大跨度连续梁合拢段劲性骨架设计工程论文.doc

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大跨度连续梁合拢段劲性骨架设计_工程论文摘要：随着交通的发展，大跨度连续梁的修建越来越多，连续梁合拢段如何锁定是合龙施工时的关键工序。本文结合湘桂铁路扩改建工程三街漓江铁路双线特大桥实体工程，详细阐述了合拢锁定方案、温度应力计算、劲性骨架设置、劲性骨架容许力计算和锚固钢板的焊缝检算，为大跨度连续梁合拢段劲性骨架设计积累了新的技术资料。

1、工程概况湘桂铁路扩改建工程设计速度为200km，采用有碴轨道。三街漓江铁路双线特大桥上跨G322国道（交角为230），为（72 128 72)m三向预应力混凝土连续箱梁桥，该桥采用C55混凝土，为单箱单室变截面直腹板梁，箱梁顶板宽12.2m，底宽6.7m，，梁高纵向按照二次抛物线y=5.5变化，支点梁高10m，边支点及中跨梁高5.5m，全桥分为2个T构，共71个节段施工，节段长度分为3、3.5、4三种，采用三角形挂篮悬臂浇注施工，施工周期为9天。主跨为128m是湘桂铁路永柳段最大的连续梁。

2、合拢锁定方案（72 128 72）m连续梁挂篮施工合拢段长均为2.0米，合拢段劲性骨架主要由型钢支撑和梁体预埋件组成。型钢支撑通过锚固钢板焊接在梁体预埋件上。按照设计要求，先合拢边跨，再合拢中跨。(1)边跨合拢。边跨合拢利用挂蓝做为吊架施工，由于边跨现浇段为自由端，因此温度应力对边跨合拢影响很小，用4组I45a工字钢锁定。锁定时可将工字钢一端焊接好，另一端在合拢前在进行焊接，劲性骨架锁定后开始浇筑混凝土并解除边跨支座限位装置，使边跨梁体处于活动状态。(2)中跨合拢。中跨合拢利用挂蓝做为吊架施工，并对两个悬臂端利用水箱进行配重，每端配重为合拢段量体重量的一半即34t。体外劲性骨架采用2I45a，共4组，每组骨架均用钢板焊接连接，组成整体受力。锁定时可将工字钢一端焊接好，另一端在合拢前在进行焊接。同时张拉2N36、2N37钢束，张拉力为400kN。先浇筑合拢段混凝土，待强度达到100%时，再解除临时支座约束。

3、温度应力计算根据截面上温度应力平衡原理，认为沿梁长的温度分布是均匀的，并忽略断面上局部变化引起的温度分布差异；假定混凝土材料是均质、各向同性的，在未发生裂缝之前，符合弹性变形规律；贝伯努里平面变形假定可以适用；可按单向温度荷载计算，然后叠加，构成双向温度荷载计算。（1）箱梁的纵向温度应力。①板中心的自约束应力计算。=0.174MPa。②沿梁高方向及横向的自约束应力计算。在工程设计计算中，需要求控制温度荷载下的温度应力值。在控制温度荷载情况下，温差分布曲线的最大温差T0和指数a值确定后，可简化为:=0.24**20*3.55*104*[2.234/13 1.973/420000*(2.75-0.2)-0.135]=0.064MPa，式中：T0为箱梁的温差；=2.234;=1.973；三街漓江特大桥梁高h=5.5m>2m，因此，，，，，，等系数的计算式简化为：，,=0.0181，=0.0376;;，式中T0为沿梁高的温差（0C），取T0=200C；Y为外表面至计算点的距离（m），取0.2；n为截面重心轴距外表面的距离（m），取2.75m；a为温度曲线指数（m-1）；A为截面积（m2），A=13；I为惯性矩（m4），Ix=4.2*105。（2）外约束应力计算。。（3）箱梁总的温差应力为：Mpa。

4、劲性骨架设置通过模型计算由日照温度变化引起的梁体变形产生的水平摩阻力为4511KN。单个型钢支撑及单个预埋件承受的水平力为1127.75KN。水平摩阻力通过梁体预埋件与锚固钢板间的焊缝传给型钢骨架，然后推动整个梁体移动。由于边跨直线段较短，支架产生的水平摩阻力较小，所以计算控制为跨中合拢段施工工况。劲性骨架具体布置见图1。：图1劲性骨架具体布置5、劲性骨架容许力计算根据现场实际情况，在底板及顶板预埋60*80*2cm的钢板，钢板用六根40*10*2cm的钢带锚固在梁体混凝土上，钢带与钢板焊接牢固，再将2I45a工字钢焊接在钢板上，每组工字钢均用钢板连接成整体，形成临时支撑。型钢支撑采用2I45a,2I45a仅承受轴向力，轴向为4511KN，A=102.40cm2，IX=64480cm4；Wx=2860cm3,t=1.8cm，b=15cm；iy=2.89cm，组合截面的劲性骨架采用体外锁定形式，其预埋在边跨现浇段与悬臂端。（长度取2m进行焊接，视为两端固定），固劲性骨架按照μ=1进行压杆验算。工字钢2I45a组合截面后的最大临界力：λ=μL/iy=1*200/2.89=69.204,取φ=0.694，则单个劲性骨架受力为[f]=205(kN)，[N]=2*φ*A*[f]=0.694*2*102.4*205=2913.69(KN)，每个合拢段设置4组2I45a工字钢，其支撑力为：N=4*[N]=11654.76（KN），2.2*4511=9924.2 KN2.2,满足要求。

6、锚固钢板的焊缝检算锚固钢板焊缝高度为10mm，焊缝长度为800mm，焊缝计算长度L=790mm。单个主型钢端头共2个锚固钢板，8条焊缝。总焊缝长6320mm，N=1127.75KN，σf=N/heLw=89(N/mm2)<[160](N/mm2),满足要求。τ=Q/A=94MPa<[τ]=120MPa，满足要求。经验算预埋钢板焊缝满足要求7、结语目前该桥已经全部完成施工，通过实践的检验，该合拢段劲性骨架设计满足施工要求，表明该大跨度连续梁合拢段劲性骨架设计是成功的，为同类桥梁提供了可供借鉴的资料。

参考文献：[1]孙金,熊非,郭琦.现浇悬臂施工预应力混凝土连续梁的合拢及力学浅析[J].交通标准化,2005,(09).

[2]任军.武康增建二线堵河特大桥(48 80 48)m连续梁合龙施工技术[J].铁道标准设计,2008,(11).

[3]董盛国.悬灌连续梁中跨合拢的约束锁定施工[J].铁道工程学报,2006,(03).

作者简介：张兴宏（1977.1--），男，本科，工程师，主要从事铁路工程施工。注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。