大跨预应力混凝土矮墩连续刚构桥梁合龙关键技术研究

大跨预应力混凝土矮墩连续刚构桥梁合龙关键技术研究

左,云

（湖南省交通规划勘察设计院有限公司  湖南 长沙  410219）

摘  要：大跨预应力混凝土矮墩连续刚构桥因其桥墩较矮，且与梁体固结，在主梁混凝土收缩、徐变、整体升降温等多种荷载组合作用下，主墩墩身可能出现开裂情况。而主梁合龙则是大跨预应力混凝土矮墩连续刚构桥的关键控制工序，对其成桥状态的受力产生重要作用。为改善其受力情况，本文以湘潭芙蓉湘江大桥为例，对大跨径矮墩连续刚构桥主梁合龙的结构分析和施工控制技术进行了探讨。

关键词：连续刚构桥；矮墩；合龙； 预应力混凝土

1工程概况

湘潭芙蓉湘江大桥是芙蓉大道南延线湘潭段跨越湘江的控制性工程，大桥由北往南横跨湘江，桥位北岸位于湘潭市双马镇，南岸位于湘潭县易俗河镇赤湖村。该桥宽27m，主桥分为两幅，采用预应力混凝土变截面连续刚构桥，跨径布置为80+150+150+80m。上部结构主梁横断面为单箱单室，墩顶梁高870cm，跨中及端支点梁高350cm，梁高、底板厚度均按2次抛物线变化。主桥桥墩为15、16、17号桥墩，墩高分别为23.58m、26.81m、25.90m，均设计为双肢薄壁矩形实体桥墩，肢厚110cm，在主墩顶、底设1m过渡段，厚度从110cm变为200cm，桥墩宽810cm。单幅桥主墩基础采用双排4根D300cm钻孔灌注嵌岩桩基础，桩顶承台厚度设计为350cm。主桥实景如图1。

图1 湘潭芙蓉湘江大桥施工实景

芙蓉大桥受两岸线路设计标高和地形地貌等因素限制时，主桥墩高跨径比仅为1／12.7(大跨连续刚构此值一般应大于1／10)，即所谓的矮墩刚构。矮墩刚构的抗推刚度大，桥梁在混凝土收缩、徐变、升降温等荷载作用下桥墩会承受很大的弯矩[1]。

2结构分析

主桥箱梁施工采用挂篮悬浇，在中跨和边跨均设置合龙段。主桥桥墩均采用双肢薄臂墩，肢厚110cm，双肢中心间距7m，在并主墩顶、底设1m过渡段，厚度从110cm变为200cm，桥墩宽810cm。单幅桥主墩基础采用双排4根D300cm钻孔灌注嵌岩桩基础，桩顶承台高350cm。由于水利部门防洪行洪要求，所以承台完全埋入河床地面线下。墩柱配筋：单侧配112根φ32，两排布置，钢筋间距14.2cm，面积90070mm2。

通过建立有限元模型对合龙时工况的桥墩受力情况进行分析，根据规范的荷载组合按成桥状态及运营状态分别进行计算[2]，两种工况的荷载组合差别在于是否加入混凝土的收缩徐变。最终得到在不同温度情况下反顶力及桥墩顶部位移的控制情况，如表1。

表1 反顶力及位移控制表

3合龙施工控制

合龙段施工采用先中跨、后边跨的施工顺序，在中跨合龙前施加反顶力，以改善主墩的受力和变形[3]。

合龙施工步骤及要点：①合龙时的温度环境是至关重要的。应在20℃~25℃时的低温状态下进行合龙段施工，包括混凝土的浇筑、刚性连接的形成等。②施加反顶力是合龙时的关键工序之一。湘潭芙蓉湘江大桥从跨中对称向两侧箱梁同时施加2400KN的顶推力，反顶位置在箱梁截面中性轴上，使主墩墩顶向两侧产生一定预偏,在此状态下完成刚性连接；反顶力施工控制以15号及17号墩顶位移控制为主，反顶力控制为辅；理想条件下，反顶力施加后，15号墩墩顶向北岸偏33.1mm，17号墩墩顶向南岸偏46.4mm。③箱梁预应力束的张拉时序同样非常重要。在合龙段形成刚性连接后，应按设计值的50%张拉力将箱梁顶、底板的部分预应力束进行张拉。

4结语

①对大跨预应力混凝土矮墩连续刚构桥而言，合龙温度影响较大，应根据设计的合龙温度5℃范围内控制，当合龙温度与设计不符时，应根据计算做出调整[4]。

②合龙时施加一定的反顶力有助于改善桥墩受力，反顶力的大小应根据结构分析结果确定。

③反顶力施工控制以桥梁墩顶位移控制为主，反顶力控制为辅。

参考文献：

[1]陈自华.大嶝大桥连续矮墩刚构合龙措施研究[J].中外公路,2009 (2):112-115.

[2] JTG D60—2015, 公路桥涵设计通用规范 [S].

[3]陈福寿.矮墩连续刚构桥的实现[J].公路,2004 (6):84-86.

[4]张鑫,肖峰文,许长城. 矮墩刚构主梁及矮墩受力分析[J].华东公路,2011 (2):84-86.

作者简介：左云（1979-），男，硕士，高级工程师。主要从事道路、桥梁勘察设计和研究。