第１２卷第２期 ２０１５年４月 现代交通技术 Ｍｏｄｅｒｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１２ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１５ Ｖ型刚构连续梁桥墩梁结合处施工技术 杨 萍，王延安，孙茂 （中交集团第二公路工程局有限公司，陕西西安７１００６５） 摘要：Ｖ型刚构连续梁桥是近年兴起的一种新型桥梁，文章主要介绍该类桥型的特点及施工难点，并采用Ｍｉｄａｓ软件 对施工过程进行了模拟，在此基础上介绍了沪河大桥的ｖ墩及墩顶段箱梁施工关键技术，可供类似工程参考。 关键词：Ｖ型刚构；箱梁；模型分析；施工监控 中图分类号：Ｕ４４５．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—９８８９（２０１５）０２—００５４—０４ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｐｉｅｒ ａｎｄ Ｇｉｒｄｅｒ ｆｏｒ Ｖ－ｓｈａｐｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｉｇｉｄ Ｆｒａｍｅ Ｂｒｉｄｇｅ Ｙａｎｇ Ｐｉｎｇ，Ｗａｎｇ Ｙａｎａｎ，Ｓｕｎ Ｍａｃ （ＣＣＣＣ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｉ ａｎ ７ １００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｖ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｂｒｉｄｇｅ ｔｙｐｅ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ’Ｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｄａｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ａｔ ｌａｓｔ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｐｉｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｖ－ｓｈａｐｅｄ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ；ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ；ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ １概述 应力临时钢束的技术措施，控制其施工过程中的开 裂问题。 ２工程概况 近年来Ｖ型刚构桥的兴起，给桥梁建筑增添了 新的艺术造型，采用纤细的Ｖ型刚构墩替代原来笨 拙的桥墩，使桥梁整体造型更加轻盈美观。Ｖ形刚 ？＇产河大桥属于西安市地铁３号线一期工程土建 施工项目ＴＪＳＧ一１５标段，主桥孔跨构成为１联（５５＋ ８８＋５５）ｍ预应力混凝土Ｖ型支撑连续刚构桥。主桥 布置见图１： ５００ ８ ８００ ５ ５００ 构由于采用Ｖ型斜撑可以有效地减小桥梁的计算跨 径，使桥梁的跨越能力提高，缩短主梁的跨径，减小 梁高，降低上部结构主梁的弯矩，从而减少梁部结构 的工程量。由于带有斜撑，结构除水平线条以外，还 存在倾斜线条，加上构件尺寸较小，使桥梁显得非常 轻盈美观，尤其适合在城市和景观要求较高的地区 采用。 在Ｖ型刚构桥的建造过程中，Ｖ型支撑施工是 该类桥梁施工难点。Ｖ墩刚构桥主梁施工一般采用 图１沪河大桥总体布置图（单位：ｃｍ） 挂篮悬臂浇筑施工，墩顶段是悬浇连续刚构桥比较 关键的部位。控制ｖ墩斜撑的关键在于控制施工过 ？’产河大桥是该项目控制性工程。该桥施工条件 尤为特殊，沪河大桥位于既有’７产河桥主道桥与辅道 桥之间７．０Ｉｎ宽的范围；泸河大桥桥面位于主、辅道 桥面以上，悬浇梁底面距原有桥面高６￣８．７ Ｉｎ；桥梁 程的叠加内力与设计要求相吻合，控制施工过程各 部位应力是解决Ｖ墩施工过程混凝土开裂问题的关 键。设计上一般采用劲性骨架混凝土结构及张拉预 主墩基础地面距原有主辅道桥空间小；主墩横桥向 作者简介：杨萍（１９７７一），女，四川凉山人，高级工程师，主要从事桥梁施工技术工作。 ・５６・ 现代交通技木 ２０１５正 各构件计算结果见表１。 表１各构件计算结果汇总表 ５现场监控 ５．１ Ｖ型墩监控计算 ５．１．１ 工况分析 根据墩顶段箱梁施工方案，结合施工工艺将监 测设计控制工况分为以下３种：（１）工况１，浇筑墩顶 段箱梁底板；（２）工况２，浇筑墩顶段箱梁腹板；（３）工 况３，浇筑墩顶段箱梁顶板。 ５．１．２计算理论 为了保证施工完成后Ｖ型墩支撑体系内部无较 大附加应力，设置水平对拉杆。水平对拉杆采用 ３２ 精轧螺纹钢筋，共设置３层，第１层６根，第２层４根， 第３层４根。在每一工况浇筑前预拉对拉杆（张拉力 见表２），使Ｖ型墩两肢产生一定的变形，浇筑完成 后，结构自重和施工荷载产生的水平力将抵消拉杆 对Ｖ型墩两肢产生的水平拉力，使Ｖ型墩支撑体系 自平衡。 表２拉杆张拉力统计表 ５．１．３模型建立 （１）根据施工图纸，建立Ｖ型墩模型，Ｖ型墩采用 实体单元、拉杆采用桁架单元，墩身预应力粗钢筋采 用集中力模拟，墩底固结，其它部位无约束。 （２）墩顶段箱梁长２０ ｍ，中间１２ ｒｎ重量由Ｖ型墩 内支架承担，两端各４Ｉｎ重量由Ｖ型墩支撑，其施工 荷载分配见图６。 ０＃块箱梁中间１２ ｍ重量通过分配梁传递至Ｖ型 墩内支架牛腿和中支撑上，中支撑只对墩身产生压 缩，对Ｖ墩两肢并不产生影响，因此结构模拟时不计 此部分重量。内支架牛腿对Ｖ墩两肢产生较大的水 平力，算出牛腿支反力，以集中力荷载的方式加载至 Ｖ墩两肢上。两端各４ ｍ的重量以集中力荷载的方式 加载至ｖ墩两肢顶部。 图６施工荷载分配（单位：ｅｍ） （３）通过正装分析法算出各工况下产生的拉杆 拉力。将算出的拉力加上Ｖ墩两肢自重产生的初拉 力，作为拉杆的预拉力。 （４）调整优化拉杆的预拉力，使得Ｖ墩支撑体系 自平衡。即Ｖ墩两肢在施工完成墩顶段箱梁后变形 为零或者变形很小，且Ｖ墩两肢内部无较大的附加 应力，最终确定拉杆预拉力。 （５）施加预拉力，计算分析每个工况浇筑前后，Ｖ 型墩两肢的变形和应力。 ５．１．４计算结果 ？’产河大桥Ｖ型墩采用Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉｌ２０１０实体单元 建模，对Ｖ型墩进行了细致的划分。Ｖ型墩的材料为 Ｃ５０混凝土，并未模拟Ｖ型墩里面的主筋和劲性骨 架，计算出来的结果偏保守。 建模过程中对拉杆和Ｖ型墩两肢内壁为节点一 节点连接起来，所以会在对拉杆和Ｖ型墩连接处产 生较大的拉应力，这与实际情况不符，可以忽略。根 据计算结果，分析Ｖ型墩整体受力情况，可以得出， ｖ型墩以压应力为主，拉应力出现在ｖ型墩两肢的根 部、两肢背部底部和上部，但数值均较小，最大拉应 力为１．２８４ ＭＰａ＜［６］：１．８９ ＭＰａ，均未超过混凝土的 抗拉强度。 通过模拟、？产河大桥墩顶段箱梁浇筑过程，可知， 在监测泸河大桥墩顶段箱梁浇筑过程时，Ｖ型墩两肢 根部、两肢背部底部和对拉杆的应力变化为主，位移 变化为辅。Ｖ型墩两肢应变的变化量不应超过９７ｔ．ｔｇ， Ｖ型墩两肢的变形量不应超过３ ｍｍ，对拉杆拉力不 应超过５００ ｋＮ。 ５．２测点布置 现场实施时，共设置２层对拉杆，第１层４根， 每根初拉力为３５０ ｋＮ；第２层２根，每根初拉力为 ２２０ ｋＮ。’？产河大桥斜腿监测主要以Ｖ撑斜腿墩身应 第２期 杨萍，等：Ｖ型刚构连续梁桥墩梁结合处施工技术 ・５７・ 力监测为主，辅以Ｖ撑斜腿墩身位移监测。根据现 场情况共布置１２个应力监测点和２个位移监测点， 见图７。在０｝≠块浇筑过程中，每隔２ｈ记录一次数据。 Ｖ肢上部，出现的位置和计算结果大体相符； （３）Ｖ型墩产生的最大拉应变１３２．７已经超过计 算的最大拉应变９７的警戒值，应在浇筑完成后加强 观测Ｖ型墩。 ６结语 本文探讨了Ｖ型钢构连续梁桥墩顶段施工中现 浇支架设计以及施工监控等内容，通过软件对’？产河 大桥施工过程进行了模拟，得到了施工阶段应力分 布情况，并与实施阶段实测值进行了比较。由于建模 时未考虑Ｖ型墩的主筋和劲性骨架参与受力，实施 时根据施工经验减少了拉杆的数量及张拉力，实测 图７测点布置及编号图（单位：ｃｍ） ５．３监测结果 应力依然满足要求。建议今后类似工程应综合考虑 Ｖ墩两肢中主筋及劲性骨架参与受力，可减少施工中 设置拉杆数量以及减小拉杆张拉力。 参考文献 本次对ｖ型墩浇筑全过程监测中，虽然实际张 拉的精轧螺纹钢的数量和位置与理论计算的数量和 位置有一定出入，但其应力变化趋势与理论计算的 相似，应力大小也相近，浇筑过程中出现的最大应力 值未超过预警值；Ｖ型墩两肢变形均在可控范围之 内。主要计算结论如下： （１）浇筑墩顶段过程中，拉应力及应变在逐渐 ［１］余静．Ｖ形墩连续刚构桥的设计［Ｊ］．北方交通，２００９（９）： ５９－６１． ［２］张玺．连续刚构桥Ｖ墩叉角角度对结构内力及变形影响 的研究［Ｄ］．西安：长安大学，２００７． ［３］ＪＴＪ０２５－－８６￣路桥涵钢结构及木结构设计规范［Ｓ］． ［４］ＧＢ５００１７－－２００３钢结构设计规范［Ｓ］． 增大； （２）墩顶段浇筑完成后，Ｖ型墩产生的最大拉应力 为１．３８ ＭＰａ＜［ ］＝１．８９ ＭＰａ，拉应变是１３２．７，发生在 （上接第４２页） ［５］ＪＴＪ０４１—２ｏ００公路桥涵施工技术规范［Ｓ］． （收稿日期：２０１４—０６—０９） ｘ４０ ｅｍ（高度）ｘ１４５ ｅｍ（纵桥向），而且挡块 成功的，处治对策可供同类工程借签。 参考文献 与箱梁侧面的净距仅为１ ｏｍ。改造过程中将原 挡块凿除，新挡块尺寸调整为１６０ ｅｍ（横桥向） ｘ６５ ｏｍ（高度）ｘ１４５ ｅｍ（纵桥向），挡块与箱梁侧 面净距调整为５．４ １３ｍ，并在挡块与箱梁之间安装 ［１］何海．某连续弯梁桥的偏位成因及处理［Ｊ］．城市道桥与防 洪，２００８（９）：６８—７０． ＧＪＺ４００ ｍｍＸ４００ ｍｍＸ５４ ｍｍ板式橡胶支座，使梁体 在横向力的作用下压缩弹性支承产生一定的横向位 移，并起到缓冲作用，当外荷载的作用消失时，在弹 ［２］王新定，丁／Ｙ，．ｄ４，吉林，等．混凝土连续弯梁桥侧向位移分 析及对策研究［Ｊ］．公路交通科技，２００６（１１）：６４—６７． ［３］刘华．预应力混凝土连续弯箱梁侧向位移的研究［Ｄ］．南 京：东南大学，２００４． 性力作用下，部分横向位移将会得到恢复。 ４结论 ［４］程翔云，黄厚芝．连续弯梁桥中固结墩上的裂缝浅析［Ｊ］． 公路，２００１（５）：２１—２３． 该桥根据以上处治方案改造加固完成后，考虑 到桥梁的重要性、特殊性及施工差异性，同时也为验 证设计的合理性，对该桥进行了两个月一次的长期 ［５］翁丽花．弯梁桥的结构理论分析及支承形式研究［Ｄ］．西 安：长安大学，２０１１． ［６］邵容光，夏淦．混凝土弯梁桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社， １９９６． 跟踪观测，观测的重点为５｝｝墩墩身观测、基础沉降观 测以及箱梁变位观测、梁体裂缝观测等。通过两年来 的观测，５＃墩墩身无外观病害，改造后沉降很小；箱 梁未再次产生横桥向位移，梁体未见新生裂缝。实践 ［７］姚玲森．曲线梁［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９８９． ［８］赵景周．独柱支撑曲线混凝土连续箱梁桥侧向位移及其加 固和限位措施研究［Ｄ］．西安：长安大学，２０１１． （收稿日期：２０１４—０８—２５） 证明，设计所采取的措施是合理可行的，改造施工是