多跨预应力连续梁桥合龙方案优化分析

董方晏

摘要：对于多跨预应力连续梁桥的施工，选择合理的合龙方案至关重要。文章介绍了多跨连续梁桥合龙方案的制定准则，并以那坪洞双线大桥为例，分析了11种合龙方案对主梁内力、应力和位移的影响，确定了最优合龙方案，保证了梁体在合理的内力作用下顺利合龙。

关键词：多跨预应力连续梁桥;合龙方案;悬臂施工方法;主梁内力;应力;位移

中图分类号：U448.21⁺5 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.041

文章编号：1673—4874（2020）11-0148—03

0引言

多跨预应力混凝土连续梁桥是现代桥梁施工中基本的桥型，在连续梁施工过程中，合龙段施工是桥梁施工的重要环节。对于大跨度、大单元连续梁桥，全桥合龙将经历几个系统转换过程，这些过程中的位移变化很大，容易产生结构形式、支座约束条件和荷载形式不断变化，内力和结构应力不稳定等因素。相应的，混凝土收缩应变引起的内力分布是不同的。通常在设计连续梁之前，先制定合龙方案，使结构设计计算与施工方案设计和验算相协调，起到相互制约的作用。设计中必须考虑施工阶段的内力、应力和位移，同时还要考虑施工组织和布置的合理性。因此，选择合理的合龙方案，关系到连续梁施工全过程的安全和经济。

1多跨连续梁桥合龙方案的制定准则

多跨预应力连续梁桥通常采用悬臂施工方法，在施工过程中，桥梁结构受多种因素的影响，产生变形，变形使桥梁的虚拟位置在施工中容易偏离预期状态，导致桥梁难以合龙或成桥状态与设计不符。本文将从闭合方案对内力、应力和成桥线形的影响等方面进行分析。

对于悬臂施工法施工的连续梁桥，当采用不同的合龙方案时，在不同的合龙阶段，随着施工阶段的推进，会发生系统转换。因此，结构内力一直在变化，施工阶段内力过大，会影响结构的安全稳定。

对于多跨连续梁桥，合龙相当于桥体的系统转换，应力在合龙过程中重新分布，不可恢复。为了保证结构的机械安全，通过对结构应力进行监测，识别结构的实际应力状态。如果应力缺乏控制，就会对结构造成危害甚至破坏结构。

多跨预应力连续梁桥大多采用悬臂施工，由于悬臂长度大、施工周期长，在自重和机械荷载作用下，悬臂梁會产生变形。此外，在不同的合龙方案中，不同施工阶段实际位移差异较大，对方案选择敏感，容易使虚拟结构在施工中偏离预期状态，使桥梁难以合龙，或成桥与目标状态不符，从而影响桥梁的运营影响。因此，多跨预应力连续梁桥合龙必须满足梁体线形要求。

2案例研究

那坪洞双线特大桥中心里程为DKl2+766.5，孔跨式样为（9×32）m+（40+56+40）m连续梁+（40×32）m+（72+128+72）m连续梁+（23×32）m预应力混凝土梁，桥梁全长为2778.352m，桥梁范围为DK10+883.754～DK13+662.106。全桥立面布置、现浇上部结构横断面、钢箱梁上部结构横断面如图1所示。

本文在已建立的截流方案准则的基础上，结合现有工程的相关经验，确定了可行方案如表1所示。

2.1内力分析

不同合龙方案控制断面力矩值对比分析如图2所示。对预应力引起的二次内力进行分析计算，不同方案在成桥阶段的最大弯矩值如图3所示。分析收缩引起的二次内力计算，成品阶段不同方案的最大弯矩值如图4所示。

对于徐变引起的二次内力计算，主要考虑了完工阶段和运行一年内不同方案的最大弯矩值，结果如下页图5～6所示。

通过以上内力分析，得出不同方案中收缩和预应力引起的二次内力（弯矩值）存在一定差异，但影响不大。不同的是，蠕变引起的二次内力差异较大，不同方案的跨中截面弯矩值在成桥阶段接近，但底部截面弯矩值存在差异。

通过进行压力分析，比较全桥恒载控制断面应力，不同合龙方案主控制断面上部应力如图7所示。全桥在恒载作用下的控制断面应力比较，不同合龙方案下主控制断面的下向应力如图8所示。成桥后不同合龙方案主梁压应力比较如图9所示。

通过以上应力分析，得出各墩上部结构的上、下应力和控制截面应力在完工阶段相差不大的结论，可见不同合龙方案对结构的影响在完工阶段并不明显。

2.2位移分析

桥梁建成通车一年内，各方案主要控制断面累计竖向位移如图10～11所示。桥梁建成一年内，不同合龙方案上部结构的最大竖向位移如图12所示。