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摘要：预应力混凝土变截面连续箱梁是当前公路、铁路桥梁建设中常见的上部结构形式之一，其施工技术水平的高低直接关系到桥梁工程整体的性能及质量。本文结合某工程实例，对预应力混凝土变截面连续箱梁施工技术进行了详细的介绍，以期能为类似工程施工提供参考。
关键词：变截面；连续箱梁；施工技术
0 引言
改革开放以来，我国城市建设及交通事业的建设得到了迅猛的发展，桥梁作为重要的交通设施之一，其工程施工也越来越多。在桥梁工程施工中，预应力混凝土结构以其独特的优势，在桥梁上部结构中得到广泛的应用。其中，预应力混凝土变截面连续箱梁施工技术是一项重要的施工技术，对其展开研究具有十分重要的意义。
1 工程概况
某变截面预应力混凝土连续箱梁桥跨径为67m+82m+51m，其中，51m跨径桥面宽度为变截面。梁底为二次抛物线，桥面均为单向横坡，坡度为2%，梁底和桥面保持相同坡度。箱梁标准断面为单箱单室直腹板截面，采用三向预应力结构，顶宽15.9m，底宽8.5m。底板采用变厚度布置，由支点向跨中逐渐减少，箱室断面共有2个腹板，厚度相同，每个腹板由支点处经一次渐变至跨中，本桥只在主墩支点和边墩支点上布置横梁。
桥梁采用纵、横、竖三向预应力体系，预应力采用抗拉强度标准值为1860MPa的Φs15.2mm高强度低松弛钢绞线，锚具采用群锚体系。纵向预应力除边跨部分合拢束采用一端张拉外，其余均采用两端张拉；横向预应力采用3-Φs15.2mm钢绞线，纵向间距50cm，锚具采用扁锚，两端对称张拉。竖向预应力采用Ф25精轧螺纹钢，采用二次张拉工艺单端张拉。
2 施工方案
2.1 方案的选用
施工区域位于城郊农田，主跨位置下穿绕城高速公路，周围环境空旷。因其场地开阔，故边跨可采用满堂支架法节段现浇。无需大型的吊装设备，整个梁体中钢筋不间断，桥的整体刚度好，结构不发生体系转换，不引起恒载徐变二次矩。由于中段下穿高速公路，无法搭设支架，同时考虑到箱梁变截面等多方面因素，中跨采用悬臂挂篮法节段现浇。这种方法能很好地保持梁底的线形，易于在施工中对变形进行控制，梁体的钢筋连续性及混凝土的整体性好。施工过程中保证边跨和中跨浇筑节段重量对应。
2.2 悬臂施工方案概况
连续梁主墩墩身施工完成后即可进行连续梁0#块的施工。安设0#块现浇支架及临时锚固，同时进行永久支座的安装。支架采用贝雷支架，支架搭设完后，对其进行预压。根据预压所得数据进行0#块底模及侧模的安装，施工连续梁0#块混凝土采用一次浇注。在0#块上拼装挂篮，并进行预压，利用挂篮对1#～8#块悬灌段进行施工。挂篮采用全封闭式施工，确保通行车辆安全。
在8#块悬臂段施工完成后，开始安装中跨合拢段临时刚性连接，张拉临时预应力，然后安装模板、钢筋、预应力系统，浇筑中跨合拢段混凝土，完成中跨合拢段的张拉压浆。
中跨合拢段张拉压浆完成后，拆除临时支墩，形成连续结构。中跨合拢完成后再进行连续梁附属工程施工。
3 有限元模型分析
3.1 建立模型
采用结构分析桥梁专业软件MIDAS Civil对该桥进行仿真分析，验算该方案的可行性。考虑到该桥为单室单箱连续箱梁，因此验算中建立了单个梁单元模拟主梁全截面梁，全桥共有110个节点、71个梁单元、246根纵向预应力钢束。采用梁单元建立主墩，主墩底节点全约束，主墩顶节点与主梁相应节点刚性连接模拟临时锁定；采用设置节点，约束其部分自由度，并与主梁相应节点刚性连接模拟永久支座；采用一般弹性支撑边界条件模拟支架，并与主梁相应节点仅受压连接；采用在主梁相应节点上施加集中力模拟挂篮荷载；采用梁单元荷载的均布荷载施加于主梁上模拟二期恒载等。
3.2 施工阶段承载力验算
根据实际施工情况将施工步骤分为25步。用折线图来分析施工阶段桥梁上部结构承载力的情况。
由图1和图2可知，最大压应力发生在BZ18（拆除支架和临时固结措施）阶段，为10.04MPa，小于C55混凝土的抗压强度设计值24.4MPa，满足要求。全桥最大主压应力发生在桥墩靠近边跨一侧，见图4，施工监测时应对这一部分多加注意。BZ18施工阶段验算模型如图3所示。
最大拉应力发生在BZ15（浇筑Z8a，Z9a，G7和G7，Z8b，Z9b块）阶段，为0.95MPa，小于C55混凝土的抗拉强度设计值1.89MPa，满足要求。全桥最大主拉应力发生在近边跨支点处，见图6，施工监测时应对两侧边跨靠近支点的区域多加注意。BZ15施工阶段验算模型如图4所示。
从图2中还可以看出，最后阶段拉应力均为0，表明全桥在施工竣工后没有出现拉应力，全桥为全预应力结构。
3.3 施工竣工后承载能力验算
按《公路桥涵设计通用规范》（以下用JTGD60－2004表示）规定，预加力在承载能力极限状态设计时不作为作用，将预应力钢筋作为抗力的一部分，但考虑二次作用效应。在正常使用短期和长期极限状态设计时考虑预加力的一次和二次效应，并计入相应阶段的预应力损失。
3.3.1 承载能力极限状态验算
根据承载能力验算包络图（图7）来表现承载能力极限状态下主梁抗力和内力的情况。
由图可知，短期效应作用下的应力情况与长期效应作用下的大致相同。由于正常使用极限状态短期效应作用下的验算荷载和长期效应下的验算荷载内容基本相同，仅在活载的分项系数上存在差异。而活载作用对结果的影响较小，因此可以得出应力情况大致相同的结论。
另外，主梁截面压应力最大为12.64MPa，小于C55混凝土抗压强度设计值24.4MPa，符合要求；主梁截面没有出现拉应力，符合要求。
3.4 主梁预拱度
施工预拱度验算考虑的荷载包括施工荷载和1/2活载两个部分。施工荷载中，箱梁自重取混凝土自重系数－1.04；预应力荷载考虑钢束一次和钢束二次；混凝土收缩徐变考虑一次和二次；挂篮荷载考虑集中荷载；中跨配重考虑集中荷载。活载考虑1/2汽车荷载工况。
通过MIDAS Civil软件对悬臂浇筑过程进行模拟分析，最大悬臂工况下主梁产生的变形为－45mm，而后期施工中的实测值为－42mm，现场实测变形值与理论计算值基本吻合。施工过程采用理论计算预拱度，最终获得较好的成桥线形。
4 结语
综上所述，预应力混凝土变截面连续箱梁施工技术水平的高低直接关系到桥梁工程整体的结构性能及质量，并且与桥梁的安全通行息息相关。因此，在桥梁工程施工中，施工人员要结合工程的实际情况，选择合理的施工技术方案进行施工，并加严格规范工程施工，从而确保桥梁的整体性能及质量。
参考文献：
[1]预应力混凝土变截面连续刚构箱梁施工要点分析[J].柳晶.黑龙江交通科技.2014（12）
[2]大跨径变截面连续箱梁施工技术与研究[J].李海.北方交通.2015（07）
论文作者:向斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：预应力论文; 截面论文; 荷载论文; 混凝土论文; 应力论文; 挂篮论文; 桥梁论文; 《基层建设》2017年第8期论文;