钢管拱连续梁边跨反压技术研究

罗华松

摘 要：文章以具体工程为例，为解决连续梁拱桥在“梁拱体系”形成之前中跨承受较大的施工荷载引起边跨上翘拔动边墩支座的难题，将传统“反压平衡”方式加以技术创新，严格控制反压体高度、宽度和长度，采用“双层对称”的反压思路，在有限的压重空间内完成了2000kN的反压作业，安全快速，结构无损。

关键词：连续梁 边跨反压 反压平衡法

1.工程概况

新建大冶至阳新铁路马家垄特大桥主桥采用（76+160+76）m预应力混凝土连续梁与中孔钢管混凝土加劲拱肋组合的“刚梁柔拱”结构体系，主梁为横截面为单箱双室的预应力混凝土连续梁，采用悬臂法施工。按计划，在钢管拱完工之前，需借用此桥作为运梁通道。运梁设备为KSC900型运梁车，运梁车自重为243t，单片32.6m，梁重为693t，荷载总量达9360kN。其作用于“梁拱体系”尚未形成的连续梁，中跨因缺少柔性拱的“吊挂作用”而加剧向下挠曲变形，而边跨则加剧上翘的趋势，边支座可能出现负反力问题。关于解决此问题的方法，在“拉锚平衡”和“反压平衡”中选择安全可靠、快速高效、不损梁体的“反压平衡”法。本文即对该方法作专门研究。

2.“反压平衡”法的理论依据

2.1 连续梁受力模型的简化分析

常见的三跨连续梁主墩及边墩均受压力，假设取消边墩，那么三跨连续梁就成为了两端悬臂的简支梁。且梁体具有一个特征变形曲线S，悬臂端具有自然下绕度值δ和端截面转角θ。分别在简支梁中跨和边跨施加荷载，则S呈现不同的变化趋势，见图1和图2。

2.2 “反压平衡”法的原理分析

δ和θ为与荷载F及荷载作用位置x相关的函数。在假设的两端悬臂的简支梁模型下施加竖向外荷载，其处于跨中位置时，随荷载F增加，δ具有-δmax→0→+δmax的变化规律。-δmax和+δmax分别为梁体外荷载为0时和承载能力极限状态下的δ值。δ=0对应的荷载值Fp是边支座处于零压力状态下的极限外荷载。

实际外荷载Ft>Fp，δ>0，如图3所示。

为了使δ=0，必须对边跨施加外荷载Fa，如图4所示。

在本工程中，边支座受0压力则等效于支座脱空，力学模型与计算模型相同。实际外荷载Ft即为运梁车满载荷载，施加外荷载Fa即为研究对象——边跨反压荷载。

3.连续梁边跨反压技术研究

3.1 计算模型

依据“反压平衡”理论，采用桥梁博士3.2进行计算。共划分为104个单元，并建立单元模型。

3.2 支反力影响

在拱肋施工合龙前运梁工况下，各支座反力如表1。

运梁车位于跨中时，边支座出现负反力。为杜绝此情形发生，需在两边跨端部各压重直支座受力临界状态。

采用试算法取Fa值，当选择反压Fa=2000kN，通过计算，反压后运梁过程中支座反力如表2：

3.3 梁体横向检算

运梁车自重243t，按32m双线简支梁重693t考虑，运梁荷载为936t，计算图示如图5。

3.4 计算模型

系梁横框计算采用1m宽度，施工荷载主要为运梁车荷载，按实际荷载作用在相应位置。

系梁横框支座根据梁格理论，支座模拟为3个弹性支撑，其弹性支撑系数为K=28700kN/m。

3.5 计算结果

各截面计算钢筋应力及混凝土应力、裂缝均能满足规范要求，各计算值如表3。

横向计算满足规范要求。

3.6 反压实施方案研究

3.6.1 反压原则

（1）压重范围尽量靠近端部支座附近；

（2）压重范围尽量在腹板范围附近；

（3）压重堆载高度尽量避免阻碍运梁车或架桥机的通行及组装，以便减少压重重复拆卸及安装，方便施工。

3.6.2 反压实施方案

根据反压原则，梁体顶面压重布置高度≤2.2m，否则将影响托运架桥机，另外压重重心离边支座中心不宜过长，因此边跨200t配重采取箱梁顶面与箱室内配重相结合的方式进行。

3.7 “反壓平衡”法操作要点

（1）采用有限元分析软件对桥梁反压进行精确分析；

（2）边跨配重注重加载位置及加载分布的选择，应选择在横截面刚度大的部位，应在面分布和线分布力间合理选择；

（3）施工荷载通过连续梁整个过程中，经精密水准仪测量边跨梁面，点触式千分表测量支座处垫使与梁底间隙变化。

4.结束语

综上所述，通过对反压理论的研究和压重方法的一系列的创新，在技术和实践上实现了连续梁拱体系单梁受力的线形的稳定。成功利用阶段成型的连续梁作为运量通道，提高了项目建设效率。证明了架桥机通行连续梁桥，需确保结构体系的荷载平衡，采取边跨反压的方式是一种有效的方法。在行业内，为今后类似施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]TB10092-2017，铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].

[2]TZ324-2010，铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南[S].

[3]刘建.基于桥梁博士的悬浇箱梁横向框架分析[J].北方交通，2013（S1）：48-50.