阻尼器在客专大跨度连续梁中的运用

陈 彬 上海铁路局苏北铁路有限公司

阻尼器在客专大跨度连续梁中的运用

陈 彬 上海铁路局苏北铁路有限公司

随着我国高速铁路的迅速发展,交通枢纽快速建设，跨路预应力混凝土梁桥的不断增多，与其相关的大跨度连续箱梁悬臂施工理论与实践日益受到关注，特别受一些特殊环境、特殊地段外界等诸多因素的影响，设计新理论、新技术也层出不穷。根据工程实例对津秦客运专线中大跨连续梁中的阻尼器安装运用进行研讨，希望对以后阻尼器工程施工在混凝土收缩徐变、二期荷载等外力作用下准确定位安装能起到借鉴作用。

预埋要求；预偏量；空间位置确定；施工安装

1 概述

为了保证梁部结构在地震力等特殊荷载下的安全性能，一般应在墩和梁之间设置防落梁，在津秦客专地处地震多发地带，考虑到大跨度连续梁梁长较长，为了使下部结构受力更加合理，所以对大跨度连续梁设置阻尼器，安装阻尼器主要是在桥梁工程中起减震和限位作用，连续箱梁悬臂施工中阻尼器部分构件预埋在墩顶作为固定支撑点，另一部分预埋梁底随梁底纵向位移变化而变化，两部分之间用减震装置连接，而阻尼器整体构件上下前后位移的调整又是有限的，因此给施工过程中阻尼器安装准确带来一定的困难，实际施工中竖向梁底预埋件抛高主要是运用Midas等软件建立模型计算确定，纵向梁底预埋件预偏量的主要参考支座预偏量和运用Midas等软件建立模型计算该点（预埋件中心假设成活动支座）的纵向偏移量，从而计算阻尼器预埋梁底构件的空间坐标，然后进行放样定位安装。

2 工程实况

新建天津至秦皇岛铁路客运专线唐山榛子镇陡河2号特大桥在DK157+582.7处、DK157+682.7处、DK157+782.7处以（60+100+100+60）m连续梁跨越京沈高速公路榛子镇收费区三条匝道，3个悬挂主墩113#墩和114#墩墩高9 m,115#墩墩高9.5 m，梁底下缘按折线变化，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12 m，底宽6.7 m（除0#块部分加宽外），顶板厚度40 cm~50 cm折线变化，底板厚度40 cm~120 cm曲线变化，腹板厚度60 cm~100 cm折线变化，其中114#为固定墩，113#和115#2个活动墩均安装阻尼器，阻尼器下钢板预埋墩顶,钢板预埋中心距墩中心设计为1.77 m，上钢板预埋梁底距墩水平距离设计为3.6454 m。

3 阻尼器结构简介及安装要求

3.1 阻尼器结构简介

阻尼器主要是由连接件和各连接件之间的支撑弹性构件几部分组成（如图1、图2），连接件主要分两部分：一部分预埋墩顶，一部分预埋梁底。连接件之间用支撑弹性构件连接，`预埋墩顶和梁底的构件由螺栓套筒和钢板等组成。

图1 阻尼器平面图

图2 阻尼器立面图

本跨连续梁采用4 500 kN型号阻尼器，每个桥墩设置12个，其中墩顶和梁底各设置6个（3对），每个阻尼器预埋连接件部件及数量见表1，连接件外露部分按照《铁路钢桥保护涂装》第7套装体系进行。

表1 每个连接件工程数量统计表

3.2 阻尼器安装要求

阻尼器安装主要是连接件的安装，主要是连接件预埋件的预埋定位，安装阻尼器应保证销孔之间长度距离符合设计要求，连接件安装允许偏差顺桥向误差不大于+5 mm，横桥向误差不大于+5 mm，高程误差不大于+10 mm，阻尼器连接件预埋钢板的平整度0.5 mm/全平面，安装时要考虑纵向预应力钢束、混凝土收缩、温度等诸多外界环境影响销轴间距离的变化，以保证偏差符合设计要求。

4 支座纵向预偏量的计算

支座纵向预偏量是指支座上钢板纵向偏离理论中心线的位置，设△1为箱梁在预应力、二期恒载及混凝土收缩徐变作用下引起的各支点处的位移量；△2为各支点由于实际合拢的温度与计算合拢温度支差引起的位移量，各支座处的纵向预偏量由-（△1+△2）求得，式中负号表示按计算所得的位移量反方向设置预偏量。

△1主要参考软件计算如图3白色字体标注所示（如图3）。

图3 支座纵向预偏量的计算

△2为各支点由于实际合拢的温度与设计合拢温度支差引起的位移量,假设实际2010年8月20日合拢温度24℃，设计合拢温度一般按当地的年平均温度16℃，

△2=（24-16）×100×0.01=8 mm（100是指活动支座到固定支座的距离100 m）

支座纵向预偏量=-（△1+△2）=-38.314 mm

通过支座预偏量实际计算38.314 mm与图纸设计38 mm基本相当，可以认为此模型假设计算可以利用。

5 阻尼器纵向预偏量的假设计算

阻尼器的预偏量主要是预埋梁底连接构件的纵向偏移量，图4中白色字体标注所示节点号65和71分别是阻尼器连接构件梁顶预埋的中心位置，距支座中心点节点号68距离为3.64 m。

图4 阻尼器纵向预偏量的假设计算

假设节点号65和71分别为多向活动支座△1主要参考软件计算如图5中白色字体标注所示

图5 阻尼器参考软件计算

节点号65的纵向预偏量△1=28.507 mm

2=（24-16）×96.36×0.01=7.7 mm（96.36是指活动支座到固定支座的距离96.36 m）

节点号65纵向预偏量=-（△1+△2）=-36.207 mm

节点号71的纵向预偏量△1=32.1 mm

2=（24-16）×103.64×0.01=8.2912 mm（103.64是指活动支座到固定支座的距离103.64 m）

节点号71纵向预偏量=-（△1+△2）=-40.3912 mm。

6 阻尼器竖向预偏量（抛高）的假设计算

阻尼器竖向预偏量（抛高）的假设计算见图6。

图6 阻尼器竖向预偏量（抛高）的假设计算

如图6中白色字体标注，预应力、二期恒载及混凝土收缩徐变作用下引起节点号65竖向抛高量=0.575 mm；预应力、二期恒载及混凝土收缩徐变作用下引起节点号71竖向抛高量=0.319 mm。

7 阻尼器横向预偏量的假设计算

选取墩顶和跨中梁段，按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》第4.3.9条，简化为支撑在主梁腹板中心线下缘的箱形框架计算。荷载包括：结构自重、桥面系恒载、横向预应力、列车活载、动力系数、人行道活载、温度活载等。其中列车活载按ZK特种活载、考虑纵向、横向分布宽度；动力系数按1+μ=1+12/（30+L）计算，L为腹板中心距；温度活载分日照和寒潮两种情况考虑如图7。

图7 日照和寒潮两种情况

由于112#墩到116#墩处在陡河2号特大桥直线地段，综合考虑假设计算，由于结构自重、桥面系恒载、横向预应力、列车活载、动力系数、人行道活载基本在本桥上都是对称设置的。对横向预偏量影响基本不大，只有温度活载对横向预偏量有影响，而且温度对本桥的横向预偏量影响又与线路走向、日照时间和当地日气温等诸多因素的影响，横向预偏量基本可以假设L=KθμTδs，其中δs是日照面积桥两侧的偏差；T是温差；μ是温差修正系数；θ是线路走向与日照方向的夹角；K是系数。

8 阻尼器梁底预埋连接构件空间位置的确定

假设113#墩中心的中心坐标（0 0 54.9536）114#墩向小里程113#墩为坐标轴X的正方向，113#墩梁底阻尼器小里程节点71的连接件设计中心坐标为（计算如图8）：

Z=设计高程点-此点截面高度

113#墩梁底阻尼器小里程节点71的连接件施工中心坐标为:

X=3.6454 m+纵向偏移量

=3.6454 m+0.040392 m=3.685792

Y=0;(此段为直线桥地段，横桥向偏移量可以忽略不计)

Z=偏移后高程点-此点截面高度+预应力抛高+支架变形量=54.933295-7.978487+0.000319+0.008=46.96313 m。

图8 预埋连接构件空间位置的确定

9 阻尼器的施工安装

9.1 阻尼器处模板改装

9.1.1 墩模板流水槽处模板修改

中间一个连接件中的中间一个连接件螺栓套筒位置在墩流水凹槽处，因为连接件螺栓套筒外边缘距墩平面中心直线距离为2.01 m,而预埋钢板外边缘距平面中心直线距离为2.1 m,，墩顶平面横向1/2宽度为2.1 m,由于流水凹槽20 cm,凹槽距离墩平面中心直线距离1.9 m,所以流水槽要改移，改移不仅要考虑施工方面，而且要考虑到经济实用，满足设计流水要求，由于连接件螺栓套筒长度80 cm，经过设计同意对墩顶以下1.8 m的流水槽进行改移，同时把流水槽模板割除后再焊接一个平面板，焊接后对焊接板与原有的墩模板过度圆顺，打磨平整圆滑验收合格后，才准吊装。

9.1.2 预埋钢板梁底模板修改

由于非固定墩的支座预偏量的确实存在，预埋梁底的阻尼器连接件为了能够精确定位，预埋件必须考虑预偏量，梁底的补齐平台随之也发生改移如图9，使用全站仪对平移40.3912 mm后补齐平台进行放样，然后开始模板改造，改造时注意底模板的整体稳定和强度，同时在底模板支架上加钢板支撑垫，在杆件支架加肋，改造后进行底模预压，支架底模下沉量满足施工和设计要求后，再进行下道工序施工。

图9 预埋钢板梁底模板修改

9.2 阻尼器钢筋绑扎和定位

阻尼器位于墩顶与梁连接重要特殊位置，按设计要求每个墩上阻尼器连接件需要绑扎安装5.8 t钢筋，墩帽钢筋、梁底钢筋、垫石钢筋、梁底与墩顶临时支座固结钢筋和阻尼器钢筋部分互相抵触，为了增加连接件的抗拉抗拔，而且部分钢筋需要从连接件螺栓套筒中穿入，所以施工必须注意钢筋绑扎焊接顺序。墩顶与阻尼器钢筋绑扎步骤如下：①安装梁底与墩临时支座固结钢筋；②定位阻尼器，固定阻尼器部分主要钢筋和螺栓套筒中穿入钢筋；③现场绑扎部分墩帽钢筋主要框架；④安装墩帽和阻尼器长度较长的、弯折较多的钢筋，从下往上依次顺序安装；⑤当钢筋抵触时，适当移动阻尼器普通钢筋；⑥钢筋绑扎结束之前，要重新对阻尼器预埋钢板的中心位置和平面尺寸重新复测，符合要求后，安装保护层垫块吊装墩帽模板。梁底与阻尼器钢筋绑扎步骤和墩帽基本相同，首先对连接件定位，先安装不好穿插的长弯曲钢筋，后安装短易于穿插的钢筋，当钢筋抵触时，适当移动阻尼器普通钢筋，钢筋绑扎结束之前，要重新对阻尼器预埋钢板的中心位置和平面尺寸重新复测，符合要求进行下道工序。

9.3 保证预埋件位置精确的措施

阻尼器连接件安装时受到多种因素的干扰，特别是钢筋绑扎过程，连接件在墩顶，没有固定支点相连靠，为了减少干扰，施工采用了以下措施，防止预埋件位置产生较大的偏差。

（1）墩帽绑扎前使用ф48 cm钢管搭设一个箱体框架,框架底部固定在墩身钢筋上,连接件预埋钢板放在钢管顶部,钢板四周用辅助钢筋定位,定位前要保证钢板顶面高程符合设计要求,然后再开始绑扎钢筋。

（2）首先对固定阻尼器部分主要长弯折钢筋和螺栓套筒中穿入钢筋进行安装固定。

（3）为保证连接件的锚板水平，在连接件部位增加混凝土加台，混凝土加台与桥墩、梁体同时浇注。4在每道工序施工前对预埋件钢板高程和平整度都需要检测，不符合要求及时校正，复测合格后才准进行下道工序。

10 结束语

随着桥梁建设的快速发展，在特殊环境下，为了保证梁部结构在地震力等特殊荷载下的安全可靠，在梁与墩之间设置防落梁、阻尼器等设施，特别是在大跨度连续梁施工安装使用日益受到关注，也是以后大跨度桥梁设计发展的趋势，为了能保证阻尼器能够精确定位，发挥应有的功能，本文只对津秦客专陡河2号特大桥113#墩阻尼器的梁底预埋6个连接构件中的一个（小里程中）进行相应模拟假设计算，而且计算假设方法单一，施工钢筋、模板干扰因素较多，容易产生误差 ，而今后对阻尼器结构设计以及材料选取都值得思考，为了使阻尼器在安装误差较大的情况下，能够靠自身的构件进行调节和误差补偿，使之很好地发挥应有的作用进行探讨和研究。

[1]铁道第三勘察设计院提供的阻尼器连接件安装图《津秦桥通-49》.

[2]铁道第三勘察设计院提供无碴轨道60+100+100+60预应力混凝土连续梁(悬浇)《津秦桥通-13》.

[3]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》.

[4]榛子.镇陡河2号特大桥（C）段《津秦客专施桥-11》.

[5]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB1002.3-2005）.

[6]《高速与客运专线铁路施工工艺手册》.

[7]《MidasCivil 2006帮助手册》.

责任编辑：宋 飞

来稿时间：2016-11-22