高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计 - 图文(4)

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第6页 2.2.5承托 (梗腋)

在顶板与腹板接头处设置承托很有必要。承托提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力。桥面板在腹板支承出的刚度增大后，可以吸收负弯矩，从而减少了桥面板的跨中弯矩。此外，承托使力线过度比较缓和，减少了次应力。从构造上考虑，利用承托所提供的空间布置纵向预应力筋，这也为减薄底板和顶板的厚度提供了构造上的保证。本设计在顶板与腹板交接处设置40cm×120cm 的水平承托；在底板与腹板交接处设置60cm×30cm 的竖向梗腋。

2.3 箱梁底缘曲线方程

变截面的底板变化规律可采用圆弧线、抛物线或折线。其中抛物线与连续梁的弯 矩变化最接近。本次设计箱梁底板按二次抛物线变化，其方程为

y?4?42x 24012.4 构造特点

2.4.1 零号块

零号块是悬臂挠筑施工的中心块体，又是体系转换的控制块体。梁体的受力经零号块通过支座向墩身传递，零号块受力非常复杂，且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地，故其顶扳、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块已不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要进行零号块空间应力分析。从国内施工来看，零号块时有开裂，故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。

2.4.2 挂篮

挂篮是悬臂施工中的主要设备，按结构形式可分为桁架式、斜拉式、型钢式及混合式4种。根据混凝土悬臂施工工艺要求及设计图纸对挂篮的要求，综合比较各种形式挂篮特点、重量、采用钢材类型、施工工艺等；挂篮设计原则：自重轻、结

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第7页 构简单、坚固稳定、前移和装拆方便、具有较强的可重复利用性，受力后变形小等特点，并且挂篮下空间充足，可提供较大施工作业面，利于钢筋模板施工操作。

2.4.3 合拢段

合拢段的施工是桥梁施工的重要环节。在合拢段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期收缩、己完成结构的收缩徐变、新浇混凝土的水化热，以及结构体系变化和施工荷载等因素，对尚未达到强度的合拢段混凝土有直接影响，故必须重视合拢段的构造措施，使合拢段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递内力。合拢段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处理，一般取1.5~3m。合拢段的构造处理有以下几种：

(1)用劲性钢管作为合拢段的预应力套管；

(2)加强配筋将混凝土强度提高一个等级；采用早强、高强、少收缩混凝土； 加强混凝土的养护；

(3)用临时劲性钢杆锁定； (4)压柱支撑。

合拢段施工应注意以下几点：

(1)合拢段应采用早强、高强、少收缩混凝土；

(2)合拢段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土挠筑后温度开始缓慢上升为宜；

(3)加强混凝土的养护。

2.5 主梁分段

2.5.1 节段划分

箱梁施工节段的划分主要考虑以下几个因素：

(1)零号块托架施工，工作条件相对较好， 考虑到施工机 具，临时物 品堆放等因素，可适当划分长一些。

(2)挂篮的承载能力与抗倾覆性。本设计挂篮承载能力 1800kN，梁段划分长度不宜超过 5m。

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第8页 (3)梁段划分不宜过短，要满足预应力管道弯曲半径的要求。 (4)梁段划分的规格尽量减少，以利于施工。

本桥全长228m，共分76个梁段。零号块长度13m，悬臂浇注梁段为3m 、3.5m和4m；中跨合拢段长2m，边跨合拢段2m；边跨满堂支架施工长度为 5m；最大梁段重为172.65t。

表2-1 各悬臂段几何要素

单元号 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 i端节点号 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 截面面积 m2 12.06 12.10 12.22 12.43 12.72 15.00 15.49 16.05 16.69 17.40 20.69 21.57 22.51 长度 m 4 4 4 4 4 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3 3 3 体积 m3 48.32 48.65 49.31 50.30 55.45 53.36 55.18 57.28 59.65 66.66 63.39 66.12 69.06 重量 kN 1208.06 1216.29 1232.76 1257.47 1386.14 1333.97 1379.60 1432.03 1491.26 1666.58 1584.81 1653.11 1726.46

2.5.2 计算图示

结构离散化是结构有限元分析的重要环节，必须遵守以下原则：

(1)保证体系的不变性。施工过程要注意不能少约束，更不能存在多余约束。 (2)计算模型是对原结构的简化，但是应尽量符合受力特点和构造特点。对零号块，横隔板，支座的处理尤其重要。

(3)单元的划分太粗略，将影响计算结果精度。因此可以将一些重要部位单元划分的短一些。

表2-2 各截面几何要素

截面号 1 2 3 主梁高度（cm） 500.0 500.0 500.0 顶板厚度（cm） 40 40 40 底板厚度（cm） 40.0 40.0 40.0 腹板厚度（cm） 40 40 40 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第9页 截面号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 主梁高度（cm） 500.0 500.0 500.0 502.7 510.7 524.0 542.6 566.6 592.0 621.4 655.0 692.6 734.3 773.3 815.2 860.2 900.0 900.0 900.0 顶板厚度（cm） 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 底板厚度（cm） 40.0 40.0 40.0 40.3 41.3 43.0 45.3 48.3 51.5 55.2 59.4 64.1 69.3 74.2 79.4 85.0 90.0 90.0 90.0 腹板厚度（cm） 40 40 40 40 40 40 40 60 60 60 60 60 80 80 80 80 80 80 80 2.6 施工阶段划分

施工方法及单元划分确定之后，就可以模拟实际的施工过程。预应力混凝土连续刚构采用悬臂施工法经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续刚构体系。

挂篮悬臂现浇施工的施工程序如下：

阶段 1：零号梁段现浇。架设主墩墩顶支架和托架，安装支座，并将活动支座，绑扎钢筋，浇注零号块梁段。

阶段 2：悬臂浇筑 1#段。在零号段上对称架设挂篮 4 个（每个桥墩上假设两个），立模板，绑扎钢筋，预埋预应力管道，做好混凝土浇筑的准备工作。浇筑混凝土，养护至规定龄期或强度达到设计值，张拉顶板束及腹板下弯束。

阶段 3：拆除模板，挂篮前移至新的位置锚固。绑扎钢筋，预埋预应力管道，做好混凝土浇筑前的准备工作。

阶段 4：重复 2-3 阶段的工作，直至梁体达到最大双悬臂状态。

阶段 5：安装边跨现浇段满堂支架，激活边跨的支座，铺设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土。养护混凝土至相应龄期，张拉预应力钢束。

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第10页 阶段 6：拆除边跨满堂支架，拆除中跨悬臂挂篮，安装中跨合拢段模板和吊篮。现浇中跨合拢段。张拉预应力，拆除吊篮与模板，

阶段 7：施加二期恒载。

其中，悬臂现浇施工每一个梁段可模拟为以下五个阶段：

(1)、挂篮前移。每一次移动，均要先拆除 挂篮在原来临时锚固点的一对集中力（方向相反，形成力偶），然后在移动到位后的新锚固点加载一对集中力。

(2)、铺设钢筋网。该阶段需在挂篮锚固点增加因钢筋网的重量而产生的力。 (3)、浇筑混凝土。该阶段需在挂篮锚固点增加因混凝土重量而产生的力。 (4)、混凝土养护。该阶段梁段上的施工荷载保持不变。

(5)、张拉预应力筋。近似忽略静定束的作 用，该阶段梁段上的施工荷载保持不变。 每个梁段的悬浇工期为 9 天，其中混凝土浇注及养生用 3 天（达到混凝土设计强度的 85％），张拉预应力钢束 1 天，移动挂篮 5 天。

2.7 施工注意事项

1、梁段悬臂浇注时，与前段混凝土结合面应予凿毛，并清洗干净，纵向非预应力钢筋采用搭接。

2、各合拢段混凝土浇注，应选择非温度急剧变化日或夜间气温最低时进行。为切实保证灌注质量，在中跨合拢段两端截面间设钢支撑，并于顶、底板上各张拉四根临时钢索，以锁定合拢段两侧梁部。

3、悬灌施工时，两端施工设备的重量要保持平衡，并注意无左右偏载。 4、安装盆式橡胶支座前应注意将支座的相 对滑动面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干净，安装支座标高应符合设计要求，其四角高差不得大于 1mm，活动支座的四氟板必需搁置在盆中，使支座能充分发挥其受力和位移功能。

5、为使主梁施工达到高质量、高精度和高安全度，除要求混凝土强度达到 85%以后方可施加预应力外，对已灌注的梁段，要求通过以下三个方面的检查校核后，方可进行下一梁段的施工：

(1) 混凝土强度必须达到或超过设计标号。

(2) 箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规范要求。 (3) 实测挠度值与设计值相符。

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