连续梁悬臂浇筑施工的节段划分和计算分析

连续梁悬臂浇筑施工的节段划分和计算分析 摘要：随着现代施工技术的成熟，连续梁悬臂浇筑在建筑工程的施工阶段具有关键性的作用。悬臂浇筑施工方案在实际的应用当中，节段划分的确定与计算分析息息相关。笔者以周口市八一路跨沙颍河桥工程（简称八一路桥）为例，在文中结合具体的悬臂浇筑的施工状况，对挂篮平衡悬臂浇筑施工中节段划分、悬臂浇筑施工阶段计算分析等主要因素进行了详细具体地阐述和分析。希望对我国的其他同类桥梁建设工程提供一定的指导意义和借鉴意义。

关键词：连续梁桥；悬臂浇筑；节段划分；计算分析 Abstract: with the development of modern construction technology, continuous beam cantilever construction stage in the construction project is the key function. Cantilever pouring construction scheme in practical applications, segment division determination and calculation analysis is closely related to. The author takes Zhoukou eight one way cross Shaying River Bridge Project (eight one Luqiao) as an example, combining the construction of cantilever casting concrete in this paper, the hanging basket balance segmental cantilever pouring construction of cantilever construction stage division, calculation of main factor analysis is studied in detail with the elaboration and analysis. Like other similar bridge construction project of our country to provide certain guidance and reference significance.

Key words: continuous beam bridge; cantilever; segmental division; calculation and analysis

一、项目概况 八一路桥位于周口市中心，跨越沙颍河。桥梁主体结构为38+54.5+54.5+38=185m 的4跨变高度连续箱梁，桥宽40m，分两幅，每幅20m宽。设计标准为公路—I级，设计车速40km/h。桥梁中心线和河道正交。根据景观造型，连续箱梁的中墩支点梁高为5.39m，边墩支点梁高为4.43m，跨中平均梁高1.65m，梁底曲线为二次抛物线。

单幅箱梁横断面为单箱三室，顶、底板厚度为22cm，顶板设2.0％单向横坡。腹板中心线间距为4.86m，腹板宽度为42～70cm；梁底宽15m。箱梁每幅每墩2个支座，支座间距11m。每个主墩基础采用12根直径1.2m钻孔灌注桩。

主桥全长185m，一共划分为38个节段；每跨划分7个节段，其中0#块为现浇第1个节段，1#~5#块为悬臂浇筑节段，6#块为合拢段。

连续梁分节段示意 连续梁分节段参数表（1） 连续梁分节段参数表（2） 二、连续梁悬臂浇筑施工的节段划分 （一）墩顶梁段A（0号段） 在这个桥段当中的长度主要控制在5米到10米之间，但是在实际的施工过程中也要根据具体的情况来确定，比如云南昆明的禄丰双线大桥的主桥，为了能够在刚开始的施工可以放上两个挂篮作为对称，0号块有13米。施工托架进行之前要对混凝土的浇筑进行压力测试。

（二）由0号段两侧对称分段悬臂浇筑部分B 该阶段的长度主要控制在2.5米到5米左右，如果个别跨度较大的桥梁可以对其进行固定的分段即2.5米或者3.5米。每一个桥梁段的施工周期不超过10天，最多不超过15天。依据实际的计算经验，每一个桥梁多少都会对桥梁结构的配置和计算产生一定的影响。为了不影响桥梁施工建设的工期，可以适当地增加桥梁的段数，以便更好地从纵向的角度配置预应力，保障充足的梁段来承受大吨位的预应力，同时也可以使得整个桥的横截面处于一个受力均衡的状态下，保证适当的边缘应力储备。

（三）边孔在支架上浇筑部分C 孔在支架上浇筑的长度根据桥梁悬臂浇筑的实际分段情况决定，一般为扣除半个中孔悬臂浇筑长度和半个0号段长度后的剩余长度。

（四）合拢段D 在合拢段的最佳长度为2米或者3米。一般情况下，2米的比较多。施工人员在实际的桥梁施工过程中要根据具体的实际情况来选择一种理想的合拢方法，使其受力避免过小。 同类桥梁节段划分长度及挂篮重量 三、挂篮的计算模拟 挂篮单元的长度和支点作用位置都要根据实际施工挂篮的自重和作用位置确定的。挂篮操作与单纯的用永久荷载模拟是不同的，安装和移动挂篮都可以用集中力来模拟，但是挂篮加载和挂篮转移锚固一般都是以块的半长为重心的，挂篮加载是将浇注单元以分布力形式作用于挂篮上，挂篮与主梁最近节点形成主从约束的关系，将挂篮单元与主梁单元联系起来，这里就要注意一个问题了，那就是在挂篮作用点需设节点，那样内力结果才是正确的，挂篮作为一个简支结构。转移锚固是用来模拟湿混凝土逐渐形成强度，可以参加主梁受力了，由于实际情况是，张拉预应力时，也就是新浇注混凝土参加受力时，因此一般将安装单元，转移锚固和张拉预应力放在一个阶段，此时新浇注混凝土由挂篮上转移到结构本身，挂篮释放吊点力，节段自重和刚度同时施加，这与实际过程中混凝土逐渐形成强度的一个转换过程比较接近。

四、连续梁悬臂浇筑施工步骤 （一）施工步骤一（如图1）： 1）.主桥桥墩钻孔灌注桩基础施工 2）.承台、桥墩施工 3）.临时固结墩梁（分别固结p1、p2、p3) 4）.支架施工0,0号块，张拉0。

图1：施工步骤一 （二）施工步骤二（如图2） 1）.拆除0号支架 2）.安装1号快点挂篮，浇筑1号块混凝土，张拉1号块预应力，第一次张拉1号块斜拉索，移动挂篮

3）.重复第二步骤直至施工至节段5，支架施工，边跨现浇段。 图2：施工步骤二 （三）施工步骤三（如图3） 1）.浇注边跨合拢段 2）.张拉边跨底板束 3）.边跨支架拆除，解除p1、p2的临时约束。（应该严格地保证施工过程中体系之间的相互转换顺序）

图3：施工步骤三 （四）施工步骤四（如图4） 1）.浇注中跨合拢段 2）.张拉中跨底板束 3）.张拉剩余的顶板束 4）.p2临时约束解除（应该严格地保证施工过程中体系之间的相互转换顺序）

图4：施工步骤四 （五）施工步骤五（如图5） 1）.完成桥梁的装饰部分的施工过程，以及桥面和栏杆等附属物的设施施工 2）.全面竣工并通车

图5：施工步骤五 五、连续梁悬臂浇筑计算分析 （一） 结构计算方法及计算模型 采用桥梁博士V3.2.0建模分析，结构计算几何模型见图4.1，采用梁单元进行模拟，桥面等宽度20m。主梁采用C50强度等级混凝土。永久支承按结构连续梁支承条件进行约束。

图6: 箱梁模型 （二）计算内容 依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）相关的规定，考虑箱梁截面有效宽度，对箱梁结构桥受力进行计算分析：

（1）短暂状况（施工阶段）箱梁结构的正截面应力验算； （2）持久状况（使用阶段）箱梁结构的正截面混凝土法向压应力、预应力钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力验算；

（3）持久状况正常使用极限状态箱梁结构的正截面和斜截面抗裂验算；考虑荷载长期效应影响的挠度验算；

（4）持久状况承载能力极限状态箱梁结构的正截面抗弯承载力和斜截面抗剪承载力验算；

（5）预应力混凝土受弯构件最小配筋率验算； （三）计算结果 箱梁分析按施工阶段及使用阶段连续进行，分别按规范要求进行计算：按短暂状况计算，对施工步骤进行分析计算和计算；按持久状况计算，对使用阶段考虑了结构自重、收缩徐变、预应力、公路I级、人群荷载、支座沉降和温度等效应作用，进行正常使用极限状态和承载能力极限状态计算。

短暂状况下，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中第7.2.1条规定，箱梁结构按短暂状况计算构件正截面的正应力。箱梁施工阶段（考虑恒载和施工荷载）应力见图7、图8。

图7: 短暂状况箱梁上下缘最大压应力包络图（MPa） 图8: 短暂状况箱梁上下缘最大拉应力包络图（MPa） 短暂状况下，箱梁上下缘最大包络压应力10.26，小于规范限值0.70=22.68。；箱梁上下缘最小包络拉应力0.76，小于规范限值0.70=1.855,预拉区配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋，短暂状况下箱梁应力满足规范要求。

持久状况下，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中第7.1.5条规定，对主梁进行使用阶段正截面混凝土法向压应力、斜截面混凝土主压应力验算及预应力钢筋的拉应力进行验算。作用标准值产生的箱梁应力见图9～图10所示。

考虑混凝土结构作用标准值组合。其组合工况：结构自重+预应力+收缩徐变影响力+公路I级荷载+人群荷载+整体均匀温变影响力+梯度温变影响力+支座变位。

图9:持久状况标准组合箱梁上下缘最大压应力图（MPa） 图10:持久状况标准组合箱梁斜截面最大主压应力图（MPa） 持久状况标准作用组合下的箱梁受力情况为：箱梁正截面包络法向最大压应力为15.5，小于规范限值0.50=16.2；斜截面最大主压应力为15.5，小于规范限值0.60=19.44。持久状况下箱梁正截面压应力和斜截面主压应力满足规范要求。

六、结束语 文中主要是结合了八一路桥具体的悬臂浇筑的施工工况，对挂篮平衡悬臂浇筑施工中节段划分、悬臂浇筑施工阶段计算分析等主要因素进行了详细具体地阐述和分析。挂篮重量及其在计算过程中的模拟，对悬臂浇筑连续梁在施工过程中的应力控制和挠度设置起了至关重要的作用。希望这些实际的经验可以为以后的桥梁建筑提供参考意义。

参考文献： [1]李国平.上海吴淞大桥施工控制技术[J].华东公路,1994( 2) :77- 79. [2]翟宏波.郭淑云.连续刚构桥合拢段施工技术[J].山西建筑,2004, 30( 11). [3]段正国.王之艺.悬灌连续箱梁中跨合拢的约束锁定方案[J].山西建筑,2000