崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析
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66
世界桥梁 2020年第48卷第2期（总第204期）
崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析
张志才 （湖北汉十城际铁路有限责任公司，湖北 武汉430062）
摘 要：汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为（135 + 2X300 + 135） m四跨连续刚构拱桥。为实现该桥的精确合龙，考虑混凝
土收缩徐变效应、温度效应、合龙段钢束荷载作用，采用MIDAS Civil建立该桥有限元模型，并结合施工现场试顶实测数据， 研究主梁合龙时桥墩墩顶偏位及对顶力，进行合龙控制。结果表明，混凝土收缩徐变效应、降温效应、合龙段钢束荷载作用对
870
135
」
300
」
300
135
直丰段J合龙段777臂早Ml-M32（悬浇段）彳 卜M32—M1 （悬浇段打 卜M1T32（悬浇段）_店 M32-M1 （悬浇段厂件挣7虑浇段）-合龙段―聲段
—
M33（¥fe）
l-T
M33（石茏段）
\
—
眇边跨主梁节段凹
中跨主梁节段
轡
Байду номын сангаас
中跨主梁节段
轡边跨主梁节段妙
单位：m
图1崔家营汉江特大桥立面及节段划分
收稿日期：2019 —10 —16
基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017G006 — O） 作者简介：张志才（1966 —"，男，高级工程师，1988年毕业于西南交通大学铁道桥梁工程专业（E-mail： 1005408518@qq. com） $
崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析 张志才
的施工作 。
3有限元计算模型
采用MIDAS Civil有限元软件建立崔家营汉江
特大桥全桥模型。桥墩、主梁、拱肋采用梁单元模
拟，吊索采用仅受拉单 拟。主梁
布置及吊索 划分单元。桥墩桩基底端固结，承
台与 采用弹性连接中的刚性连接模拟，边墩支
座采用一般弹性连接模拟，轴向刚度设置为107
kN/m。
工过
工阶段。混凝土湿
若合龙温度高于15 C，主梁合龙后降温收缩会
导致边主 生向中主墩侧的偏位，方向与上述2
。
由表1可知，计算成桥后（二期恒载施工完成）
10年混凝土收缩徐变效应作用下，317号墩和319
号墩最大偏位分别为44. 2 mm和50. 8 mm；在钢束
拉
，317
和319
算偏位分别为
21. 2 mm和25. 1 mm2种效应下边主墩偏位方向
一致，均向中主墩侧偏。在15 C合龙时，为消除墩
顶偏位，合龙对顶控制偏位为一65. 4 mm （317号 墩"、一75. 9 mm（319 号墩）。
墩身存在不利受力情况，难以通过后续施工过程进
行调整。因此,
顶预偏值及对顶力是该桥合
龙控制的关键。本文
铁崔家营汉江特大桥
为
，研究考虑混凝土收缩徐变效应、预应力
钢束 作用、温度效应下该桥的主梁合龙控制方
法及效果。
2主梁合龙施工关键步骤 崔家营汉江特大桥主梁合龙施工关键步骤如
下：①边跨主梁合龙，中跨悬臂施工至M32 ，进
中图分类号：U448.22；U448.23
文献标志码:A
文章编号：1671 — 7767（2020）02 —0066 —05
1概述 连续刚构拱组合式桥梁由于能够发挥拱梁各自
的受力特性，且具有造型美观、结构刚度大、主梁后 期徐变变形小、运营期维护费用低等特点，在铁路桥 梁中得到了广泛的应用+1切。然而随着跨度的增加, 混凝土收缩徐变效应、温度作用和主梁合龙钢束预 应力荷载作用对桥墩偏位及受力的不利影响也随之 加剧，需要在主梁合龙施工过程中加以考虑 $现有 研究表明，通过在主梁合龙时对合龙口两侧梁体施 加反向对顶力「“，预先设置墩顶偏位，可有效地减 小或抵消上述作用的不利影响民⑴，但主跨达300 m 的连续刚构拱组合式桥梁的相关研究较少$
工$ 由于该桥主梁跨度大，混凝土收缩徐变效应、温
作用和 主 梁 合 龙 钢 束 预 应 力 作 用 边 主 （317号墩、319号墩）偏位及受力的影响大，合龙需 要的对顶力大，施工过程的控制难度较大。该桥结 构形式为刚性梁柔性拱，主梁一旦合龙，成桥后的结 构线形及受力状态就基本确定，若合龙控制不理想，
重、扌
、合龙对顶力采用
力模拟，二期恒
载采用梁单元均布
拟，吊索力采用初拉力中
的体外力进行模拟。计算过程考虑混凝土的收缩徐
变效应 。 全桥有
3162 个
5824 个
单元，崔家营汉江特大桥全桥模型如图2所示。
图2崔家营汉江特大桥全桥模型
4 龙 施工
4 1 合龙 顶 顶 偏
在设计合龙温度15 °C合龙时，仅需考虑成桥后
汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为4跨连续刚 构拱组合式桥梁，是目前世界跨度最大的高速铁路 预应力混凝土连续刚构拱桥，跨径布置为（135 + 2X
300 + 135） m$该桥桥墩采用钢筋混凝土结构，317 号、319号墩采用双肢墩结构，单肢为矩形实心截 面，318号墩采用空心墩结构，箱形截面；主梁采用 预应力混凝土箱梁，拱肋采用钢管混凝土结构，吊索 采用平行钢丝索。该桥采用“先梁后拱”的施工方 法，拟定在15 °C下进行主梁合龙，首先进行边跨合 龙，然后2个中跨同时对顶合龙，主梁节段划分如图 1所示；主梁施工完毕后进行拱肋架设及吊索张拉
混凝土收缩徐变效应和合龙段预应力钢束对墩顶偏
位的 ，通过有
算得到合龙对顶墩顶
偏 ， 如 1 所示 。
67
表1合龙对顶墩顶偏位 顶 偏 /mm
墩号• 10年混凝土收缩徐变 钢束张拉影响
控制偏位
317
44. 2
21. 2
—65 4
319
50. 8
25. 1
—75 9
注：墩顶偏位向中主墩侧（318号墩）偏为正值，反之为负值。
行合龙 工作；②2个
进行对顶试顶；③
顶结果，确定正式对顶各项参数，进行正式对
顶；④进行合龙锁定，合龙锁定完成后，结构受力体
系由2个单悬臂、1个双悬臂T构转换为4跨连续
刚构；⑤进行合龙段钢筋绑扎连接，选择夜间低温条
件浇筑合龙段混凝土；⑥张拉合龙段预应力钢束，主
梁合龙完成，为后续进行 、吊索及桥面附属结构
桥墩墩顶偏位的影响方向一致，叠加后对墩身受力较为不利；对顶过程实测墩顶偏位约为理论计算值70%，需对控制偏位、对
顶力进行修正；考虑结构实际刚度偏大，最终对顶控制墩顶偏位取理论计算值的80%以进行合龙控制，对比可知，墩顶实测偏
位与控制偏位最大偏差为3.6%，成桥线形与预期吻合较好$ 关键词：铁路桥梁；连续刚构拱桥；合龙；偏位；对顶力；控制；理论分析；收缩徐变
世界桥梁 2020年第48卷第2期（总第204期）
崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析
张志才 （湖北汉十城际铁路有限责任公司，湖北 武汉430062）
摘 要：汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为（135 + 2X300 + 135） m四跨连续刚构拱桥。为实现该桥的精确合龙，考虑混凝
土收缩徐变效应、温度效应、合龙段钢束荷载作用，采用MIDAS Civil建立该桥有限元模型，并结合施工现场试顶实测数据， 研究主梁合龙时桥墩墩顶偏位及对顶力，进行合龙控制。结果表明，混凝土收缩徐变效应、降温效应、合龙段钢束荷载作用对
870
135
」
300
」
300
135
直丰段J合龙段777臂早Ml-M32（悬浇段）彳 卜M32—M1 （悬浇段打 卜M1T32（悬浇段）_店 M32-M1 （悬浇段厂件挣7虑浇段）-合龙段―聲段
—
M33（¥fe）
l-T
M33（石茏段）
\
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眇边跨主梁节段凹
中跨主梁节段
轡
Байду номын сангаас
中跨主梁节段
轡边跨主梁节段妙
单位：m
图1崔家营汉江特大桥立面及节段划分
收稿日期：2019 —10 —16
基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017G006 — O） 作者简介：张志才（1966 —"，男，高级工程师，1988年毕业于西南交通大学铁道桥梁工程专业（E-mail： 1005408518@qq. com） $
崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析 张志才
的施工作 。
3有限元计算模型
采用MIDAS Civil有限元软件建立崔家营汉江
特大桥全桥模型。桥墩、主梁、拱肋采用梁单元模
拟，吊索采用仅受拉单 拟。主梁
布置及吊索 划分单元。桥墩桩基底端固结，承
台与 采用弹性连接中的刚性连接模拟，边墩支
座采用一般弹性连接模拟，轴向刚度设置为107
kN/m。
工过
工阶段。混凝土湿
若合龙温度高于15 C，主梁合龙后降温收缩会
导致边主 生向中主墩侧的偏位，方向与上述2
。
由表1可知，计算成桥后（二期恒载施工完成）
10年混凝土收缩徐变效应作用下，317号墩和319
号墩最大偏位分别为44. 2 mm和50. 8 mm；在钢束
拉
，317
和319
算偏位分别为
21. 2 mm和25. 1 mm2种效应下边主墩偏位方向
一致，均向中主墩侧偏。在15 C合龙时，为消除墩
顶偏位，合龙对顶控制偏位为一65. 4 mm （317号 墩"、一75. 9 mm（319 号墩）。
墩身存在不利受力情况，难以通过后续施工过程进
行调整。因此,
顶预偏值及对顶力是该桥合
龙控制的关键。本文
铁崔家营汉江特大桥
为
，研究考虑混凝土收缩徐变效应、预应力
钢束 作用、温度效应下该桥的主梁合龙控制方
法及效果。
2主梁合龙施工关键步骤 崔家营汉江特大桥主梁合龙施工关键步骤如
下：①边跨主梁合龙，中跨悬臂施工至M32 ，进
中图分类号：U448.22；U448.23
文献标志码:A
文章编号：1671 — 7767（2020）02 —0066 —05
1概述 连续刚构拱组合式桥梁由于能够发挥拱梁各自
的受力特性，且具有造型美观、结构刚度大、主梁后 期徐变变形小、运营期维护费用低等特点，在铁路桥 梁中得到了广泛的应用+1切。然而随着跨度的增加, 混凝土收缩徐变效应、温度作用和主梁合龙钢束预 应力荷载作用对桥墩偏位及受力的不利影响也随之 加剧，需要在主梁合龙施工过程中加以考虑 $现有 研究表明，通过在主梁合龙时对合龙口两侧梁体施 加反向对顶力「“，预先设置墩顶偏位，可有效地减 小或抵消上述作用的不利影响民⑴，但主跨达300 m 的连续刚构拱组合式桥梁的相关研究较少$
工$ 由于该桥主梁跨度大，混凝土收缩徐变效应、温
作用和 主 梁 合 龙 钢 束 预 应 力 作 用 边 主 （317号墩、319号墩）偏位及受力的影响大，合龙需 要的对顶力大，施工过程的控制难度较大。该桥结 构形式为刚性梁柔性拱，主梁一旦合龙，成桥后的结 构线形及受力状态就基本确定，若合龙控制不理想，
重、扌
、合龙对顶力采用
力模拟，二期恒
载采用梁单元均布
拟，吊索力采用初拉力中
的体外力进行模拟。计算过程考虑混凝土的收缩徐
变效应 。 全桥有
3162 个
5824 个
单元，崔家营汉江特大桥全桥模型如图2所示。
图2崔家营汉江特大桥全桥模型
4 龙 施工
4 1 合龙 顶 顶 偏
在设计合龙温度15 °C合龙时，仅需考虑成桥后
汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为4跨连续刚 构拱组合式桥梁，是目前世界跨度最大的高速铁路 预应力混凝土连续刚构拱桥，跨径布置为（135 + 2X
300 + 135） m$该桥桥墩采用钢筋混凝土结构，317 号、319号墩采用双肢墩结构，单肢为矩形实心截 面，318号墩采用空心墩结构，箱形截面；主梁采用 预应力混凝土箱梁，拱肋采用钢管混凝土结构，吊索 采用平行钢丝索。该桥采用“先梁后拱”的施工方 法，拟定在15 °C下进行主梁合龙，首先进行边跨合 龙，然后2个中跨同时对顶合龙，主梁节段划分如图 1所示；主梁施工完毕后进行拱肋架设及吊索张拉
混凝土收缩徐变效应和合龙段预应力钢束对墩顶偏
位的 ，通过有
算得到合龙对顶墩顶
偏 ， 如 1 所示 。
67
表1合龙对顶墩顶偏位 顶 偏 /mm
墩号• 10年混凝土收缩徐变 钢束张拉影响
控制偏位
317
44. 2
21. 2
—65 4
319
50. 8
25. 1
—75 9
注：墩顶偏位向中主墩侧（318号墩）偏为正值，反之为负值。
行合龙 工作；②2个
进行对顶试顶；③
顶结果，确定正式对顶各项参数，进行正式对
顶；④进行合龙锁定，合龙锁定完成后，结构受力体
系由2个单悬臂、1个双悬臂T构转换为4跨连续
刚构；⑤进行合龙段钢筋绑扎连接，选择夜间低温条
件浇筑合龙段混凝土；⑥张拉合龙段预应力钢束，主
梁合龙完成，为后续进行 、吊索及桥面附属结构
桥墩墩顶偏位的影响方向一致，叠加后对墩身受力较为不利；对顶过程实测墩顶偏位约为理论计算值70%，需对控制偏位、对
顶力进行修正；考虑结构实际刚度偏大，最终对顶控制墩顶偏位取理论计算值的80%以进行合龙控制，对比可知，墩顶实测偏
位与控制偏位最大偏差为3.6%，成桥线形与预期吻合较好$ 关键词：铁路桥梁；连续刚构拱桥；合龙；偏位；对顶力；控制；理论分析；收缩徐变