高速铁路桥135m跨连续梁合龙施工
来源：时间：2011-4-7 9:37:00 点击：1 今日评论：0条
1. 概述
沪杭铁路客运专线采用连续梁桥方式跨越黄浦江上游的横潦泾，连续梁桥共5墩4跨，墩号119#—123#号，里程DK35+287—DK35+709，跨径布置为（75+135+135+75）m，全长421.5m。
上部结构为单箱单室预应力钢筋混凝土连续梁，梁顶面宽度12m，底板宽7m。
0#块高10m，现浇支架在悬浇时起支撑及稳定作用，主墩每侧设11个悬浇节段，贝雷桁架挂篮悬浇。
119#（北岸）、123#（南岸）墩设边跨现浇直线段，长度7.25m。
全桥共有4个合龙段，边跨、中跨各2个，长度均为2m，梁高5.83m。
单个边跨合龙段配纵向预应力22束，中跨合龙段设置了中隔墙，配纵向预应力48束。
2. 合龙特点和原则
合龙是连续梁体系转换的重要环节，施工中需面对两个主要问题：①新浇合龙混凝土的硬化收缩及温降收缩，会影响合龙砼与两悬臂梁端的连接；
②温升膨胀会使新浇混凝土过早承压，对其后期性能有影响。
保证新浇合龙混凝土质量是关键，设计时尽可能缩短合龙段长度以减
少混凝土收缩量，施工中为防止新浇混凝土过早承压及温降开裂，普遍做法是调查当地近期温度规律，推算合龙温差范围，计算合龙结构受力，在合龙段内埋设劲性骨架并张拉临时预应力束，使合龙跨进行临时约束锁定。
合龙施工应结合大桥特点，满足受力、线形和误差要求。
在悬浇过程中3个主墩“T” 构各自独立，梁体处于负弯矩受力状态，随着边跨、中跨顺序合龙，梁体也依次处于不同结构的受力状态，直至成桥完成体系转换。
本桥合龙有如下特点：
本桥属大跨度的高速铁路连续梁桥，梁体刚度较大，主墩采用现浇支架承托固结，要求2个边跨分次合龙，2个中跨对称同时合龙，梁重锁定力量大，锁定和解除工序复杂。
合龙方案制定遵循如下原则：按设计及监控方案要求，先边跨合龙，后中跨合龙；按支座安装时的预偏量设置要求，在14±4℃合龙；合龙时梁体的受力结构应为明确的静定体系；满足设计及规范要求。
3. 边跨合龙
通过边跨合龙，将2个边孔变成“Π”形的简支结构，合龙时主墩固定，边跨直线段活动。
当北侧边跨合龙时，120#墩支座固定，锁定北边跨合龙段，解除119#墩的支座和支架锁定，变为活动墩。
南边跨合龙方案类似。
3.1直线段现浇支架滑动机构设置
直线段的现浇支架下部为自墩顶向上设置的钢管支架，其上布置贝雷桁架作为承载梁，为使得在边跨合龙时直线段能够纵桥向水平微量滑
移，在贝雷桁架下的分配梁与钢管柱间设置了滑动机构。
119#、123#墩直线段锁定和解除的主要机构为钢管柱顶4个支点、墩顶模板支撑及活动支座锁定。
在4根钢管柱顶的分配梁下设不锈钢板——四氟板滑动层，可锁定，解除后即为活动层。
解除锁定时，须拆除墩顶模板支撑并解除支座上下摆锁定。
3.2边跨合龙受力分析
新浇注的合龙段混凝土在硬化过程中产生收缩，而且在硬化初期的收缩量远比后期大，在边跨合龙前将合龙跨两端支座进行临时锁定，限制上下板的相对移动，在合龙段布置劲性支撑架，并张拉临时预应力束，再解除支座锁定，选择在悬臂梁内温度最低时浇注合龙段混凝土，劲性支撑架结构需根据受力计算设计。
以北边跨119#—120#墩为例，首先假定北边跨合龙段两侧的119号、120号墩支座都是固结约束的，墩身无位移，计算基本参数：
支座滑动摩阻系数：f＝0.3；
钢——四氟板滑动摩阻系数：f＝0.08（当压应力＜7MPa时）；
钢筋砼线性膨胀系数：1×10－6/ ℃；
砼弹性模量：3.6×103MPa（各截面加权计算值）。
式中：
N——梁体因温度变化时所受的轴向力；
αg、αh——分别为钢和混凝土的线膨胀系数；
L、Lh1、Lh2、Lg——分别为合龙跨度、两悬臂浇筑段长度、合龙口
钢支撑长度；
Eg、Eh——分别为钢和混凝土的弹性模量；
根据计算，当119#—120#墩锁定时N=2248△t（kN）
由此可见，当昼夜温差至10℃时，在合龙段处可产生2248t的轴向力，即当两端固结约束时，其温度影响轴向力很大，一般在边跨合龙段锁定后，需要立即释放119号墩直线段端的支座固结约束，使其能纵向自由滑动，此时合龙口刚性支撑所受轴向力为：
当升温时N= Ny + Qf
式中：
N——合龙口刚性支撑所受压力；
Ny——预应力临时张拉束提供的预压力；
Q——边跨直线段梁的自重；
f——直线段梁自由滑动时的摩阻系数；
当降温时N= Ny－Qf
实际合龙时，可根据气候情况及合龙前的梁温测试数据，预估合龙口锁定后至新灌混凝土达到足够强度前可能产生的降温值△t，然后依△t求得梁降温时所产生的温度应力，并依此来求得所需预应力临时束的张拉力，从而选定合龙口刚性支撑截面。
根据边跨合龙设计，在合龙时，需张拉临时预应力索2T15（19束）、2B0（19束）至500MPa，则Ny＝5320（kN），边跨梁重按5363kN计，支座、四氟板摩阻均按0.08计，则 Qf＝430（kN）
N= Ny±Qf＝5320±430（kN）
3.3边跨合龙劲性骨架设置
在边跨合龙段设置劲性支撑架，用于承受预应力的产生的轴向力，拟选用2[32a槽钢梁4组，其承载力为[N]=7508（kN）＞N，满足受力要求。
4. 中跨合龙
2个中跨采用1次同时合龙方式，将2个边孔的“Π”形和中间121#墩的“T”形形成4孔连续的成桥结构。
当中跨合龙时，121#墩支座固定，锁定北中跨合龙段，解除120#墩锁定变为活动墩；锁定南中跨合龙段，解除122#墩锁定变为活动墩。
121#墩固定，其余墩均为活动，合龙段的受力为温度变化时两侧梁的自由滑动摩阻力。
中跨合龙段的受力计算与边跨合龙模式相同，即N= Ny±Qf
根据中跨合龙设计，在合龙时，需张拉临时预应力索2T14（19束）、2D0（15束）至500MPa，则：Ny＝4760（kN）
边跨+1/2次边跨梁重按87773kN计，支座滑动摩阻按0.03计，则Qf ＝2633（kN）
N= Ny±Qf＝4760±2633（kN）
在边跨合龙段设置劲性支撑架，用于承受预应力的产生的轴向力，拟选用2[32a槽钢梁4组，其承载力为[N]=7508（kN）＞N，满足受力要求。
5. 测量及监控
挠度控制极为重要，施工中高程与中线有可能偏离预先设计值，引起相邻悬臂段悬臂端错位，若强迫合龙，将改变原设计结构的受力状态；
若误差过大，则无法正常合龙。
在施工中必须对挠度进行精确的计算和严格的控制。
箱梁悬浇段的各节段立模标高可采用下式确定：
在施工中加强挠度观测，主要在：砼浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后进行观测，并根据观测结果及时调整模板标高，有效避免了误差累积，确保使全桥线形顺畅。
合龙施工应保证连续梁的理论轴线、高程的精度，及时调整偏差值，高程控制以二等水准高程控制测量标准为控制网，箱梁浇筑以三等水准高程精度控制联测，选用偶然误差不大于1mm/km的精密仪器测量。
施工期间应连测5天每日凌晨5：00—7：00的合龙端标高，通过监控计算来拟定压重后梁端标高并预计另一端合龙段的标高。
若梁块两端标高有出入，可通过适当压重调整后锁定。
6. 实施情况及分析
项目通过对连续梁合龙段各工况的分析与计算，顺利实现了边跨及中跨合龙，合龙期间温度范围为11—22℃，合龙段高差+4mm，－3mm，中线偏移5mm，小结如下：
①许多类似桥型的合龙资料表明，在合龙段混凝土浇筑完成后，当温度上升时，宜采用支座约束锁定，在梁体温度开始下降前拆除，以给合龙段混凝土施压，而就高速铁路连续梁桥而言，可不进行支座约束锁定。
②是否在合龙段两侧压重，与合龙段混凝土的浇筑时间有关，如果
能在混凝土重塑时间内完成浇筑，可不进行压重设计，对合龙段混凝土质量影响不大。
但一般情况下，若不采取平衡配重措施，梁部线形不能按要求控制，且有可能出现合龙段混凝土与悬臂连续处出现裂缝。
③当合龙段第二次经历梁体温度上升时，此时合龙段混凝土已经具备一定的抗压能力（约20 MPa），合龙段内支撑钢架内力很大，需在气温下降时张拉部分钢束，然后给支撑钢架卸载。
④合龙段施工前，需要掌握日气温变化规律、外界温度与梁体温度的对比关系，设计早强、较小水灰比的混凝土配合比。
⑤经监控单位验证，跨横潦泾连续梁桥混凝土强度、断面抗裂性、刚度及线形均满足设计要求。
7. 结语
跨横潦泾连续梁桥，由于其工期紧，深水基础施工难度大，连续梁跨度大，技术要求高，是沪杭客专四大控制性工程之一，其合龙施工的控制是连续箱梁施工质量中非常重要的一环，通过有效组织和管理，桥梁线型达到了预定的效果，其施工实践为今后高速铁路桥梁的合龙施工积累了可借鉴的技术、管理经验。
（作者单位：中铁大桥局集团二公司）。