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1、2013年第5期 鐵道建筑 Railway Engineering 文章編號：10031995(2013)05000104 混凝土連續(xù)梁成橋方法對結構和施工支架 受力狀態(tài)的影響分析 宋 福 (神華新準鐵路公司，內蒙古鄂爾多斯017000) 摘要：本文在介紹混凝土連續(xù)梁橋變更施工方法三個案例的基礎上，以某四跨連續(xù)梁橋為_32程背景，分 析了不同成橋方法對結構應力和變形的影響，研究混凝土連續(xù)梁橋變更成橋方法對結構內力、變形及施 工臨時結構的影響；對在支架上張拉預應力時支架立柱的內力變化進行了計算。結果表明，支架立柱的 反力與常規(guī)計算的結果不同，需要對部分立柱進行加強。 關鍵詞：混凝土連續(xù)梁成橋方法

2、 支架立柱 中圖分類號：U45546文獻標識碼：A DOI：103969jissn1003199520130501 由于受橋位處施工環(huán)境等因素的影響或限制，工 程實踐中連續(xù)梁變更成橋方法不可避免，如滿堂支架 現(xiàn)澆變更為節(jié)段懸澆，或為加快施工進度將節(jié)段懸澆 變更為滿堂支架現(xiàn)澆等。除以上常規(guī)變更外，也有個 別橋梁采用了非常規(guī)的變更方法。本文對連續(xù)梁變更 成橋方法的影響進行了分析。 施工中混凝土連續(xù)梁變更成橋方法會使結構在施 工和成橋時產生不同的內力狀態(tài)和線形狀態(tài)，對應的 預應力筋配束也不一樣，比如滿堂支架現(xiàn)澆的連續(xù)梁 與節(jié)段懸澆連續(xù)梁的預應力束的配置是不同的。橋梁 施工圖一般都會給出成橋方法，如改

3、變成橋方法則要 有相應的變更設計圖，對結構的影響較大。 在連續(xù)梁的施工方法中，滿堂支架法施工是經常 采用的施工方法。對采用支架現(xiàn)澆施工的連續(xù)梁在進 行支架結構設計與計算時，將混凝土濕重一般按支撐 立柱的間距來分配荷載，并據(jù)此驗算支架的承載力。 在支架上張拉預應力會導致支撐立柱的反力產生重分 配，即部分支撐立柱的反力增大，部分支撐立柱的反力 減小。施工中應對施工支架的安全性給予重視，特別 是在支撐立柱強度安全儲備不多時要考慮到在支架上 張拉預應力會導致支撐立柱反力的增大，否則可能產 生安全隱患。 本文簡要介紹三種非典型混凝土連續(xù)梁變更成橋 方法，以其中的一座連續(xù)梁橋為對象，對變更成橋方法 產生的

4、應力狀態(tài)及線形狀態(tài)的變化，以及在滿堂支架 收稿日期：20121120；修回日期：20130220 作者簡介：宋福(1966一)，男，山西廣靈縣人，高級工程師。 上張拉預應力對支撐立柱反力的影響進行計算分析， 探討變更成橋方法對支架受力狀態(tài)的影響。 1 連續(xù)梁成橋方法變更實例 11 中跨合龍后再施工邊跨(實例一) 某連續(xù)梁橋原設計采用掛籃施工，但由于兩邊跨 直線段分別跨越河道和公路，無法搭設支架進行現(xiàn)澆 段施工。因此改為先對稱施工至6 塊后合龍中跨，然 后繼續(xù)采用掛籃施工邊跨至8 塊，同時在中跨進行配 重。最后利用墩旁支架在墩頂施工9 塊。圖1為其 成橋方法的結構示意。采用此成橋方法，因7 ，8

5、 段改 為懸臂掛籃施工，需要重新設計懸臂施工階段的預應 力束布置方式。 12邊跨支架施工中跨掛籃施工(實例二) 某連續(xù)梁原設計采用滿堂支架法施工，且邊跨滿 堂支架已全部搭設完成，但由于中跨道路未能按原計 劃完成，無法搭設支架，導致本橋須變更施工方法，即 采用節(jié)段掛籃澆注施工代替滿堂支架法。由于邊跨滿 堂支架已搭設完成，如拆除全部支架將提高施工成本， 因此決定采用邊跨在支架上分段澆筑，中跨采用掛籃 分段澆注的成橋方法，每節(jié)段先施工邊跨，然后在中跨 掛籃懸臂澆筑對應節(jié)段。圖2為變更成橋方法后的施 工示意。 由于兩邊支撐方式不同，為滿足抗傾覆穩(wěn)定要求， 在中跨設置了鋼管支撐，為確保安全又在邊跨配置了

6、 壓重。該成橋方法的施工順序本質上與采用兩邊掛籃 對稱澆筑的常規(guī)施工方法相同，但結構在施工過程中 的應力狀態(tài)和變形是有差別的。 2 鐵道建筑 配重 配重 圖1 先合龍中跨再施工邊跨施工示意 配重 圖2邊跨支架中跨掛籃成橋方法示意 13 一主墩范圍內支架施工其余結構掛籃施工 (實例三) 某四跨一聯(lián)連續(xù)梁原設計采用掛籃施工，受橋位 處施工條件限制，變更為在一主墩范圍內的梁段采用 支架現(xiàn)澆，其余兩主墩采用掛籃節(jié)段懸澆，施工示意如 圖3。 圖3一主墩范圍內支架其余兩主墩掛籃成橋施工示意 同樣，該成橋方法與常規(guī)的施工方法不同，因此也 對上部結構進行了特別設計，支架施工的結構與懸臂 掛籃澆筑的結構在梁段劃

7、分及預應力束布置均不同。 變更成橋方法后施工過程中結構的應力狀態(tài)也相應變 化，支架拆除與中跨合龍的先后順序對現(xiàn)澆段的應力狀 態(tài)和變形也有較大的影響。如支架在中跨合龍后再拆 除，則張拉合龍束時會使支架立柱的內力發(fā)生重分布。 2 成橋方法對結構和施工支架受力的影響分析 21 -I程概況 某鐵路客運專線四跨一聯(lián)預應力混凝土連續(xù)梁 (施工示意如圖3)，其跨徑為(48+80+8O+48)m，原 設計采用掛籃對稱懸臂灌注的成橋方法，但由于1 墩 一2 墩范圍內的拆遷問題而導致工期延誤。3 墩一5 墩跨高架，梁部無法采用滿堂支架法施工。為縮短整 橋施工工期，以2 墩3 墩跨中合龍段為分界點，分界 點至5 墩

8、采用懸臂灌注法施工，1 墩至分界點采用滿 堂支架法施工。 22結構計算模型 221計算模型 結構計算采用橋梁博士310結構分析程序，結 構計算模型見圖4(成橋狀態(tài))。模型中橋梁上部結構 劃分為144個單元，共145個節(jié)點。施工過程按照設 計資料提供的成橋方法施工。 圖4結構計算模型 222計算工況 表1為計算模型中的詳細施工工況表，梁體節(jié)段 劃分見圖3。 23計算分析 為了分析變更成橋方法對結構應力狀態(tài)和變形的 影響，對采用掛籃對稱懸澆的施工方法和一主墩范圍 采用支架現(xiàn)澆其余兩主墩采用掛籃的成橋方法進行對 比分析，其中后者又可分為支架在中跨合龍前拆除和 合龍后拆除兩種工況。由于橋梁主橋結構形式

9、不變， 恒載是一定的，故主要對恒載作用下不同成橋方法對 應的應力狀態(tài)進行比較分析。 2013年第5期 宋福：混凝土連續(xù)梁成橋方法對結構和施工支架受力狀態(tài)的影響分析 3 表1理論分析工況 施工階段 施工工況 1 在3、4號墩的托架上施工O 塊、梁墩臨時固結 2 張拉3、4號墩上O 塊的預應力束 3 在3、4號墩的0 塊上安裝掛籃 4 對稱澆筑3、4號墩上的1 節(jié)段 5 張拉3、4號墩上的1 節(jié)段的預應力束 掛籃前移，對稱澆筑3、4號墩上的2 節(jié)段，張拉 2 節(jié)段上的預應力束；循環(huán)施工到6 節(jié)段 掛籃前移，對稱澆筑3、4號墩上的7 節(jié)段，張拉 7 節(jié)段上的預應力束；在2號墩旁搭設C段支 架，梁墩臨

10、時固結，澆筑c段混凝土 24 26 蘭竺前移，對稱澆蔓。、4 墩上的8 節(jié)段，1帳拉 8 節(jié)段上的預應力束 ；張拉C段上的預應力柬 掛籃前移，對稱澆筑3、4號墩上的9 節(jié)段，張拉 9 節(jié)段上的預應力束；搭設B段支架，澆筑B段 混凝土 從表2計算結果可以看出，與掛籃對稱懸澆的成 橋方法相比，采用一主墩支架其余兩主墩掛籃施工時， 上部箱梁結構上、下緣最大應力、最大主應力等均有所 增加，其中下緣最大應力增大了132 MPa。此外，支 架拆除與中跨合龍的先后順序對各項應力指標也有所 影響。 232成橋方法對變形的影響分析 圖5給出在恒載作用下上部結構的累計變形計算 結果。 3o 32 掛警前移，對稱澆

11、筑3、4號墩上的1o 節(jié)段，張拉 圖5不同成橋方法對上部結構變形的影響 1O 節(jié)段上的預應力束；張拉B段上的預應力束 掛籃前移，對稱澆筑3、4號墩上的11 節(jié)段，張拉 35 11 節(jié)段上的預應力束；搭設右邊跨支架(近5號 墩)，澆筑右邊跨現(xiàn)澆段13；搭設A段和D段支 架，澆筑A段和B段混凝土 ， 現(xiàn)澆邊跨合龍段；張拉A段和D段上的預應力 一 束，拆除掛籃 37 張拉右邊跨預應力合龍束 38 拆除2、4號墩臨時固結，用吊架澆筑中跨合龍段 39 張拉中跨預應力合龍束 4O 拆除支架，拆除3號墩臨時固結 41 二期鋪裝 231 成橋方法對恒載應力的影響分析 表2為恒載作用下施工過程中上部結構的應力計

12、 算結果，二期恒載集度為134 kNm。 表2恒載作用的應力計算結果對比 MPa 從圖5可見，在恒載作用下，不同成橋方法對上部 結構變形的影響是比較明顯的，特別是支架拆除與中 跨合龍的先后順序不同對變形的影響有近40 mm，即 在合龍前拆除支架會使最大懸臂端產生40 mm的向 下變形，為確保安全施工，最后采用了后拆除支架的施 工順序。 24預應力張拉對支撐立柱內力的影響分析 本橋變更為一主墩范圍內滿堂支架其余兩主墩掛 籃的成橋方法，并且采用支架在張拉合龍完成后拆除 的施工順序，即1號主墩范圍內的上部結構梁段的預 應力張拉及合龍預應力束張拉需在滿堂支架上進行， 因成橋方法不同而增加的對施工臨時結

13、構即支架結構 的受力分析也至關重要。以往在進行支架設計計算時 一般是將混凝土濕重按支撐立柱的間距來分配荷載， 驗算支架的承載力。因此本橋在支架設計時原來并未 考慮在支架上張拉預應力所導致的支撐立柱的反力重 分配，后經計算發(fā)現(xiàn)考慮反力重分配后的支撐立柱安 全系數(shù)小于施工安全需求，故進行重新設計。圖6為 本橋1號主墩范圍內上部結構梁段和支撐立柱布置示 意圖。 241 計算分析模型 根據(jù)22節(jié)建立的計算模型，取其1號主墩范圍 內上部結構，在支撐立柱處設置單向支撐。整個支架 現(xiàn)澆段結構劃分為60個單元，共61個節(jié)點。計算模 型見圖7。 4 鐵道建筑 圖6上部結構梁段和支撐立柱布置示意 圖7 支架現(xiàn)澆段

14、結構計算模型 242 預應力張拉對支撐結構內力的影響分析 按混凝土濕重分配計算的各支撐立柱的反力列于 表3的第一行，表3的其余部分為按照變更后的成橋 施工順序，各個工況下支撐立柱反力的變化情況。 表3支撐立柱與永久支座反力 kN 工況 按混凝土濕重分配計算的反力及變化 邊墩 1 2 3 4 5 6 主墩 7 8 9 10 11 687 l 909 2 375 2 896 3 299 3 802 2 706 1 374 3 790 2 402 4 l33 3 149 1 02l 從表3的計算結果可以看出，按混凝土濕重計算 得到的各支撐立柱反力是相對接近的。但按實際施工 工況模擬計算的支撐立柱反力

15、與按混凝土濕重的計算 結果差別很大，特別是5 和8 支撐立柱在張拉B段預 應力束時的反力分別為5 170 kN和5 520 kN，比按混 凝土濕重計算的反力大很多，其中5 支撐立柱的反力 是按濕重計算的14倍；8 支撐立柱的反力是按濕重 計算的23倍。4 ，9 支柱所受到的最大反力也明顯 大于按濕重分配計算的反力。由此可見，在支架上張 拉預應力對支撐立柱的影響是不能忽視的，在這種成 橋方法中是一個必須考慮的因素。 3結論與建議 由混凝土連續(xù)梁成橋施工方法變更的案例可以看 出，成橋方法的變更必然會影響到結構施工節(jié)段的劃 分、結構預應力束布置和施工臨時結構的布置等各方 面。在一個主墩范圍內把施工方

16、法從懸臂掛籃澆注變 更為滿堂支架現(xiàn)澆，由于施工方法的不同，連續(xù)梁上部 結構在恒載作用下，結構的受力及變形均不同，因需要 在支架上張拉部分節(jié)段的預應力及中跨合龍預應力， 支架立柱的反力與常規(guī)計算的結果不同，需要對部分 立柱進行加強。通過本文的分析，希望在工程實踐中 引起對不同施工方法下的結構內力、變形、及施工臨時 結構受力變化的重視。 參 考 文 獻 1中華人民共和國鐵道部TB 1000212005 鐵路橋涵基 本設計規(guī)范s北京：中國鐵道出版社，2005 2中華人民共和國鐵道部TB 1000232005 鐵路橋涵鋼 筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范S北京：中國鐵道出 版社，2005 3中華人民共和國建設部JGJ 164-2008 建筑施工木腳手 架安全技術規(guī)范s北京：中國建筑出版社，2005 4鐵道部經濟規(guī)劃研究院TZ 324-2010鐵路預應力混凝 土連續(xù)梁(剛構)懸臂澆筑施工技術指南S北京：中國鐵道 出版社，2010 (責任審編 王紅)