多跨连续刚构桥梁合龙顺序分析

2022-11-09何剑

四川建筑 2022年5期

何剑

(中铁八局集团有限公司, 四川成都 610000)

连续刚构桥合龙段的施工是悬臂施工法中一个产生结构体系转换的工艺，在整个施工过程中占有重要地位，对成桥后能否满足设计要求起着关键作用。但是不同的合龙顺序，决定着不同的体系转换顺序，在混凝土收缩徐变和温度等作用下会引起较大的内力差别，对连续刚构桥梁，尤其是多跨大跨连续刚构桥梁成桥结构的受力状态有较大影响[1-3]。因此施工时，为了兼顾施工工期、施工成本以及成桥后结构的受力和线形需要确定一种科学合理经济的合龙段施工顺序。近些年一些学者对连续刚构桥的合龙进行了一些有益的研究，取得了一定成果[4-6]，但尚不完善。本文结合一座7跨连续刚构桥梁的工程实例，开展合龙顺序的研究。

1 工程概况

本文依托某黄河特大桥而开展研究。大桥位于内蒙古自治区西部。全桥起点桩号为K0+947.800，终点桩号为K2+830.080，跨径组合为(6×50m)+(76.8m+5×140m+76.8m)+(4×50m)×2+(4×40m)×2。桥梁全长1 882.28m，其中主桥长854m，西引桥300m，东引桥长720m。桥梁全宽27.75m，分为上、下行分离的两幅桥，其中兴和至准格尔方向为12.50m(左幅)，准格尔至兴和方向14.25m(右幅)，两幅间距为1m(图1)。

图1 全桥结构布置(单位：m)

2 桥梁合龙施工方案

多跨连续刚构桥梁的合龙施工是整个过程中的关键环节，合龙方案的选择会对合龙过程中桥梁结构的内部应力和监控的预抛高产生显著的影响[7]。

根据我国多年来的工程实践与理论分析可以知道多跨高墩连续刚构桥梁(尤其是大于3跨时)施工合龙的步骤一般为：采用挂篮对称悬臂施工形成T构；连接T构可形成π构；分段连接成桥。

黄河某特大桥的主跨跨径布置为(76.8m+5×140m+76.8m)，按照纵桥向可以依次划分为A(边跨)、B(次边跨)、C(次中跨)、D(中跨)。

根据国内外的相关研究[8]，结合本桥实际情况初步拟定了4种合龙方案：

(1)从两岸向中跨顺序合龙：先挂篮悬臂浇筑成T构，再从两岸开始连接相邻T构，最后连接成桥，即按“A→B→C→D”的合龙顺序进行施工。

(2)从跨中向两边顺序施工，顺序合龙：先使用挂篮悬臂施工成T构，再从中跨开始依次连接相邻T构，最后连接成桥，即按“D→C→B→A”的合龙顺序进行施工。

(3)先静定小合龙成π构形式，再进行超静定大合龙，即按“A→C→B→D”的合龙顺序进行施工。

(4)大小合龙综合利用，即按“C→A→B→D”的合龙顺序进行施工。

3 合龙顺序对主梁应力的影响

利用梁单元进行建模，将全桥分不同合龙顺序的4种不同工况分别进行计算，由于全桥节点单元较多，本文将具有代表意义的节点和截面，如每跨的固结处截面及对应节点、跨中截面及对应节点、1/4跨处截面及对应节点、1/8跨处截面及对应节点、截面形状发生突变处的截面及对应节点以及有显著力学特征的截面及对应节点。查看其上、下缘处的应力值。将相关数据汇总整理，得出其性质，讨论其发展趋势。也可以从图形中直观、明晰地看出不同施工合龙顺序对桥梁结构内力的影响(图2)。

图2 主梁应力

经过数值模拟计算，找出各个不同合龙顺序下7跨连续刚构桥梁各个截面的最大应力值，列表1和表2进行比较。

表1 主梁最大上缘应力单位：MPa

表2 主梁最大下缘应力值单位：MPa

小结：

(1)综合表1、表2分析可知，不同的合龙顺序情况下，此7跨连续刚构桥梁主梁段的应力分布趋势一致的，应力值(拉应力为正，压应力为负)基本一致，且在都是全截面受压。

(2)对于箱梁的上缘应力为方案2最大，方案3最小。对于箱梁的下缘应力为方案2的变化幅度最大，其余2个方案基本一致，均在合理范围之内。

4 合龙顺序对主梁成桥线形的影响

利用梁单元进行建模，将全桥合龙顺序的4种不同工况分别进行计算，由于全桥节点单元较多，本文将具有代表意义的节点和截面，如每跨的固结处截面及对应节点、跨中截面及对应节点、1/4跨处截面及对应节点、1/8跨处截面及对应节点、截面形状发生突变处的截面及对应节点以及有显著力学特征的截面及对应节点。查看位移值,将相关数据汇总整理，得出其性质，讨论其发展趋势(图3)。