不同合龙方式对连续梁桥成桥状态的影响

杨 阳，曹兴龙，崔建龙，邓 晓，王神力

(兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州 730070)

合龙是一个体系转换的过程，合龙后结构的约束增加，超静定次数增大［1］。不同的合龙方式，结构的几何特性、所受荷载以及支撑条件不断变化，导致结构的弹性内力以及由混凝土收缩、徐变引起的结构次内力需要分阶段计算，而且成桥后的内力和线形与合龙方式有着直接的关系［2］。文献［3］对一次落架合龙方案和分段施工合龙方案进行对比分析，讨论了收缩徐变及支架刚度和排列密度在不同合龙方案下对结构成桥状态的影响。文献［4］对合龙方案进行了分类，并且对各种类型的合龙方案进行了对比说明，但是并未对采用各种不同合龙类型的差别做出定量分析。文献［5］分析了混凝土重度在不同桥型、不同跨径及不同改变幅值的情况下对桥梁线形的影响。文献［6-9］以某连续梁施工控制为例，分析了不同合龙方案对桥梁累计位移和受力的影响。

混凝土连续梁桥采用不同的合龙顺序将影响其内力和线形，每种合龙顺序需考虑的影响因素也很多，主要包括［2］:①自重、加载龄期和弹性模量的影响;②施工荷载;③预应力筋的张拉及预应力损失;④混凝土收缩、徐变。本文采用Midas/Civil软件进行了连续梁桥的两种合龙方式模拟分析，分析了两种合龙方式成桥后自重、徐变次内力以及钢束次内力对连续梁桥成桥线形和内力的影响。

1 工程实例及有限元分析模型

1.1 结构形式

某3跨预应力混凝土变截面连续梁桥(图1)计算跨度(58+96+58)m，边支座中心线至梁端0.8 m，梁全长213.6 m。梁高沿纵向按圆曲线变化，中支点梁高7.5 m(高跨比1/12.8)，边支点及中跨跨中梁高4.5 m(高跨比1/21.3)。中跨跨中直线段长10.0 m，边跨直线段长15.8 m。主梁采用单箱单室变高度变截面混凝土箱梁，箱梁顶宽11.2 m，箱梁宽6.4 m，截面采用单箱单室直腹板形式。顶板厚度除中支点及梁端附近外均为40.0 cm，梁端顶板厚度为62.5 cm，中支点附近为65.0 cm。外腹板厚为48，68，90 cm，中支点附近为140 cm，按折线变化。底板厚度由跨中的40.0 cm按圆曲线变化至根部91.8 cm。

图1 连续梁立面示意(单位:cm)

在大桥施工中，箱梁与主墩临时固结形成2个T构，每个T构分11个施工阶段，采用挂篮悬臂现浇。

1.2 有限元模型

本文采用有限元软件Midas/Civil对施工过程进行有限元模拟分析，将结构分为65个节点，64个单元。中墩约束为固定铰支座，其余约束为活动铰支座。

2 两种不同合龙方案对成桥线形和内力的影响

2.1 合龙顺序

先边跨后中跨合龙:悬臂施工T构→满堂支架施工边跨现浇段→边跨合龙→边跨体系转换为简支单悬臂结构→拆除施工支架→中跨合龙→施工桥面铺装。

先中跨后边跨合龙:悬臂施工T构→满堂支架施工边跨现浇段→中跨合龙→中跨体系转换为简支双悬臂结构→边跨合龙→拆除施工支架→施工桥面铺装。

2.2 成桥线形影响分析

成桥后，结构在自重、徐变及钢束次内力分别作用下的线形分析:①先中跨后边跨合龙，成桥后自重作用下结构中跨线形变化幅度明显要大，稳定性较差，对结构受力不利，见图2;②在徐变次内力作用下边跨线形变化幅度较大而且曲线较陡，不利于结构受力，见图3;③在钢束次内力作用下整体线形变化幅度较大，不利于结构受力，见图4。

图2 成桥后自重作用下竖向位移

图3 成桥后徐变次内力作用下竖向位移

图4 成桥后钢束次内力作用下竖向位移

2.3 成桥内力影响分析

成桥后，结构在自重、徐变及钢束次内力分别作用下的内力分析:①自重作用下中跨跨中截面最终的弯矩增大了10.93%，见图5;②徐变次内力作用下中跨跨中截面最终的弯矩增大了10.15%，见图6;③钢束次内力作用下中跨跨中截面最终的弯矩增大了7.1%，见图7。可以看出采用先边跨后中跨合龙工序施工时，连续梁桥成桥后的受力状况更好些。

图5 59点成桥后自重作用下竖向弯矩

图6 成桥后徐变次内力作用下竖向弯矩

图7 成桥后钢束次内力作用下竖向弯矩

3 结论

1)连续梁结构成桥后的线形和内力与施工合龙工序有关。不同的施工工序，它们的初始恒载内力不同，并且在体系转换过程中由徐变及钢束次内力引起的内力重分布的数值也不同。采用先边跨后中跨合龙顺序施工时，结构稳定、受力对称，并便于结构内力调整。而采用先中跨后边跨合龙顺序施工时，由于徐变次内力及钢束次内力的影响导致成桥后线形变化幅度较大，平顺性差以至于稳定性较差，对结构受力不利。

2)两种合龙工序相比，采用先中跨后边跨合龙工序施工时，内力变化曲线幅度明显较大，成桥后内力相对较大，在结构呈悬臂状态时稳定性差。在大跨和多跨连续梁桥中，应尽量避免使用这一施工工序。

3)在计入结构自重、混凝土徐变次内力以及钢束次内力影响的前提下，采用有限元法计算了三跨连续梁桥在两种不同施工顺序下的受力情况，对结构成桥后的内力和位移进行了综合比较。结果表明不同施工顺序对结构成桥后的内力和线性有较大影响，其中先边跨后中跨方案产生的内力和线性比较均匀，可以得到最为合理的成桥状态，故采用先边跨后中跨的合龙方案最优。

［1］范立础.桥梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］石现峰.施工方法对混凝土连续梁桥内力及变形的影响［J］.工程力学，1998(增刊):543-549.

［3］钟正强.连续梁桥合龙方案对施工控制的影响［J］.长沙交通学院学报，2002，18(3):27-31.

［4］吴建中.多跨连续梁桥的合龙设计［J］.桥梁建设，1999，29(3):30-33.

［5］张戎令.混凝土容重对不同跨径及桥型悬臂施工敏感性分析［J］.兰州交通大学学报，2011，30(1):107-111.

［6］刘曰飞，许长青，阴晓云.大跨度连续刚构桥合龙应注意的几个问题［J］.铁道建筑，2007(1):14-15.

［7］吴成程.大连湾特大桥变截面箱梁挂篮合龙段施工方法［J］.铁道建筑，2010(8):47-49.

［8］蔡肃军.连续梁桥不同合龙方案对施工控制的影响［J］.交通科技，2007(5):18-21.

［9］陈秀清，裴万胜，程菊红，等.预应力混凝土连续梁桥合龙顺序对成桥状态的影响研究［J］.铁道建筑，2013(12):19-21.