三跨连续梁施工合龙顺序及临时固结解除对内力和线形的影响分析

邹学渊

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

[定稿日期]2017-08-31

1 桥梁概况

沪昆铁路客运专线 (48+80+48) m预应力混凝土双线连续梁，主梁梁体采用C50混凝土，为单箱单室、变高度、变截面结构。竖直腹板，箱梁顶宽12.6 m，底宽6.7 m，中支座处梁高为6.65 m，中跨跨中9 m直线段及边跨13.25 m直线段梁高3.85 m，梁底下缘按二次抛物线变化。梁体采用三向预应力体系。

该连续梁设计采用对称悬臂浇筑的施工方法，施工合龙顺序为先边跨后中跨，中墩临时固结在边跨合龙束张拉一部分后解除。由于边墩施工较晚，中墩临时固结采用钢筋混凝土结构凿除时间较长，结合架梁工期等综合因素，考虑对原设计合龙顺序或解除临时固结的阶段进行调整，以缩短施工工期。

2 分析方法及分析方案

2.1 分析方法

该三跨连续梁采用有限元计算软件Midas Civil进行施工阶段分析计算，主梁采用梁单元模拟，永久支座采用弹性连接和一般支承模拟，边跨现浇支架采用单向受压支座模拟，临时固结采用一般支承模拟，施工阶段考虑自重、预应力、挂篮等荷载。全桥共有70 个单元， 71 个节点，全桥计算模型如图1～图3所示。

图1 Midas Civil全桥模型

图2 全桥预应力布置

图3 施工阶段荷载示意

2.2 几种分析方案

根据不同合龙顺序、不同临时固结解除阶段，考虑以下五种方案进行计算分析对比。

方案①：先边跨合龙后中跨合龙，中墩临时固结在边跨合龙束张拉一部分后解除。

方案②：先边跨合龙后中跨合龙，中墩临时固结在边跨合龙束全部张拉后解除。

方案③：先边跨合龙后中跨合龙，中墩临时固结在全部合龙并张拉完成后解除。

方案④：先中跨合龙后边跨合龙，中墩临时固结在中跨合龙束张拉后解除。

方案⑤：先中跨合龙后边跨合龙，中墩临时固结在全部合龙并张拉完成后解除。

由于连续梁桥施工主要是控制成桥后的受力状态和成桥线形符合设计要求，对以上五种不同方案分别进行计算分析，主要查看主梁全部合龙并张拉完成后(即成桥后)的主梁截面应力和主梁竖向位移。

3 不同方案下的分析结果

3.1 主梁截面应力

经计算，各种方案下，施工阶段主梁应力指标均满足规范要求。主梁全部合龙并张拉完成后，截面上下缘应力方案如表1所示。

表1 各种方案下主梁合龙完成后截面应力 MPa

注：表中负值表示压应力。

各种方案下，主梁截面上、下缘应力对比见图4、图5。

图4 主梁截面上缘压应力对比(单位:MPa)

图5 主梁截面下缘压应力对比(单位:MPa)

由上述结果可知，主梁全部合龙并张拉完成后，截面应力结果为：

(1)方案②和方案①主梁截面上下缘应力基本一致。

(2)方案③和方案⑤主梁截面上下缘应力基本一致。上缘压应力较方案①大，最大差值出现在中跨，差值为1.2 MPa，偏差为28 %；下缘应力较方案①小，最大差值出现在中跨，差值为2.4 MPa，偏差为21 %。

(3)方案④，主梁截面上缘压应力较方案①大，最大差值出现在中跨，差值为3.5 MPa，偏差为83 %，且压应力储备较少；下缘应力较方案①小，最大差值出现在中跨，差值为3.7 MPa，偏差为32 %。

仅从主梁截面上下缘应力看，方案②最符合原设计的受力状态，可以采用；方案③和方案⑤较符合原设计的受力状态，可以采用；方案④偏差较大，不建议采用。

3.2 主梁竖向位移

各种方案下，主梁全部合龙并张拉完成后，主梁竖向位移如表2所示。

表2 各种方案下主梁合龙完成后竖向位移 mm

注：表中负值表示位移向下，正值表示位移向上。

由表2可知，方案④较其他方案位移偏差很大，不予比较。其他各种方案下，主梁合龙后竖向位移对比见图6。

图6 主梁合龙后竖向位移对比(单位:mm)

由上述结果可知，主梁全部合龙并张拉完成后，竖向位移对比为：

(1)方案②和方案①主梁竖向位移基本一致。

(2)方案③和方案⑤主梁竖向位移基本一致。边跨主梁上拱值比方案①小，最大差值为3.6 mm；中跨主梁上拱值比方案①大，最大差值为17.9 mm。

(3)方案④，边中跨主梁竖向位移均比方案①相差很大。

仅从主梁竖向位移结果看，方案②最符合原设计的线形状态，可以采用；方案③和方案⑤较与原设计的线形状态有偏差，且中跨偏差较大，需要进一步研究是否可以采用；方案④偏差大，不建议采用。

连续梁施工中，主梁成桥阶段的竖向位移直接影响节段悬臂浇筑时的立模标高，从计算结果看，方案③和方案⑤对主梁的立模标高影响较大。如果采用该两种方案，需要在主梁开始施工前就确定方案，以便对各节段悬臂施工时的立模标高进行调整。

4 结 论

以沪昆客专(48+80+48) m连续梁为例，通过对三跨连续梁不同合龙顺序和临时固结解除阶段主梁截面应力状态和竖向位移的计算结果进行对比分析，可得出以下结论：

(1)先边跨后中跨合龙，中墩临时固结可在边跨合龙束全部张拉完成后才解除，成桥内力状态和线形均与设计相符；

(2)如果临时固结在成桥后才解除，先边跨后中跨合龙、或先中跨后边跨合龙两种方案的成桥内力状态和线形一致，但线形与设计有偏差，这种线形偏差对高铁桥梁的影响是不可忽略的；另外，成桥后才解除临时固结，由于温度等产生的主梁次应力，可能对临时固结的墩身和主梁产生不利影响。

(3)先中跨后边跨合龙，中跨合龙束张拉完成后解除中墩临时固结的方案，成桥后内力状态和线形均与设计偏差大，该方案不合理。

经对比分析，沪昆客专(48+80+48) m三跨连续梁采用先边跨后中跨合龙，中墩临时固结可在边跨合龙束全部张拉完成后解除的方案，成桥内力状态和线形均满足设计要求，现该连续梁运营情况良好。上述分析结果可为同类三跨连续梁的施工提供参考。

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