超宽桥面矮塔斜拉桥合龙段施工技术研究论文_祝平华

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摘要：随着我国经济、文化的高速发展，对桥梁的景观效果及使用功能等要求也越来越高，国内建设了不少大中等跨径的预应力混凝土矮塔斜拉桥。矮塔斜拉桥亦称为部分斜拉桥，其受力特性是介于常规斜拉桥和连续梁桥的一种结构形式。矮塔斜拉桥的斜拉索相当于主梁的大偏心距体外预应力，有效的改善了主梁跨中正弯矩和支点负弯矩，使主梁的应力更具趋于合理，可适当降低梁体高度，很大程度上解决了同等跨径连续梁桥的梁高过大，与周围环境不协调的问题，墩顶主塔及梁体斜拉索可大大提高桥梁和周围环境的协调性，增强桥梁景观效果。本文以南宁市玉洞大道八尺江大桥为工程依托，简要分析超宽桥面矮塔斜拉桥合龙段施工的温度荷载效应及相关施工工艺，保证成桥内力符合设计要求，为以后类似工程施工提供经验依据。

关键词：预应力混凝土矮塔斜拉桥；体外预应力；合龙段；荷载效应

1 工程概况

南宁市玉洞大道八尺江大桥主桥为55m+100m+55m矮塔斜拉桥，桥面宽54.5m，主梁为单箱三室结构，左右各设置一个箱体，中间为T型梁肋接桥面板形式，支点梁高5.5m，跨中梁高为2.5米，梁高按二次抛物线变化，箱梁截面一般构造如图1所示，主塔为外包钢结构形式，塔高17.5m，塔顶设置5对斜拉索，斜拉索锚具采用OVM250AT-31群锚体系。全桥划分为2个0#梁段，12个支架悬臂施工梁段，2个边跨现浇段，1个中跨合龙段。

图1 主桥箱梁构造图（单位：cm）

2 合龙段施工过程中温度效应对结构产生的影响

1、日温度的变化混凝土热胀冷缩，悬臂梁段长度随之发生变化，致使合龙段产生轴力，合龙段砼浇筑的早期砼强度较低，在轴力的作用下合龙段砼产生裂缝。

2、在竖向温度梯度作用下，合龙段产生不利弯矩，致使箱梁截面产生拉应力，若此时合龙段砼没有压应力储备，合龙段可能开裂对结构产生不利影响。

为解决上述不利的温度效用，常在合龙段施工前安装劲性骨架和张拉临时预应力束。

3、温度效应计算假定：

a、合龙施工过程中保持合龙段长度不变且保持合龙段处于受压状态，合龙段锁定劲性骨架能抵抗温度作用引起的内力或者滑动支座，模板与梁体之间的摩阻力。

b、滑动支座的摩阻系数0.05。

3 合龙施工工艺

3.1 合龙施工工艺流程

梁体在不同气温下以及不同的合龙施工顺序，成桥的内力也不同，后期收缩徐变及跨中挠度也不同。合龙段施工提前从气象部门收集气象资料，并根据天气预报，选择最佳的合龙温度，取日最低温度，且温度不高于20.C，混凝土浇筑完后气温开始缓慢上升。合龙前预先安装19组2I25a双拼作为劲性骨架，并张拉临时预应力钢束，再浇筑合龙段混凝土，合龙段施工工艺流程如图2。

图2 合龙施工工艺流程图

3.2 合龙温度场建立

中跨合龙前5天均建立准确的温度场。最后梁段施工完成后，派专人连日（每天每隔1小时一次）观测昼夜的温度场变化（每小时记录夜间温度），同时密切关注温度与合龙口高程、合龙口长度变化的关系。

合龙温度选择原则：一天中最低气温，温度变化幅度最小时段，且在未来的3天内均不会有较大的温度变化，温度变化幅度在10℃以内。

3.3临时锁定施工要点及注意事项

①、合龙段临时锁定的目的是为了减少由于温差变形引起的箱梁的伸缩，以及混凝土凝固过程中的收缩，防止合龙段混凝土产生缩裂或压坏。

②、合龙锁定应在日最低气温下快速进行，且应保证劲性骨架焊接质量，合龙温度约为20℃为宜，合龙锁定在钢筋绑扎后、混凝土浇筑前进行。施工时，型钢长度根据锁定位置的实际距离下料，临时锁定劲性骨架如图3。

③、锁定前应实测两悬臂端实测合龙口的位置和距离、相对高差，并要求合龙时两悬臂端相对高差不大于1cm，轴线偏差不大于1cm。

图3 合龙段劲性骨架大样图

4 温度效应产生的轴力分析

4.1合龙段轴力计算

合龙口锁定主要是克服梁体因温差变化产生的内力。当梁体温度升高时，混凝土膨胀，对合龙段产生压应力，当梁体温度降低时，混凝土收缩，则合龙段产生拉应力，在合龙段没有达到设计强度前，靠虑合龙段所有内力均由劲性骨架承受。11#、12#墩设置临时支座，按墩梁固结结构形式考虑，主梁因温度变化产生的轴力按线性膨胀计算，则有结构受力体系简化如图4。

考虑主梁合龙后梁体升降温差为20°C，当梁体升降温差比较大时，梁体会产生较大的轴向力作用。由于合龙段施工一般工期比较短，所以不考虑混凝土徐变的影响。

根据施工图纸列出各梁段的截面几何特性如下表1

表1 梁段截面特性表

4.3劲性骨架计算

考虑梁体腹板厚度为45cm，内置式劲性骨架的施工操作空间不足，且型钢骨架无法重复利用通过计算，将原设计图纸的内置式劲性骨架优化为外置式劲性骨架。采用19组双I25a焊接，并用缀板连接，每组劲性骨架采用6组角焊缝焊接。

1、劲性骨架承载能力验算

结束语

本文通过工程实例计算矮塔斜拉桥合龙过程中升降温对梁体产生的轴力的，简要叙述了施工过程中应采取的临时施工措施以及施工工艺，保证成桥受力合理。本桥合龙施工质量受控，避免了桥面合龙口发生开裂现象。本文的计算结果精度基本能满足现场施工需要，为以后的类似工程施工提供依据。

参考文献

[1]范立础主编．桥梁工程 [M]．人民交通出版社，2001．

[2]刘鸿文主编．材料力学[M]．高等教育出版社，1991．

[3]包世华主编．结构力学 [M]．武汉工业大学出版社，2000．

[4]范立础主编．预应力混凝土连续梁桥 [M]．人民交通出版社，1985．

[5]徐岳、王亚君、万振江等编．预应力混凝土连续梁桥设计 [M]．人民交通出版社，2000．

[6]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

论文作者:祝平华

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期

论文发表时间:2018/12/12

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