较为成熟和便捷的。

挂篮施工的连续梁桥施工受温度的影响较大，尤其是合龙段的施工。合龙段施工是悬臂浇筑连续梁施工和体系转换的关键环节，梁体混凝土因昼夜温差的影响产生膨胀收缩，会造成合龙段新浇混凝土的开裂，影响混凝土的受力状态及悬浇梁体系转换的完成。合龙段施工必须采取合理的措施，设置必要的合龙刚性支撑锁定，使合龙段梁端保持相对固定，保证合龙段混凝土在凝固及工作过程中满足受力状态的设计要求，保持梁体线形，控制合龙段的施工误差。

1 工程概况

本桥为某城际轨道交通工程中的连续箱形梁桥，桥梁梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶面宽11.6 m，箱梁底宽4.498 m～3.584 m，顶板厚度为60 m～35 m，按拆线变化，底板厚度35 cm～90 cm，按抛物线变化。腹板厚50 cm～80 cm，按拆线变化，全联在端支点、中支点处共设4个横隔板，横隔板设有人孔，供检查人员通过。梁长为139.84 m，计算宽度为(39.17+60+39.17)m，中支点截面中心线处梁高为4.4 m，跨中2 m直线段及边跨10.92 m直线段截面中心线处梁高为2.8 m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端75 m。桥梁采用挂篮悬臂施工，全桥分6个节段，挂篮施工完6号节段，就进入合龙段施工，合龙段采用吊架施工。合龙顺序为先边跨后中跨。边跨合龙段混凝土浇筑后，张拉边跨预应力束，解除主墩顶临时固结，使悬臂T构变为简支结构;中跨合龙后，使两个简支结构形成一个连续梁，完成两次体系转换。边跨现浇段及6号块端部腹板两侧顶板、底板上各预埋4块40 cm高，50 cm宽，2 cm厚的钢板，钢板后方加焊钢板肋进行加强，梁体内埋设加强钢筋与混凝土连接增加抗拔力。支撑型钢采用40a的双拼槽钢焊接而成，在混凝土浇筑前几天凌晨最低温度时，将支撑型钢焊于两侧梁内预埋的钢板上，起到支顶作用并起部分抗拉作用，焊接时注意同一根型钢骨架一端焊完后再焊接另一端。合龙段施工选择一天的最低温进行，因混凝土浇筑后，气温的变化会引起梁体的伸缩变形，同时梁体左右日照温度不同还会引起梁的扭曲变形，所以合龙段混凝土施工前需对合龙口进行临时锁定，保持合龙段无相对变形。

2 计算内容

验算在温度荷载作用下，刚性连接支撑的强度是否满足要求。计算内容主要包括以下部分:

1)设定在温度升高10℃的情况下，梁体跨中受温度荷载产生的内力大小;2)刚性连接的强度验算。

3 温度荷载产生的内力计算

为了保证合龙段在灌注新混凝土达到强度前合龙口不因梁体由于温度变化产生膨胀或收缩变形而使合龙段混凝土在凝固过程中受到影响而破坏，需要进行合龙口锁定，中跨合龙为双端固定，温差引起的变形及应力很大，故临时锁定可采用劲性骨架和张拉时预应力束共同锁定，合龙段临时锁定要抵抗温度应力、T构两端不平衡弯矩等多种外力，保证悬臂T构施工安全和合龙段不出现裂纹。

3.1 模型建立

建模时，根据设计、施工方案及现场的实际情况，采用桥梁分析软件建立主桥模型，主梁桥墩以梁单元建立，共计节点49个，46个梁单元。主桥模型见图1。

图1 主桥模型图

3.2 荷载确定

计算主要是考虑主桥在温度上升10℃时，主桥的受力情况，给主桥施加10℃的系统温度。

3.3 边界条件约束

2号墩，3号墩墩底固结，1号墩，4号墩纵向约束释放，见图2。

图2 主桥边界条件约束

3.4 计算结果

在温度上升10℃的情况下，主梁中跨跨中受力见图3，图4。

由以上分析计算结果可看出:在设定温度上升10℃的荷载作用下，主梁跨中部位受轴向压力710 kN，弯矩2 900 kN·m。

4 刚性连接检算

刚性连接采用40a的双拼槽钢，分别位于腹板的上下。

依据前面计算，可知在温升10℃时，主梁跨中将有710 kN的轴向力，考虑到还有弯矩作用，按2倍系数验算，即每根槽钢承受710×2/4=355 kN。

图3 温度荷载作用下主梁轴力图

图4 温度荷载作用下主梁弯矩图

4.1 强度验算

40a双拼槽钢的截面特性:A=1.484 400e+004 mm^2，Ix=3.472 576e+008 mm^4，Iy=2.428 092e+007 mm^4。

强度满足要求。

4.2 稳定性验算

查表 5.1.2-1，x轴属于 b类，y轴属于 b类。

合龙段长度为2 m。

稳定性满足要求。

5 结语

连续梁桥合龙段施工时，温度应力常常是混凝土梁桥产生裂缝的主要原因，如何在温度变化时保证合龙段混凝土的质量，是合龙段施工成功与否的关键。因此，施工中必须高度重视，刚性连接必须有足够的强度和稳定性，保证合龙结构稳定，也为桥梁的安全运营提供保障。

［1］李玉良.风陵渡公路黄河大桥合拢段刚性支撑设计和应用［J］.山西交通科技，1999(5):67-68.

［2］冉 超.悬臂浇筑连续梁合拢段施工与计算［J］.城市建设理论研究，2011(3):111-112.

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