長跨連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)橋64m簡支梁橋箱梁設(shè)計與施工

長跨連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)橋64m簡支梁橋箱梁設(shè)計與施工

1橋梁機節(jié)段拼裝法施工襄勇線大門左橋為24。7.64米（m）簡支橋。整個橋位于120米的平面上。這是中國第一座64米簡支橋，采用了橋式節(jié)段制造法建造。下面就64m箱梁設(shè)計與施工幾個要點做一介紹。2主要標(biāo)準(zhǔn)(1)線路等級Ⅰ級(2)正交編號單線(3)設(shè)計速度客車160km/h及以下;貨車120km/h及以下(4)最小曲線半徑1200m(5)設(shè)計負(fù)荷設(shè)計活載為“中—活載”,施工荷載針對襄渝二線所采用的造橋機和運梁車進(jìn)行相應(yīng)工況檢算。3參數(shù)的選擇3.1箱梁截面尺寸3.1.1運行穩(wěn)定性指標(biāo)箱梁采用等高度梁的形式進(jìn)行設(shè)計,箱梁的梁高是根據(jù)梁體受力需要,同時滿足列車運行安全性和舒適性指標(biāo)。從經(jīng)濟(jì)和受力角度出發(fā),對梁高進(jìn)行多種高度的比選。由于受壓區(qū)高度等因素控制,為降低箱梁高度,設(shè)計采用較高標(biāo)號混凝土,強度等級采用C55,對應(yīng)梁高按4.9m進(jìn)行設(shè)計。3.1.2腹板與懸臂板截面的優(yōu)化對于箱梁箱寬主要是考慮頂板和腹板受力優(yōu)化,合適的箱寬可以使頂板和腹板受力合理分配,優(yōu)化懸臂板、頂板和腹板截面,通過分析計算,腹板中心距離取為3.08m時,懸臂板和頂板所受最大彎矩相當(dāng),且腹板在各種工況下所受內(nèi)外的彎矩相近。腹板在梁端支座處考慮到支座板安裝要求,局部進(jìn)行加厚。3.1.3管道的厚度設(shè)計箱梁的腹板在構(gòu)造上不僅要保證梁體的抗彎、抗剪強度要求,同時又要提供足夠的抗扭剛度;在結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求時,又要保證預(yù)應(yīng)力管道有足夠的保護(hù)層,以避免管道的縱向裂縫,同時盡可能考慮施工的方便。同時考慮到箱梁腹板的高厚比例,綜合各種因素,64m箱梁跨中腹板厚度為32cm;端部截面腹板厚度為56cm。設(shè)計過程中在箱梁約1/2、1/4跨度處設(shè)置三道隔墻,增強其箱梁截面抗扭。隔墻高度為50cm。3.1.4橋面梁高梁高分析64m箱梁跨度為64m,梁長為65.1m,橋面全長為66.2m,梁高為4.9m,箱寬為3.2m,腹板厚為32cm。跨中和梁端截面如圖1所示。3.2牽引系統(tǒng)和梁段處理3.2.1腹板及底板錨固布置由于設(shè)計跨度較大,在布束布錨方面進(jìn)行了仔細(xì)的比較。在預(yù)應(yīng)力筋布置時對底板和腹板采用單排管道和雙排管道進(jìn)行分析和計算。腹板采用雙排管道不僅使預(yù)應(yīng)力筋重心提高,而且腹板厚度需要設(shè)置較寬,這無疑要使梁重增加很多,同時梁端錨固空間不足,因此腹板采用單排管道和較大噸位錨具。底板則采用雙排管道布置,梁端分散錨固形式,底板每端設(shè)置兩道鋸齒塊為分散底板預(yù)應(yīng)力束的錨固。箱梁選用了大噸位錨具和高強預(yù)應(yīng)力鋼絞線,使得張拉噸位大大提高,這樣不僅減少了孔道數(shù)量而且大大減少了端部錨具的數(shù)量,使得端部錨具擁擠的現(xiàn)象得以緩解,同時也方便了施工。箱梁跨中和梁端截面預(yù)應(yīng)力布置如圖2所示。在預(yù)應(yīng)力筋的布置上,首先從受力上考慮,使預(yù)應(yīng)力筋最大限度的發(fā)揮作用,同時考慮本梁施工的特點,在濕接縫處盡量使預(yù)應(yīng)力筋以直線段通過,以保證濕接縫施工時管道位置的準(zhǔn)確。3.2.2鋼束張拉控制應(yīng)力的施工方案,在梁由于預(yù)應(yīng)力束較長,采用單端張拉對梁體受力不利,設(shè)計采用兩端張拉的張拉工藝,且在移動支架上(橋位上)進(jìn)行張拉,由此需要在梁的兩端有一定的張拉空間。為了解決這個問題,在梁的兩端設(shè)置了55cm的縱向懸臂,(張拉采用內(nèi)卡式千斤頂,施工空間要求100cm以內(nèi))滿足了張拉凈空的需要,同時考慮到多孔箱梁的連續(xù)施工條件,鋼束張拉過程中,采用一次張拉到控制應(yīng)力的方法,避免二次補張拉,避免了相鄰兩孔箱梁施工干擾。梁端的空隙又可做進(jìn)人孔,使維修養(yǎng)護(hù)人員能夠直接從墩頂進(jìn)入箱梁內(nèi),解決了箱梁設(shè)置進(jìn)人洞的困難,一舉兩得。當(dāng)箱梁用于曲線半徑較小地區(qū),箱梁平分中矢布置,兩孔箱梁曲線外側(cè)梁縫較大,為減小橋面擋碴鋼板寬度,端塊曲線外側(cè)的縱向懸臂長度進(jìn)行適當(dāng)加寬處理。3.3梁段跨中連接本施工方法的特點是在橋下預(yù)制梁段,在支架上以濕接縫連接,因此,梁段的劃分和濕接縫寬度的選擇是否合理,關(guān)系到施工的方便與否,影響到梁體的整體運營性能。在設(shè)計中,為了提高梁體跨中的性能,全梁梁段做奇數(shù)分段,跨中不設(shè)濕接縫。在梁段長度及個數(shù)、濕接縫寬度的確定時,綜合考慮了現(xiàn)場的吊裝能力、濕接縫施工的便利情況、端塊的受力狀況、人行道支架的布置以及模板簡統(tǒng)化等方面的因素。跨度64m箱梁分為13個梁段,最大吊重為105t,濕接縫長度均為60cm。梁體縱斷面如圖3所示。4結(jié)構(gòu)計算與分析4.1列車豎向活載二期恒載包括線路設(shè)備、道碴、人行道支架、步板、電纜槽、擋碴塊及防水層和保護(hù)層的重量。列車豎向活載計算采用中-活載。箱梁主要計算結(jié)果見表1。4.2施工安全性評價為滿足施工工期要求,節(jié)段拼裝箱梁在一期張拉完成后,即可進(jìn)行造橋機過孔作業(yè)和梁端運輸?shù)群罄m(xù)工序,為保證施工安全性,需對所采用的造橋機和運梁車過孔荷載進(jìn)行檢算,根據(jù)荷載大小適當(dāng)調(diào)整一期張拉預(yù)應(yīng)力鋼束根數(shù)滿足施工要求。施工階段箱梁強度安全系數(shù)不小于1.8,抗裂安全系數(shù)不小于1.1考慮。另考慮到箱梁采用節(jié)段拼裝法進(jìn)行施工,其中許多關(guān)鍵技術(shù)問題需要在施工過程中考慮,如:梁體反拱設(shè)置、支座預(yù)偏量設(shè)置和張拉階段設(shè)計等。4.2.1施工組織分析以往廠制梁的反拱設(shè)置較大,一般張拉時間在混凝土齡期的10d左右,收縮、徐變拱度較大,同時各廠由于砂石骨料、環(huán)境的溫度與濕度等條件不同,反拱的設(shè)置也略有不同。但因廠制梁一般跨度在32m及以下,拱度的絕對值較小,比較容易控制。由于64m箱梁跨度較大,且在現(xiàn)場預(yù)制梁段,在支架上灌筑濕接縫,不利因素很多。要求在反拱的設(shè)置上更精確,才能滿足要求。我們進(jìn)行了施工組織的分析研究,梁段按28d的齡期上橋組拼,濕接縫強度按照3d達(dá)到設(shè)計強度進(jìn)行張拉、二期恒載上橋時間按照60d計算考慮,進(jìn)行計算,設(shè)置反拱。施工過程中反拱的設(shè)置,需考慮造橋機本身變形問題,反拱設(shè)置要預(yù)留造橋機在箱梁自重作用下的撓度值,使成橋后的箱梁線形符合預(yù)設(shè)線形。梁體接縫澆筑完成后,梁體跨中理論計算反拱值為27.2～29.8mm。4.2.2活動支護(hù)的安裝考慮到箱梁在預(yù)施應(yīng)力后,梁體縱向?qū)a(chǎn)生壓縮,支座上下座板產(chǎn)生偏移,為了保證箱梁成橋后支座的受力,應(yīng)在支座安裝時,活動支座端預(yù)先設(shè)置一定的預(yù)偏量,保證梁體鋼束張拉完畢后支座的受力。根據(jù)計算分析,64m箱梁理論預(yù)偏量設(shè)置為40mm。4.2.3預(yù)應(yīng)力彎矩的建立梁體張拉是在支架上進(jìn)行的,在支架上張拉不同于橋梁廠臺座上張拉,因為支架是彈性的,梁段按設(shè)計順序逐段進(jìn)入支架,支架的撓度發(fā)生變化,隨著梁段數(shù)量的增加而增大。當(dāng)梁段擺放在支架上,灌筑完濕接縫混凝土后,由于梁體自重使梁體和支架產(chǎn)生一定的初始撓度。在預(yù)應(yīng)力筋的張拉過程中,隨著預(yù)應(yīng)力彎矩的建立,將首先克服梁體自重彎矩。設(shè)計中一期張拉的預(yù)應(yīng)力需承擔(dān)自重和施工荷載。在張拉過程中混凝土對支架產(chǎn)生的下?lián)隙戎饾u減小,由于支架的彈性作用,使支架反彈,隨著預(yù)應(yīng)力彎矩的增大,支架反彈也增大,支架對梁的多支點支承使梁的上緣產(chǎn)生拉應(yīng)力,為了控制梁體在張拉過程中不致因拉應(yīng)力過大而開裂,我們采取了調(diào)節(jié)支承梁段螺旋支撐高度的辦法,減小支架對梁體的上托力,使梁體的自重由箱梁自身、預(yù)應(yīng)力及支架共同承擔(dān)。在張拉過程中根據(jù)預(yù)應(yīng)力彎矩建立的多少,分批調(diào)節(jié)螺旋支撐高度,直至張拉的預(yù)應(yīng)力筋及箱梁自身足以承受梁體自重時,使支架脫空,混凝土梁呈理論支點狀態(tài)。支架脫空后繼續(xù)張拉部分預(yù)應(yīng)力筋,使混凝土箱梁足以承受自重及造橋機拖拉走行和運梁小車負(fù)載走行的施工荷載。具體鋼束張拉和支撐高度調(diào)整順序參見下表:二期張拉是完成剩余預(yù)應(yīng)力筋的張拉以滿足梁體的使用要求,其張拉時間應(yīng)盡量后移,在完成防水層、保護(hù)層并鋪設(shè)道碴后進(jìn)行,以減小徐變預(yù)應(yīng)力損失,控制箱梁上拱度值。5建設(shè)的一些要點5.1造橋機受害者基礎(chǔ)造橋機于臺后拼裝,24m孔搭設(shè)棧橋,采用邊拼邊拖的方式直至拼裝完成,造橋機拖拉至架設(shè)孔位后下落5.8m,下落到位后逐孔架設(shè)箱梁,造橋機架梁采用大懸臂工況。5.2施工中的一些要點5.2.1落梁支架搭設(shè)造橋機在臺后路基上拼裝,采用邊拼邊拖的方式,設(shè)四個支點來支撐,事先在1號、2號墩上拼好落梁支架,落梁支架由八三式軍用墩拼裝而成,并用纜風(fēng)把落梁支架固定好,上面放上滾輪箱,造橋機即可拖拉,拖拉到位后,開始起頂支架,逐層逐層拆除落梁支架,即可把造橋機落到墩頂滾輪箱上,即可架梁。5.2.2造橋機扭轉(zhuǎn)架梁由于線路的曲線半徑為1200m,造橋機原位架梁無法實現(xiàn)過孔,所以造橋機無法原位架梁,造橋機和混凝土梁同時扭轉(zhuǎn)24cm架梁,架完一孔后,造橋機中、后支點再扭轉(zhuǎn)45cm,即可一次拖拉到位,然后造橋機中、后支點再扭轉(zhuǎn)93cm即可達(dá)到架梁狀態(tài)。5.2.3豎向撓度的要求在傳力錨固時,計入自重作用按理論支點計算,跨中上拱度曲線梁為37.3mm;而由中活載產(chǎn)生的豎向撓度為24.6mm,滿足不大于跨度的1/800的要求;所以根據(jù)理論計算,可以不用設(shè)置下?lián)隙?但是根據(jù)以往施工同類橋型經(jīng)驗,還是需要設(shè)置的,否則后期反拱過大,影響鋪軌高程,此橋設(shè)置下?lián)隙葹?0mm,通過實踐證明,此橋線型控制非常理想。6節(jié)段拼裝施工技術(shù)通過上述設(shè)計與施工情況的分析與比較,可以看出通過嚴(yán)格的施工控制,