高墩连续刚构铁路桥梁合龙顶推力计算研究

李滟浩　陈欢欢

摘要：为确定高墩铁路连续刚构桥梁合龙时顶推力值，以贵州情久河铁路桥为例，采用桥梁博士建立计算模型，通过计算得到顶推过程中关于线形、应力的理论值，将理论值与施工实测值进行比较研究，得出此类桥梁合龙顶推过程中顶推力引起线形、应力的变化规律，总结了顶推施工中应注意的问题。

关键词：高墩；铁路桥梁；连续刚构；顶推；合龙

0引言

由于长期荷载作用混凝土产生收缩徐变，主梁中跨产生指向跨中的次内力，边跨收缩指向桥墩[1]，中跨由合龙前顶推预先在墩顶施加一水平推力使墩顶产生水平预偏量，从而抵消次内力及次内力给桥墩带来的不平衡弯矩。顶推力的确定主要考虑混凝土在包括预应力在内的各种荷载长时间作用下的收缩徐变及合龙温度的影响[2]。

1桥梁概况

情久河大桥主桥为预应力混凝土连续刚构桥。主桥跨径布置为（52+96+52）m预应力混凝土连续刚构，全长201.4m(两侧梁端至边支座中心各0.70m)，4#墩高98m，5#墩高96m，主梁根部高6.8m，跨中截面高3.6m，主墩为变截面空心墩，主梁采用悬臂施工方法对称施工，先合龙中跨后现浇边跨。

2理论计算

为分析模拟该桥施工过程以及后期运营，采用桥梁博士建立有限元模型，模型共包含125个单元，130个节点，模型中不考虑主梁内横隔板的作用，仅将其重量以永久荷载形式施加在相应位置，其余按实际情况建模[3]。模型分别考虑3年、5年、10年[4]后主梁混凝土收缩徐变以及升降温引起的墩顶位移，其中10年收缩徐变在4#、5#墩引起的位移分别为17.71mm、-16.24mm；升温15℃引起的位移分别为-7.08mm、6.84mm。

在模型的最长悬臂梁端分别施加一对300kN、600kN和900kN水平作用力，得到4#墩、5#墩水平位移计算结果见表1。

3顶推力确定

该桥设计合龙温度为15℃，在实际施工方案中，由于在凌晨低温合龙，仅考虑成桥后10年收缩徐变值的影响，由表1可计算出，收缩徐变引起4#墩、5#墩产生的墩顶位移分别为17.71mm、-16.24mm。顶推过程中，由于焊接劲性骨架需要大约2小时，在此期间千斤顶会产生少量回油，通过讨论，决定将实际合龙顶推力值定为600kN，比施工图推荐的900kN小。

4实桥顶推

在中跨悬臂端部顶板及底板各预埋两块钢板，焊接劲性骨架做临时固结，箱梁四个倒角附近布置4个着力点，共安装4套千斤顶。在悬臂端箱梁顶板劲性骨架预埋钢板附近布置高程及顶开间距观测点，全桥共布置4个，此外，在墩顶0#块顶部分别布置1个观测点。

该桥中跨合龙时间为凌晨5点，大气温度为12℃，箱梁内部温度20℃，跨中采用沙袋配重。顶推中首先施加20%顶推力，持荷2~3min，检查劲性骨架及预埋钢板均无异常发生，再持续将顶推力逐步施加到100%。顶推完成后，观测点距离及高程实测与理论值如表2所示。

顶推结束迅速完成测量，并焊接劲性骨架，张拉顶底板钢束至50%设计值，拆除千斤顶，绑扎钢筋后开始浇筑合龙段混凝土，随着混凝土浇筑同步卸载跨中配重，其余工况按照常规施工完成跨中合龙。

顶推前后分别对主梁0#块根部截面顶面和底面应力进行测量，与理论计算值比较，结果表明，顶推600kN后，0#块根部应力变化极小，且无拉应力出现。

5结论

顶推施工的质量直接对桥梁的线形与受力产生较大影响，合龙前的施工是为抵消混凝土梁体后期运营过程的收缩徐变产生的次内力，同时也可以作为消除高温合龙带来的不利影响。情久河大桥合龙施工过程中，合龙温度较低，因此顶推力主要考虑收缩徐变的影响，整个施工过程各测点观测值与理论计算值吻合度较好，且整个施工过程中无异常情况发生。

参考文献：

[1]何财基.大跨径连续刚构桥合龙段顶推施工技术[J].铁道建筑，2012(03):20-22.

[2]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社, 1988.

[3]蒋国云.大跨径连续刚构桥中跨顶推合龙施工技术[J].施工技术，2012,41(360):38-40.

[4]罗勋.连续刚构桥顶推合拢的计算分析及施工监控[J].广东公路交通,2009(01):29-35.endprint