班新林，任 丹

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

納林川特大橋(48+3×80+48)m連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工控制研究

班新林，任 丹

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

針對(duì)納林川特大橋(48+3×80+48)m連續(xù)梁懸臂澆筑法施工開展施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制研究。在預(yù)應(yīng)力張拉之前，進(jìn)行管道、錨口、喇叭口摩阻損失測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果提出預(yù)應(yīng)力施工控制措施。在全橋預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，在懸臂施工階段的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位以及中跨跨中重要結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行混凝土應(yīng)力監(jiān)控，測(cè)試值與理論計(jì)算值基本一致。納林川特大橋預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量良好，梁體預(yù)應(yīng)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

連續(xù)梁 預(yù)應(yīng)力 應(yīng)力 施工控制

1 工程概況

新建巴準(zhǔn)線納林川(48+3×80+48)m連續(xù)梁特大橋位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，處于伊金霍洛旗和準(zhǔn)格爾旗之間，是巴準(zhǔn)線重要控制性工程。線路為Ⅰ級(jí)雙線鐵路，線間距4.0 m。全橋位于坡度為4‰的直線上。

梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。中支點(diǎn)處梁高6.8 m，端支座處、邊跨直線段和跨中處梁高為3.8 m，梁底下緣按圓曲線變化，圓曲線半徑R= 229.666 7 m。箱梁頂寬10.9 m，底寬7.0 m，底板在中支座處4 m范圍內(nèi)加寬到8.0 m。箱梁頂板厚35 cm。底板厚度40～90 cm，按圓曲線變化至中支點(diǎn)梁根部，中支點(diǎn)處加厚到139.3 cm。腹板厚度分為50～70 cm，70～90 cm，按折線變化。全橋共設(shè)9道橫隔梁，分別位于中支點(diǎn)、跨中和端支點(diǎn)處。中支點(diǎn)處橫隔梁厚2.4 m，邊支點(diǎn)處橫隔梁厚1.3 m，跨中橫隔梁厚0.8 m，橫隔梁設(shè)進(jìn)人洞。全橋共分91個(gè)梁段，中支點(diǎn)0#梁段長(zhǎng)度10 m，懸澆梁段分成3.0，3.5和4.0 m，合龍段長(zhǎng)2.0 m，邊跨直線段長(zhǎng)9.65 m。

梁體采用C50高性能混凝土，三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向預(yù)應(yīng)力體系采用Ⅱ級(jí)低松弛高強(qiáng)鋼絞線，產(chǎn)品符合GB/T 5224的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1 860 MPa，公稱直徑15.2 mm，公稱截面積140 mm2，Ep=195 GPa?？v向錨固體系采用自錨式拉絲體系，管道采用金屬波紋管成孔。

下部結(jié)構(gòu)采用圓端形實(shí)體墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋墩編號(hào)為25#～30#，固定支座在27#墩。采用掛籃懸臂澆筑法施工。

2 預(yù)應(yīng)力施工控制措施

納林川特大橋連續(xù)梁懸臂施工階段的錨口與喇叭口摩阻損失之和實(shí)測(cè)值占11.7%，偏大較多;相應(yīng)的錨具回縮損失3.52 mm偏小。這是因?yàn)閺埨褂玫南尬话宀慌涮?，限位高度太小。結(jié)合管道摩阻測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出懸臂施工階段相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力控制措施:更換與錨具配套的限位板，嚴(yán)格控制管道定位質(zhì)量、成孔質(zhì)量和錨墊板安裝質(zhì)量，處理有漏漿現(xiàn)象的預(yù)應(yīng)力孔道。

納林川特大橋連續(xù)梁合龍階段的兩次管道摩阻測(cè)試結(jié)果分別比設(shè)計(jì)值大6.2%和7.0%，相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力控制措施為:根據(jù)《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》在滿足不超過(guò)最大允許張拉控制應(yīng)力的情況下，張拉控制應(yīng)力比設(shè)計(jì)要求超張5%，且啟用底板備用束。

為了分析預(yù)應(yīng)力控制措施的效果，利用M idas/ Civil軟件分別建立4個(gè)理論分析模型。

模型1:按照設(shè)計(jì)要求模擬結(jié)構(gòu)、材料、預(yù)應(yīng)力、施工信息等。

模型2:在模型1的基礎(chǔ)上將底板束的管道摩擦系數(shù)μ和管道偏差系數(shù)k均調(diào)整為實(shí)測(cè)值，即μ= 0.235，k=0.006 25。

模型3:在模型2的基礎(chǔ)上，張拉底板備用束。

模型4:在模型3的基礎(chǔ)上，除了B9和B1'外，所有底板束的張拉控制應(yīng)力提高5%。

各個(gè)模型在合龍完成工況下所有中跨跨中應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表1，各個(gè)模型與模型1計(jì)算結(jié)果的比較見表2。

表1 各模型跨中混凝土應(yīng)力MPa

表2 各模型與模型1計(jì)算結(jié)果的比較

因?yàn)?0#墩邊跨底板束是單端張拉，因此第2跨與第4跨計(jì)算結(jié)果有所差別。從分析結(jié)果可以看出，采用實(shí)際摩阻系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響還是很大的，跨中底板應(yīng)力降低6%，頂板應(yīng)力降低1%;當(dāng)張拉底板備用束，底板應(yīng)力提升1%～3%，頂板應(yīng)力提升4%～13%;張拉控制應(yīng)力提升以后，底板應(yīng)力提升至模型1水平，頂板應(yīng)力比模型1高出4%～15%。因此，采取預(yù)應(yīng)力控制措施，底板應(yīng)力的損失得到彌補(bǔ)，頂板的應(yīng)力有所提高，主要是第2跨和第4跨。鑒于頂板應(yīng)力值不高，對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，故控制措施可行。

3 預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)力監(jiān)控

在納林川特大橋(48+3×80+48)m連續(xù)梁施工過(guò)程中為了掌握預(yù)應(yīng)力施工效果，使用M idas/Civil對(duì)全橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，計(jì)算得到懸臂施工階段和合龍施工階段關(guān)鍵結(jié)構(gòu)位置的應(yīng)力變化，利用監(jiān)控手段對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 連續(xù)梁應(yīng)力監(jiān)控測(cè)點(diǎn)布置

納林川特大橋采用內(nèi)埋式混凝土應(yīng)變傳感器進(jìn)行箱梁截面應(yīng)力測(cè)量工作，測(cè)試截面主要選擇在中間墩支點(diǎn)處兩側(cè)懸臂結(jié)構(gòu)的根部(橋墩兩側(cè)的1#節(jié)段中間)和跨中合龍段位置，混凝土應(yīng)力測(cè)試截面分布見圖1。測(cè)試截面?zhèn)鞲衅鞑贾靡妶D2。

圖1 納林川特大橋應(yīng)力測(cè)試截面分布

圖2 測(cè)試截面?zhèn)鞲衅鞑贾?/p>

3.2 納林川特大橋預(yù)應(yīng)力施工效果

3.2.1 懸臂施工階段預(yù)應(yīng)力施工監(jiān)控

由于大橋?yàn)榻茖?duì)稱結(jié)構(gòu)，選擇26#和27#墩懸臂施工階段的預(yù)應(yīng)力施工監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行分析。圖3給出26#，27#墩懸臂結(jié)構(gòu)在1#～10#節(jié)段張拉過(guò)程中支點(diǎn)位置測(cè)試截面累計(jì)應(yīng)力的變化。截至10#節(jié)段張拉完畢，26#墩大里程測(cè)試截面底板的累積張拉應(yīng)力為1.17 MPa、頂板累積張拉應(yīng)力-13.29 MPa;26#墩小里程測(cè)試截面底板累積張拉應(yīng)力0.79 MPa、頂板累積張拉應(yīng)力-13.26 MPa;26#理論計(jì)算底板累積張拉應(yīng)力2.75 MPa、頂板累積張拉應(yīng)力-14.50 MPa。27#墩大里程測(cè)試截面底板累積張拉應(yīng)力2.61 MPa、頂板累積張拉應(yīng)力-13.73 MPa;27#墩小里程測(cè)試截面底板的累積張拉應(yīng)力2.35 MPa、頂板的累積張拉應(yīng)力-13.89 MPa;27#墩理論計(jì)算底板累積張拉應(yīng)力2.93 MPa、頂板累積張拉應(yīng)力-15.13 MPa。考慮具體施工過(guò)程，兩個(gè)懸臂結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果均有部分差異。從分析結(jié)果看出，懸臂結(jié)構(gòu)兩端張拉受力基本對(duì)稱，測(cè)試截面應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值比較接近，懸臂施工階段預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量良好。

3.2.2 合龍階段跨中應(yīng)力監(jiān)控

合龍過(guò)程中對(duì)3個(gè)中跨跨中進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控，產(chǎn)生應(yīng)力包括邊跨合龍張拉、次中跨合龍張拉、中跨合龍張拉以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。表3給出在合龍過(guò)程中，各中跨跨中測(cè)試截面的測(cè)試值以及相應(yīng)的理論值?？梢钥闯?，考慮施工機(jī)具和堆載等影響，實(shí)測(cè)值與理論值比較一致，應(yīng)力值滿足規(guī)范要求。

圖3 懸臂結(jié)構(gòu)張拉施工中測(cè)試截面應(yīng)力

表3 跨中應(yīng)力MPa

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)納林川特大橋(48+3×80+48)m連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程控制及監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)確測(cè)試瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力損失并采取相應(yīng)的控制措施，可以保證結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工效果滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的應(yīng)力精確控制。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10002.3—2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10002.1—2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

［3］鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ 324—2010鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))懸臂澆筑施工技術(shù)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2011.

［4］范立礎(chǔ).橋梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［5］范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋［M］.北京:人民交通出版社，1988.

［6］李國(guó)平.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理［M］.北京:人民交通出版社，2000.

Study on prestress control in precasting of(48+3×80+48)mcontinuous girder of Nalinchuan Super-long bridge

BAN Xinlin，REN Dan
(Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)

In this paper，the construction control of prestressed concrete continuous girders in the Nalinchuan Bridge of Batuta-Zhungeer railway was studied.The superstructure is(48+3×80+48)m concrete continous girders. Before the prestressed strands were tensioned，the stress loss due to the friction at the duct and the anchorage was tested.The measurements for prestress controlling were provided based on the test results.During the whole construction of prestressing，concrete stress was monitored in the key parts for the cantilevering construction.It was also monitored at the mid-span of the center span.The observated results were close to the theoretical values.Thus，the monitoring results suggested a good construction quality of the Nalinchuan Super-large Bridge，and verified that the stress in girders met the requirements of the design.

Continous girder;Prestress;Stress;Construction control

U445.466

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.01.08

1003-1995(2015)01-0036-03

(責(zé)任審編 李付軍)

2014-10-15;

2014-11-20

班新林(1984—)，男，河南信陽(yáng)人，助理研究員，碩士。