刚构连续梁桥施工中线形控制研究

2013-03-01郑晓荣

山西建筑 2013年8期

郑晓荣

(中铁十二局集团公司第三工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

刚构连续梁是20世纪80年代于西方国家兴起的公路桥梁体系，是将连续梁桥和连续刚构技术结合，实现了桥梁质量的升级。我国山区地形条件比较复杂，高山、深沟、陡坡等的错综复杂正好为高墩大跨刚构连续组合梁桥的应用提供了广阔的舞台。刚构连续组合梁桥通常采用平衡悬臂施工的方法，为适应地形需要并以技术升级来减少工程投入，桥梁在设计施工时一般选用高墩身、大跨径以及趋于薄壁化的箱梁，这就使得桥梁整体结构的柔度增大、刚度下降，再加上环境、地质、水文等因素的影响，使得桥梁的受力和变形极为复杂［1］。为保证桥梁的最终合龙、成桥线形、应力等符合设计要求，结构安全、可靠，必须对施工过程中的变形、应力和安全性进行监测和控制。本文即以新建山西中南铁路通道工程ZNTJ-1标段的康宁南川河特大桥为例展开研究，通过对其施工线形的影响因素进行分析、控制和监测，以期为桥梁的施工质量和安全提供保证。

1 刚构连续梁桥施工模拟计算

1.1 背景工程概况

以新建山西中南铁路通道工程ZNTJ-1标段的康宁南川河特大桥为例展开研究，桥梁布置如图1所示，从图中可以看出，该段桥梁采用(48+80+48)m预应力混凝土刚构连续箱梁，在3号墩顶位置设置固定支座，主梁采用单箱单室截面，建立坐标轴X，Y，Z三个方向的预应力体系，顶板宽11.81 m，底板宽6.7 m，翼缘板悬臂外侧2.555 m、内侧3.35 m。箱梁根部梁高7.0 m。

图1 桥梁布置图（单位：mm）

该桥的设计标准为:铁路等级为国家Ⅱ级，设计行车速度为120 km/h，抗震设防级别为7度。11.81 m的桥面宽度包括:防撞墙、电缆槽、防撞墙、行车道、防撞墙、电缆槽、防撞墙。在本工程实例中，主桥箱梁施工采用悬臂分段浇筑法，每个主墩的T形结构分为0号托(支)架现浇段、10对悬浇段、中跨合龙段、边跨11号段、边跨合龙段、边跨现浇段，边跨、中跨合龙段长度均为2 m，合龙按照先中跨、后边跨的顺序依次进行。

1.2 虚拟模型建立

本文选择Midas/Civil软件进行建模分析，通过在软件中进行建模、网格划分等，将该桥梁段划分为213个单元，其中主梁187个，其截面为1.8次方抛物线变截面单元。加载时将202根钢束作为预应力施加，不考虑桩基变形，模型可以大致等价为竖向位移约束的铰支梁。建立的虚拟模型如图2所示。

图2 虚拟模型

2 影响线形因素的分析

2.1 影响线形的因素

本文在Midas/Civil软件中建模计算时，所采用的参数都是以设计单位的要求标准以及现场工地实验室的数据来选取的。而在实际的施工过程中，由于各方面因素的影响，各参数的值都会有所出入和变化。为了找出对线形影响程度最大的参数，并进行重点跟踪识别和控制，本文在此将对大跨径预应力刚构连续组合梁桥有线形影响的主要参数罗列在表1中进行比较［2］。

2.2 施工过程参数对线形的影响

结构参数敏感性分析的一般流程为:选择与成桥线形直接相关，且具代表性的参数→将这些指标作为自变量设置变化幅度→观察由此引起的结构位移和应力变化情况→根据各个参数对结构状态影响的敏感程度给出主次判定［3］。但是由于不同参数的扰动范围以及参数对不同块段影响程度都存在较大差异，所以仅从扰动前后的挠度差值比较是无法准确得出反应参数对结构的敏感程度的。

表1 影响线形的主要参数

本节总结了对线形影响较为显著的梁段自重、弹性模量、收缩徐变、预应力损失等几个重要参数，如表2所示。

表2 施工参数对线形的影响

本文结合工程背景确定采用2.5%，5%，7.5%，10%，15%的参数变化幅度，选定A0桥墩最大悬臂状态下各个节点的位移为控制目标，通过引入敏感度系数S=|Δdz/dz|/r的定量计算，通过Midas/Civil软件进行求解运算，得到各参数对悬臂梁端线形的敏感度系数分别为:容重9.0影响最大，弹性模量1.0次之，其余参数均在1.0以下影响较小。

在实际施工过程中，需要对混凝土的容重进行监控，以保证混凝土的浇筑质量，防止发生超方和胀模。