大跨度连续梁桥支架现浇设计

2014-09-03陈彦彬

四川建筑 2014年5期

关键词：钢束悬臂现浇

陈彦彬

(郑州市市政工程勘测设计研究院广州分院，广东广州510640)

1 工程概述

三亚市海棠湾A8片区1号大桥跨径组合为45+ 76+45=166 m, 顶板宽24 m, 主梁采用单箱三室预应力混凝土箱梁断面, 梁底缘曲线均为二次抛物线变化。根据现场条件及施工工期安排, 拟采用支架现浇的方式。

1.1 主梁构造

上部结构采用(45+76+45)m满堂支架分段现浇预应力混凝土箱梁结构，箱梁为单箱三室，箱梁顶宽24 m，底宽17 m，悬臂3.5 m。箱梁横向采用双向1.5 %横坡，横坡通过

箱梁腹板高度调整。

箱梁支点粱高4.6 m，跨中梁高2.2 m；顶板厚度0.28 m；腹板厚0.5 m，施工缝处腹板加厚段厚度为0.85 m；翼板悬臂长度3.5 m，截面采用二次折线变高，根部高度0.65 m，根部往外1.2 m处高度0.3 m，端部高度0.18 m。

箱梁中墩顶设一道横隔梁，厚度为2.2 m；边跨支点设端横梁一道，厚度为1.5 m。

箱梁采用C50预应力混凝土，按全预应力结构设计。

桥梁截面如图1所示。

图1 连续梁中支点及跨中截面

1.2 主梁预应力

纵向预应力的设计是与施工工况相结合的，(45+76+45)m连续梁采用单向预应力体系，即纵向预应力。顶板纵向预应力钢束采用17φ15.2钢绞线，为T1～T5钢束，每个钢

束设置12束，采用M15-17锚具；腹板预应力钢束采用19φ15.2钢绞线，为F1～F7钢束，每个钢束设置8束，采用ML15-19接长器接长；中跨底板采用15φ15.2钢绞线，为ZB1～ZB5钢束，每个钢束设置6束；边跨底板采用8φ15.2钢绞线，为BB钢束，钢束设置8束。

图2 连续梁纵向预应力布置

主梁纵向预应力布置见图2。

2 桥梁施工技术

连续梁现浇施工一般采用悬臂浇筑和支架法现浇两种施工方法。对大跨度连续梁，支架法现浇相比悬臂浇筑施工工期大大缩短，在悬臂浇筑施工不能满足工期要求且有条件实施支架法现浇施工的情况下可以采用支架现浇施工。支架现浇施工比悬臂施工要简单，线形控制要容易。全桥共划分3个梁段，A1段长度100 m，两个A2段长度均为33 m(图3)。

图3 连续梁施工布置

2.1 施工步骤

(45+76+45)m预应力混凝土箱型连续梁全长166 m，支架现浇施工可分为基础处理、支架搭设、安装模板、绑扎钢筋、混凝土浇筑、预应力张拉、支架拆除等工作。

(1)桥墩施工完毕后，进行支架基础处理，在中墩两侧搭设钢管混凝土劲性支架，并进行预压。安装施工模板，绑扎钢筋，在支架上浇筑混凝土施工A1梁段。养护、待混凝土强度及弹性模量达到100 %且混凝土龄期不小于7 d时，张拉本阶段预应力钢束。

(2)在支架上浇筑混凝土施工A2梁段。养护、待混凝土强度及弹性模量达到100 %且混凝土龄期不小于7 d时，张拉剩余预应力钢束。

(3)拆除所有支架，存梁60 d，进行桥面系的铺设。

2.2 支架施工要求

(1)支架的布置及受力验算。确定支架平面位置，并对所有构件进行严格的检查。注意承载构件保证垂直，起整体联系作用的水平拉杆、剪力撑搭设位置的准确、牢固。支架的设计验算包括稳定性检算、强度检算和刚度检算几个方面。另外还需严格检算地基承载力，根据具体情况进行地基处理。

(2)支架的预压。为确保安全，需对支架进行预压，预压重量为浇筑混凝土梁段重的125 %，以检验支架以及地基的承载强度和稳定性。

3 计算荷载

3.1 永久作用

(1)一期恒载。一期恒载包括结构自重。预应力混凝土容重考虑含筋量后取26.0 kN/ m3；沥青混凝土密度取25.0 kN/ m3。

(2)二期恒载。二期恒载为护栏、泄水管、整平层、桥面铺装及过桥相应管线，按190 kN/ m计(已包括人行道扶手栏杆1.2 kN/ m的竖向荷载)。

(3)混凝土收缩徐变作用。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)取值；计算中分别考虑施工阶段、成桥时刻、使用10年时的收缩徐变对结构的影响指导设计。

(4)基础变位作用。桥墩沉降按10 mm考虑，取最不利工况组合。

3.2 可变荷载

(1)汽车荷载。荷载等级：城市-A级，纵向计算采用车道荷载加载，按双向四车道考虑；冲击系数：μ=0.05(结构基频f=0.99 Hz)。

(2)人群荷载。人群荷载标准值：2.71 kN/ m2。

(3)整体温度作用。按结构整体升温20℃、降温20℃计算。

(4)梯度温度作用。桥面铺装为10 cm的沥青混凝土面层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ D60-2004)表4.3.10-3取值，即T1=16.4℃，T2=5.98℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。

(5)制动力。按照汽车重力荷载的10%选取，根据《通用规范》进行横向折减。只考虑同向车道： (10.5×166+360)×10%×2=420.6 kN。

4 结构计算

4.1 计算模型

整体结构分析模型采用有限元分析软件进行结构分析，所有构件均以梁单元进行模拟。根据设计及结构分析的需要，全桥离散为386个单元，439个节点，见图4～图6。

图4 整体模型三维视图一

图5 整体模型三维视图二(钝化桩基)

图6 成桥边界示意

4.2 计算结果

4.2.1 预应力梁混凝土、预应力钢束应力及钢材应力容许值

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ D62-2004)的规定,各阶段构件截面边缘混凝土的应力应满足表1要求。

表1 预应力梁混凝土C50应力容许值

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ D62-2004)第7.1.5条的规定,未开裂构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力应满足下列要求：

σpe+σp≤0.65fpk=1 209 MPa

4.2.2 梁部纵向计算

本桥主梁计算按全预应力设计，各项计算结果见表2。

表2 梁部纵向计算结果

注:表中应力压为“+”,拉为“-”。

4.2.3 主梁刚度检算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第6.5.3条的相关规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。本桥主梁采用C50混凝土，其挠度长期增长系数ηθ=1.425。在消除结构自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度不超过计算跨径的1/600。主梁在消除结构自重产生的长期挠度值见表3。