大跨度连续梁桥施工监控关键技术研究

陈 震

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

作为交通控制网必不可少的一部分，无论是何种用途的桥梁，较多采用的形式为连续梁桥。连续梁桥在悬臂施工过程中，随着工序变化，桥梁结构内力以及线形也在不断变化，因此，为确保工程顺利进行，对其进行施工监控非常必要。

1 工程概况

某预应力混凝土连续箱梁分为（2×48 m）+80 m 的3 跨布置，双幅桥面总宽33.80 m。鉴于桥梁所处位置的特殊性，选取悬臂施工的方法进行箱梁施工，单箱双室直腹板箱形的上部结构、下部结构采取的桥墩类型为实体桥墩和柱式墩，均采用嵌岩桩作为桩基。结合桥梁构造形式等，采用Midas/civil 软件进行建模，所得模型如图1 所示。

图1 连续箱梁有限元模型

2 合龙方案优化研究

对于大跨度的连续梁桥而言，采用悬臂施工技术中最重要的施工步骤是桥梁的合龙，该阶段的施工必须满足两方面要求，既线形及应力。合龙施工的过程是桥梁从静定结构转换体系成为超静定结构的过程，并且随着不断增加的合龙跨数，结构将会有不断变化的超静定次数形成，在此过程中，桥梁不断发生内力重分布导致次应力的产生。此外，桥梁混凝土在悬臂段的收缩徐变将会受到合龙顺序的影响，因此，连续梁桥的合龙不仅影响到成桥两方面内容，更对桥梁的寿命有较大影响。因此，本文将针对不同合龙顺序对桥梁的影响进行研究分析。

为对不同合龙顺序对桥梁的影响进行分析，共设置4 个方案。方案一：边跨向中跨合龙；方案二：中跨向边跨合龙；方案三：全桥多跨同时合龙；方案四：边跨向另一边逐跨合龙。

方案一：由于该种方案合龙时的施工顺序，既保持结构体系一端固定一段自由，可防止因临时固结张拉的合龙钢束时导致的施工及温度次应力。合龙施工从2 个工作面同时进行，可以缩短工期，但桥墩合龙某一步骤的卡顿将会导致整个桥梁工程受到影响。

方案二：因为是两边同时进行，施工速度较快，但合龙过程中如果有较大的温差，将导致结构次应力的产生，且其值也会较大。

方案三：该种方案可避免多次结构内力变化发生，使结构内力较为均匀的变化，且由于同时施工的合龙段较多，可缩短工期。但由于该结构需同时投入较多的机器设备以及劳动力，不利于成本控制。

方案四：该方案施工较为方便，资金投入较少，结构具有较强的稳定性。但由于合龙段仅有一个在施工，因此施工工期较长，若某一桥墩施工受阻将会导致整个桥梁施工工期受到影响。

3 不同合龙顺序分析结果

3.1 不同合龙顺序对主梁挠度的影响

（1）成桥状态主桥挠度（表1）。从表1 可看出，前3 个方案在成桥状态下均在8#、15#节点有最大下挠值出现，分别为：-16.61 mm，-49.39 mm，-17.20 mm。方案四在成桥状态下在30#节点处有最大下挠值出现，为-35.88 mm。对比数据显示，在成桥状态下，与方案二和方案四相比，方案一和方案三更有优势。

表1 成桥状态下主梁关键截面挠度值 mm

（2）10 年收缩徐变主梁挠度（图2）。从图2 可以看出，前3 个方案在基本完成混凝土的收缩徐变后均在6#，60#节点出现下挠的最大值，分别为：-17.67 mm，-54.44 mm，-18.18 mm。而方案四则在成桥10 年在30#节点处出现下挠最大值，为-84.20 mm。通过对比数据可知，对于基础完成了混凝土收缩徐变之后的挠度变化而言，与方案二和方案四相比，方案一和方案三更具优势。

图2 10 年收缩徐变主梁挠度

3.2 不同合龙顺序主梁应力分析

（1）成桥状态下主梁应力（图3、图4）。从图3 可知，前3 个方案在成桥状态下均在21#截面处出现最大应力，其值分别为：-9.30 MPa，-9.07 MPa，-9.50 MPa；而方案四在成桥状态下在51#截面处出现了最大的应力值，为-9.25 MPa。成桥状态下上缘应力有最大差值的为方案二和四，相差0.42 MPa，因此，对于主梁的上缘应力而言，四种方案之间的差值小于4.5%。

从图4 可知，前3 个方案在成桥状态下均在37#截面处出现最大应力值，分别为-9.66 MPa，-10.6 MPa，-9.20 MPa；而方案四则在10#截面处出现最大应力，其值为-11.5 MPa。其中下缘应力差值最小的是方案一和方案三，差值为0.45 MPa，并且方案一和方案三有着一致的主梁下缘应力变化值。因此，主梁的下缘应力在成桥下的状态，与方案二和方案四相比，方案一和方案三更有利。

图3 成桥状态下主梁上缘应力

（2）10 年收缩徐变主梁应力（图5、图6）。从图5 可知，在基本完成了混凝土收缩徐变的情况下，前3 个方案均在21#截面处产生了最大的上缘应力，其值分别为：-8.80 MPa，-8.51 MPa，-8.85 MPa。而方案四在10 年收缩徐变后则是在51#截面处有最大上缘应力产生，为-8.69 MPa，且有拉应力出现在16#、46#截面，拉应力值分别为0.41 MPa 和2.6 MPa。对比前3 个方案可知，上缘应力有较大差值的是方案二和方案三，差值为0.31 MPa，3 个方案存在有3.5%的上缘应力差值。可见，在基本完成混凝土收缩徐变的情况下，与方案四相比，前3 个方案更加有利。

图4 成桥状态下主梁下缘应力

从图6 可知，前3 个方案在基本完成混凝土收缩徐变的情况下均在37#截面处出现了下缘最大应力，其值分别为：-9.0 MPa，-9.74 MPa，-8.59 MPa；而方案四则在基本完成混凝土的收缩徐变后则是在9#截面处有最大下缘应力产生，为-14.7 MPa，且有拉应力出现在23#～36#截面，其中最大的为30#截面，拉应力值为4.55 MPa。在4 个合龙方案中，下缘应力相差最小的是方案一和方案三，差值为0.31 MPa，且方案一和方案三具有一致的下缘应力变化值，因此在成桥状态下，方案二和方案四的下缘应力状态更有利。

图5 10 年收缩徐变主梁上缘应力

图6 10 年收缩徐变主梁下缘应力

4 结束语

通过分析可知，主梁的挠度值在成桥状态下以及在基本完成混凝土收缩徐变的情况下，方案一和方案三均具有较大的优势；主梁的应力在成桥状态下4 个方案对上缘应力的影响均不明显，而方案一和方案三对下缘应力的影响更小；而对比基本完成混凝土收缩徐变时4 个方案对主梁上缘应力的影响可知，前3 个方案优于第四个，且方案一和方案三对主梁的下缘应力影响更小。

通过分析可知，方案一和方案三对成桥状态和10 年收缩徐变的主梁挠度及应力的影响最优。结合工程成本以及工期等的影响，本项目采取的合龙顺序为方案一。