纳林川特大桥(48+3×80+48)m连续梁预应力施工控制研究

班新林，任 丹

(中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081)

纳林川特大桥(48+3×80+48)m连续梁预应力施工控制研究

班新林，任 丹

(中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081)

针对纳林川特大桥(48+3×80+48)m连续梁悬臂浇筑法施工开展施工过程中预应力施工质量控制研究。在预应力张拉之前，进行管道、锚口、喇叭口摩阻损失测试，根据测试结果提出预应力施工控制措施。在全桥预应力施工过程中，在悬臂施工阶段的关键结构部位以及中跨跨中重要结构部位进行混凝土应力监控，测试值与理论计算值基本一致。纳林川特大桥预应力施工质量良好，梁体预应力状态符合设计要求。

连续梁 预应力 应力 施工控制

1 工程概况

新建巴准线纳林川(48+3×80+48)m连续梁特大桥位于内蒙古自治区鄂尔多斯市，处于伊金霍洛旗和准格尔旗之间，是巴准线重要控制性工程。线路为Ⅰ级双线铁路，线间距4.0 m。全桥位于坡度为4‰的直线上。

梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。中支点处梁高6.8 m，端支座处、边跨直线段和跨中处梁高为3.8 m，梁底下缘按圆曲线变化，圆曲线半径R= 229.666 7 m。箱梁顶宽10.9 m，底宽7.0 m，底板在中支座处4 m范围内加宽到8.0 m。箱梁顶板厚35 cm。底板厚度40～90 cm，按圆曲线变化至中支点梁根部，中支点处加厚到139.3 cm。腹板厚度分为50～70 cm，70～90 cm，按折线变化。全桥共设9道横隔梁，分别位于中支点、跨中和端支点处。中支点处横隔梁厚2.4 m，边支点处横隔梁厚1.3 m，跨中横隔梁厚0.8 m，横隔梁设进人洞。全桥共分91个梁段，中支点0#梁段长度10 m，悬浇梁段分成3.0，3.5和4.0 m，合龙段长2.0 m，边跨直线段长9.65 m。

梁体采用C50高性能混凝土，三向预应力体系，纵向预应力体系采用Ⅱ级低松弛高强钢绞线，产品符合GB/T 5224的标准。标准强度fpk=1 860 MPa，公称直径15.2 mm，公称截面积140 mm2，Ep=195 GPa。纵向锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道采用金属波纹管成孔。

下部结构采用圆端形实体墩，钻孔灌注桩基础。桥墩编号为25#～30#，固定支座在27#墩。采用挂篮悬臂浇筑法施工。

2 预应力施工控制措施

纳林川特大桥连续梁悬臂施工阶段的锚口与喇叭口摩阻损失之和实测值占11.7%，偏大较多;相应的锚具回缩损失3.52 mm偏小。这是因为张拉使用的限位板不配套，限位高度太小。结合管道摩阻测试发现的问题提出悬臂施工阶段相应的预应力控制措施:更换与锚具配套的限位板，严格控制管道定位质量、成孔质量和锚垫板安装质量，处理有漏浆现象的预应力孔道。

纳林川特大桥连续梁合龙阶段的两次管道摩阻测试结果分别比设计值大6.2%和7.0%，相应的预应力控制措施为:根据《铁路混凝土工程施工技术指南》在满足不超过最大允许张拉控制应力的情况下，张拉控制应力比设计要求超张5%，且启用底板备用束。

为了分析预应力控制措施的效果，利用M idas/ Civil软件分别建立4个理论分析模型。

模型1:按照设计要求模拟结构、材料、预应力、施工信息等。

模型2:在模型1的基础上将底板束的管道摩擦系数μ和管道偏差系数k均调整为实测值，即μ= 0.235，k=0.006 25。

模型3:在模型2的基础上，张拉底板备用束。

模型4:在模型3的基础上，除了B9和B1'外，所有底板束的张拉控制应力提高5%。

各个模型在合龙完成工况下所有中跨跨中应力计算结果见表1，各个模型与模型1计算结果的比较见表2。

表1 各模型跨中混凝土应力MPa

表2 各模型与模型1计算结果的比较

因为30#墩边跨底板束是单端张拉，因此第2跨与第4跨计算结果有所差别。从分析结果可以看出，采用实际摩阻系数对结构的影响还是很大的，跨中底板应力降低6%，顶板应力降低1%;当张拉底板备用束，底板应力提升1%～3%，顶板应力提升4%～13%;张拉控制应力提升以后，底板应力提升至模型1水平，顶板应力比模型1高出4%～15%。因此，采取预应力控制措施，底板应力的损失得到弥补，顶板的应力有所提高，主要是第2跨和第4跨。鉴于顶板应力值不高，对结构影响不大，故控制措施可行。

3 预应力施工应力监控

在纳林川特大桥(48+3×80+48)m连续梁施工过程中为了掌握预应力施工效果，使用M idas/Civil对全桥结构进行建模分析，计算得到悬臂施工阶段和合龙施工阶段关键结构位置的应力变化，利用监控手段对理论计算值进行验证。

3.1 连续梁应力监控测点布置

纳林川特大桥采用内埋式混凝土应变传感器进行箱梁截面应力测量工作，测试截面主要选择在中间墩支点处两侧悬臂结构的根部(桥墩两侧的1#节段中间)和跨中合龙段位置，混凝土应力测试截面分布见图1。测试截面传感器布置见图2。

图1 纳林川特大桥应力测试截面分布

图2 测试截面传感器布置

3.2 纳林川特大桥预应力施工效果

3.2.1 悬臂施工阶段预应力施工监控

由于大桥为近似对称结构，选择26#和27#墩悬臂施工阶段的预应力施工监控结果进行分析。图3给出26#，27#墩悬臂结构在1#～10#节段张拉过程中支点位置测试截面累计应力的变化。截至10#节段张拉完毕，26#墩大里程测试截面底板的累积张拉应力为1.17 MPa、顶板累积张拉应力-13.29 MPa;26#墩小里程测试截面底板累积张拉应力0.79 MPa、顶板累积张拉应力-13.26 MPa;26#理论计算底板累积张拉应力2.75 MPa、顶板累积张拉应力-14.50 MPa。27#墩大里程测试截面底板累积张拉应力2.61 MPa、顶板累积张拉应力-13.73 MPa;27#墩小里程测试截面底板的累积张拉应力2.35 MPa、顶板的累积张拉应力-13.89 MPa;27#墩理论计算底板累积张拉应力2.93 MPa、顶板累积张拉应力-15.13 MPa。考虑具体施工过程，两个悬臂结构测试结果与理论计算结果均有部分差异。从分析结果看出，悬臂结构两端张拉受力基本对称，测试截面应力实测值与理论值比较接近，悬臂施工阶段预应力施工质量良好。

3.2.2 合龙阶段跨中应力监控

合龙过程中对3个中跨跨中进行应力监控，产生应力包括边跨合龙张拉、次中跨合龙张拉、中跨合龙张拉以及结构体系转换产生的结构应力。表3给出在合龙过程中，各中跨跨中测试截面的测试值以及相应的理论值。可以看出，考虑施工机具和堆载等影响，实测值与理论值比较一致，应力值满足规范要求。

图3 悬臂结构张拉施工中测试截面应力

表3 跨中应力MPa

4 结论

通过对纳林川特大桥(48+3×80+48)m连续梁预应力施工过程控制及监测发现，准确测试瞬时预应力损失并采取相应的控制措施，可以保证结构预应力施工效果满足设计要求，实现了预应力混凝土连续梁的应力精确控制。

［1］中华人民共和国铁道部.TB 10002.3—2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［2］中华人民共和国铁道部.TB 10002.1—2005铁路桥涵设计基本规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［3］铁道部经济规划研究院.TZ 324—2010铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2011.

［4］范立础.桥梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［5］范立础.预应力混凝土连续梁桥［M］.北京:人民交通出版社，1988.

［6］李国平.预应力混凝土结构设计原理［M］.北京:人民交通出版社，2000.

Study on prestress control in precasting of(48+3×80+48)mcontinuous girder of Nalinchuan Super-long bridge

BAN Xinlin，REN Dan
(Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)

In this paper，the construction control of prestressed concrete continuous girders in the Nalinchuan Bridge of Batuta-Zhungeer railway was studied.The superstructure is(48+3×80+48)m concrete continous girders. Before the prestressed strands were tensioned，the stress loss due to the friction at the duct and the anchorage was tested.The measurements for prestress controlling were provided based on the test results.During the whole construction of prestressing，concrete stress was monitored in the key parts for the cantilevering construction.It was also monitored at the mid-span of the center span.The observated results were close to the theoretical values.Thus，the monitoring results suggested a good construction quality of the Nalinchuan Super-large Bridge，and verified that the stress in girders met the requirements of the design.

Continous girder;Prestress;Stress;Construction control

U445.466

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.01.08

1003-1995(2015)01-0036-03

(责任审编 李付军)

2014-10-15;

2014-11-20

班新林(1984—)，男，河南信阳人，助理研究员，硕士。