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1、浅析悬浇连续绑构合拢口加劲钢构结构设计与内力分析中铁九局集团有限公司【摘要】：关键词：连续梁合拢段临时约束钢支撑加劲钢支撑一、连续梁T构合拢段临时支撑钢构的概述悬臂浇筑钢筋混凝连续梁，各个“T”构完成悬浇后，将合拢段交替合 拢连接。在合拢段施工前均要求设置临时加劲钢支撑，以约束悬臂端的白 由变化，保证合拢段混凝土的质量。关于合拢段的施工工序步骤，相关施 工技术规范和设计文件大多规定为安装合拢段临时加劲钢支撑一-张拉合 拢段临时约束钢绞线一-拆除合拢口一侧临时支座一-浇筑合拢段混凝土 一-张拉、补足设计预应力一-拆除加劲钢支撑，实现体系转换。对于这种施工工序步骤，不管是先合拢边跨合拢段、还是先合
2、拢中跨 合拢段，在拆除合拢段一侧临时支座之前，墩身与箱梁T构处于刚性连接 状态。这种状态存在的时间取决于临时支座的拆除速度。在此期间梁段的 伸张与收缩必然对墩身产生作用，同时墩身的弯曲必然给箱梁以反作用力。加劲钢支撑，一般采用体外支撑，即在箱梁顶面及底板顶面上预设若干 钢牛腿，然后在两悬臂端相应位置的牛腿上安装临时型钢支撑，以传递合 拢段混凝土的压应力，张拉部分预应力钢筋束，承受合拢段施工时悬臂两 端的拉力。待合拢段混凝土达到一定强度后，张拉连续束，即可解除临时 钢支撑，实现体系转换。“将合拢段的边界条件假定为两端刚性约束，即认为桥墩刚度无限大;忽略合拢段施工时梁部混凝土收缩、徐变的较小变形，
3、只考虑温差引起的 变形；只作中跨合拢段计算，边跨使用中跨劲性骨架偏于安全；劲性骨架 钢构件的初步内力检算一般按轴力计算为主，且假定只有上下弦杆受力（忽 略弯矩及剪力影响，不计竖向撑架的承力）。计算简图见图4.13”。合捷段钢支撑图1、劲性钢支撑受力简图图2、劲性钢支撑受力简图图3、加劲钢支撑受力分析示意图外部支撑法，不妨碍模板安装，不十扰预应力孔道。本文以杭长客运专线浙江段(HCZJ-6标段)江山港特大桥 75+2x135+75m连续梁合拢口临时约束钢构为例，阐述悬臂浇筑连续梁合拢 口临时约束钢构设计施工技术。二、江山港特大桥75+2x135+75m连续梁概况1.1工程概况江山港特大桥位于里程
4、DK241+600DK243 + 900处，全长2300m。桥 孔布置为 1_32m+2_24m 简支梁(门式墩)+1-24m+2-32m+3-24m+3-24m+1-32m 简支梁 +1- (48+80+48) m 连续梁+1-32m+2-24m+2-32m简支梁 +1- (75+2X 135+75 ) m 连续梁+3-32m 简支梁+ ( 40+64+40 ) m 连续梁 +35-32m+1-24m+24-32m+1-24m+4-32m简支梁+1- (60+2X 100+60) m 连续梁 + 1-32m+3-24m+14-32m 简支梁。其中DK243+637处(75+2X135+75)
5、 m连续梁跨越既有沪昆电气化铁 路和省道S46公路。跨越处S46省道净空5.5m,上跨既有沪昆铁路净空要 求 7.96m。75m+2X135m+75m连续梁采用为单箱单室、变高度变截面结构，全桥 箱梁顶宽1200cm，底宽700cm,顶板厚48cm，局部加厚至98cm，腹板厚为 50cm-75cm-95cm-115cm-170cm按照折线变化；底板厚 48.5cmT20cm，按照 折线变化，底板设30cmX60cm梗肋，顶板设50cmX 150cm梗肋，全联在端 支点、中支点及中跨中处设横隔板、横隔板设有孔洞，中支点横隔板厚 300cm，端支点横隔板厚195cm，中跨跨中横隔板100cm。中跨
6、合拢段处梁高583cm，梁顶宽1200cm，梁底宽700cm，顶板厚度 48cm，腹板厚度50cm，两侧腹板内间距600cm，底板厚度48.5cm。中间横 隔板长240cm，高180cm。具体见图一：中跨合拢段断面图。图一、中跨合拢段断面图尺寸单位：uunit关于合拢段预拉应力约束，设计文件要求混凝土浇筑前，以预拉应力束2MT和2MB11、每束张拉力F1 = 1000KN共计4束作为临时索。三、连续梁T构合拢结构受力分析悬臂浇筑连续梁合拢结构示意图如图1所示。图1、悬臂浇筑连续梁合拢结构示意图1、合拢段临时加劲钢支撑受力工况分析合拢段临时加劲钢支撑受温度伸张应力和预拉钢绞线应力的双重影响， 在
7、升温阶段，加劲钢支撑与悬臂T构的伸张推动墩身位移，墩身位移产生 弹性力，反作用于箱梁上，箱梁传递顶压钢支撑；在降温阶段，加劲钢支 撑与悬臂T构的收缩拉动墩身位移，墩身位移产生弹性力，反拉于箱梁上， 箱梁反力预拉应力束，抵消钢支撑的预拉力。综合分析汇总表1，最不利的受力组合为升温阶段。加劲型钢同时受箱梁的温升压力和预拉束的张拉力。合拢段加劲型钢支撑架在T构升温阶段受力最不利，其受力过程分析：1、张拉预应筋索定，加劲型钢支撑受压，同时墩身弯曲位移产生一个拉力；2、箱梁温升伸长，使得墩身弯曲产生反压力！悬臂浇筑连续梁合拢临时钢支撑受力分析示意图如图2所示。T构温度伸张与收缩对墩身的位移对合拢口钢构对
8、墩身推（拉）的作用力T1- 片图2、合拢临时钢构受力分析示意图临时约束钢构受力因素分析表表1温变状态变形因素预拉力 变形墩顶温升位移,预张拉温变钢构Lg,T构钢构L厂 GwT梁温变tw升温压缩伸长伸长伸长+LgL+LTL+ AL +.GwIW降温压缩伸长收缩收缩 gw一、W备注：伸长代号为+，压缩代号为一。2、结构计算基本条件及假定假设：（1）计算时只考虑温差影响；由于合拢段施工时各梁段混凝土所经历 的时间较短，混凝土收缩、徐变产生的变形值相对较小；(2) 、为简化计算，把变高度梁简化为平均断面的等截面梁处理；(3) 、箱梁两悬臂端计算长度L=133m；(4) 、箱梁混凝土材料线膨胀系数为a
9、=1X10-5m/co.m，钢结构线膨胀系数为a =1.2X 10-5m/co , m；(5) 、当地每天平均升降温度差T=10 co。(6) 、箱梁单臂平均横截面积A=22m2；(7) 、主墩墩身高度H=24.29m(承台距离梁底面)；墩身平均横截面积 A2=43.82m2，墩身平均截面惯性矩I2= 1.52X 1010cm4 ；墩顶梁底距离合拢 段截面中心高度h=7.2m。箱梁C55混凝土弹性模梁E =3.55X 104 MPa,h墩身C40混凝土弹性模梁Eh1 = 3.25X 104MPa；(8) 、合拢段长度L=2m (钢支撑长度)；(9) 、钢支撑采用5根I36b工字钢组合支撑柱，每
10、根柱横截面积A = 167 cm2，每根柱最小截面惯性矩I1 = 33060cm4 ；(10) 、张拉临时预应力索时，预拉力对钢支撑有压缩作用，但引起悬 臂端墩身弯曲的反拉力，对箱梁的影响(拉伸)四、合拢段临时约束钢支撑结构设计(一)、加劲钢构结构本方案合拢段临时加劲刚性约束方案，采用体外刚性支撑柱+体内预拉 应力索锁固结构体系。刚性支撑柱采用5组钢支撑柱，分别在顶板上安装3组、箱内底板上安 装2组。每组支撑柱使用2根I36b型工字钢组拼。支撑柱与箱梁上的预埋 板焊接。支撑柱间水平面上设置剪刀桁架，桁架采用100X100X10mm角 钢、10mm节点饭焊接。体内预拉应力索锁固结构体系，按设计设
11、计文件要求使用预拉2MT和 2MB1-1预应力钢筋束作为临时锁定索，每束钢筋张拉力F1=1000KN, 共计4束。（二）、结构安全性验算1、临时张拉索对钢支撑的压力 、预拉力对临时钢支撑的压缩变形量&1=0.46mm；EA1 、预拉力反拉箱梁的伸长量L2= FL = 0.68mm；h 、以上（0.46+0.68）/2=0.57mm位移引起墩身弯曲的反拉力PP= 3S L）丁 =589KN； h12-H 3按线性关系作用到合拢段高度的反拉力P1=PH/（H+h） =455KN； 、综合以上分析，扣除墩身反作用力后，临时钢支撑的受压岳2F2=F-P1=4000-455=3545KN；2、温度伸缩对
12、钢支撑的压力 、悬臂“T”构温升伸长量从L=a LAT= 13.3mm； 、合拢段钢支撑温升伸长量&L1=a LQT = 2.4mm； 、以上（13.3+2.4）/2=7.85mm位移引起墩身弯曲的反拉力PP= 3S L）气十人=8118KNH3按线性关系作用到合拢段高度的反拉力P1=PH / (H+h) =6262KN；3、临时钢支撑抗压强度检算 、综合以上4和5项计算结果，临时钢支撑受到的最大压力N为：N=F2+P1=9807KN； 、临时钢支撑承压能力临时钢支撑柱长度2m属于短柱，按钢结构设计规定，其承压能力按 受压构件计算。支撑柱钢材为Q235。承压能力】N=5 (Af)=189200
13、KN。由于NN,钢支撑结构纵向受压满足设计要求。4、钢支撑柱与预埋板焊接缝强度检算钢支撑柱与预埋板之间采用焊接连接，端头满焊缝。焊缝高度h不小于20mm,每根支撑柱一端焊缝长度L =226cm。h总计抗剪力Pj=0.75nhL t =14408KN 大于N=9807KN，满足要 求。其它验算满足要求，计算过程略。五、施工工艺及施工方法合拢段稳定措施纵向稳定靠钢支撑柱，横向稳定靠斜拉桁架，竖向稳定性靠挂篮中横 梁和前横梁对梁体的锚固。六、施工注意事项1、选用早强、高强混凝土，使得合拢段混凝土尽早达到设计强度，实 现体系转换，并严格控制用水量，以减少混凝土的收缩变形。2、采用低温合拢。为避免新浇混凝土早期受到较大拉力作用。合拢段 混凝土浇筑时间，应选在当天最低的时刻，使混凝土浇筑后至达到一定强 度之前处于升温过程之中，这样当气温达到最高温度时，混凝土本身已经 能够承受部分应力。3、加强混凝土养护。使得新浇筑混凝土在达到设计强度前处于潮湿状 态，以减少箱梁顶面因日照不均所造成温差影响。4、为防止合拢段两边悬臂端因降温而产生上翘，在合拢段施工时应在 两悬臂端部增加压重。5、及时张拉。在合拢段混凝土强度达到设计强度的80%时，应及时张 拉部分预应力连续束，解除临时支座，实现体系转换，以策安全。
