大跨度连续梁桥设计与施工控制

杨 鑫

(1.北京交通大学土建学院;2.沈阳铁道勘察设计院有限公司)

0 前 言

随着我国交通事业的快速发展，大跨度预应力混凝土连续梁桥因其优越的结构体系近些年来得到迅速发展，在铁路、公路和市政桥梁工程中得到广泛应用。大跨度预应力混凝土连续梁桥广泛采用悬臂浇注方法施工。桥梁施工体系转换次数多，结构在施工期内会产生复杂的内力与位移变化。为确保施工质量与安全，设计与施工要求高度协调，对桥梁进行施工过程中的仿真模拟分析，并对桥梁的线形和内力进行分析，确保成桥时桥梁的线形和内力符合设计要求。

1 工程背景

沈阳四环跨沈西编组站特大桥主桥为56 m +92 m +92 m+92 m +56 m 变截面预应力混凝土连续箱梁，采用悬臂现浇法施工。箱梁采用C50混凝土，采用单箱单室断面。箱梁顶宽13.1 m，底宽为8.1 m，两侧悬臂翼缘板宽2.5 m，根部梁高5.8 m，跨中及边跨梁高2.9 m，梁高按圆曲线变化。箱梁采用三向预应力体系。

2 计算模型

采用Midas/Civi 空间梁单元建立结构仿真分析模型，按照箱梁截面变化及施工节段情况，全桥共划分138 个梁单元，139 个节点。4 个主墩墩顶合拢前设置临时固定支座成为静定T 构，合拢后12 号墩顶为固定支座，10 号、11 号、13号、14 号墩为活动铰支座。

3 静力分析

依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2004)，按照全预应力结构对桥梁施工阶段及运营阶段的受力情况进行了详细计算，配置了纵向预应力束。根据斜截面强度及箱形截面的环框受力分析和计算，腹板配置了竖向预应力束，桥面板配置了横向预应力，并合理的配置了梁体的普通钢筋。箱梁的主要设计指标见表1。

表1 箱梁的主要设计指标

4 施工控制

4.1 立模标高的确定

立模高程一般设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种(竖向挠度)。其计算公式为

Hlmi=Hsji+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i+fgl

式中:Hlmi为i 阶段立模标高;Hsji为i 阶段设计标高;∑f1i为由本阶段及后续施工阶段梁段自重在阶段产生的挠度总和;∑f2i为由张拉本阶段及后续施工阶预应力在阶段引起的挠度;f3i为混凝土收缩、徐变在i 阶段引起的挠度;f4i为施工临时荷载在i 阶段引起的挠度;f5i为取使用荷载在i 阶段引起的挠度的50%;fgl为支架变形值。

4.2 预拱度的计算

成桥状态设计线形为考虑3年收缩徐变后的成桥线形，挂篮变形产生的挠度通过挂篮加载试验来获得。根据上述计算公式和监控分析，可以计算出各梁段的预拱度(相对设计高程)，如图1 所示。

图1 预拱度计算值

4.3 应力监测

在节段混凝土浇筑过程中，对主梁应力实时监控，确保工程的施工质量及结构安全。以左幅19 号块截面应力测试结果为例，见表2。

各主梁段应力实测值与与理论值基本相符，除个别点外差值均在15%以内，满足施工监控的一般要求。

表2 19 号块截面顶底板实测应力与理论计算值比较

续表2

5 动力分析

利用Midas/Civi 对该桥进行空间动力特性分析，计算出理论值与该桥的脉动试验的各阶理论频率与振型的实测值进行对比，见表3。该箱梁一阶竖向振动实测频率与理论频率的比值为1.258，说明该桥箱梁整体性及刚度较好，结构的阻尼比在正常范围内。

表3 实测各阶频率与理论计算频率对比

6 结 语

(1)实测结果与理论数据吻合良好，各施工阶段应力、变形满足施工控制要求，成桥主梁标高实测值与计算值基本吻合，各阶段截面实测应力与计算应力偏差较小，且变化规律与计算相吻合。成桥线形及结构内力满足设计及规范要求，达到了施工控制的目的。

(2)该桥竣工后，经现场静动载实验，各项指标与设计数据基本吻合。目前沈阳四环路已全线通车，该桥运营情况良好。

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