高速铁路钢混叠合梁的顶升工艺研究

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绿色交通
分析寻找顶升临界值遥
使用有限元软件建立四个模型袁 单独顶升各个墩顶单位
量高度对每个墩点产生的反力值进行提取袁 乘以实际顶升高
度量袁满足每个墩点钢梁应力不得超过容许应力袁根据矩阵算
法袁得出结论如表 2 所示院
表 2 满足钢梁应力时次中墩顶升量极限值
3 顶升量及其控制对预应力度的影响
顶升量越大袁对于混凝土预应力储备的效果就越佳袁基于 对钢梁和混凝土本身的材料性能袁在结构安全的前提下袁分析 研究最优的顶升量袁以便推广使用遥 研究对中墩尧次中墩不同 顶升量组合下对结构影响进行参数化分析袁 分别分析了次中 墩顶升 60cm尧70cm尧90cm 对应中墩顶升 10cm尧20cm尧40cm 三 组顶升量的效应袁并选取了顶升尧中墩落梁尧全部落梁尧二期铺 装和收缩徐变五个关键性施工阶段分别对钢梁及混凝土桥面
本文将针对顶升量尧回落顺序对墩顶预应力的影响尧顶升 与回落方案的优化尧 顶升量的控制方法及钢混叠合梁的安装 顶升工艺等几方面进行研究遥 具体方法为以有限元方法袁计算 施工中次中墩尧 中墩不同顶升量组合及次中墩与中墩四个墩 不同的回落顺序情况对结构体系的影响袁 并叠加施工阶段最 不利效应组合袁提取反力尧混凝土预应力以及钢梁最不利应力 等关键指标袁对比分析验证方案或建议适用方案遥 在理论分析 得到的最优方案基础上袁 同时考虑施工的可行性尧 施工便利 性尧安全可控性袁提出顶升与回落的最优方案进行研究袁得到 最优顶升量或顶升顺序的优算方法袁以便于推广应用遥
-81.3
2070
121
-29.9
182
-130
4090
213
-12.4
282
-228
图 3 10cm，60cm 顶升组合应力图（单位：MPa）
图 4 20cm，60cm 顶升组合应力图（单位：MPa）
图 1 桥位布置图
在商合杭铁路钢混叠合梁建造项目中袁 在桥面板施工前 将钢梁次中墩顶升 20cm袁 中墩顶升 70cm袁 边墩保持高度不 变袁 此时为了避免出现梁底脱空在边墩和次中墩上设置精轧 螺纹钢将钢梁临时锁定遥 在中墩顶板及次中墩底板部分混凝 土施工完成后将中墩处钢梁下降 70cm袁次中墩保持不变进行
板的受力情况的影响遥 钢梁的应力如表 1 所示袁在中墩落梁后 阶段超出了弯曲容许应力 220MPa遥 图 3~5 为三个顶升组合 下袁二期铺装阶段袁混凝土上缘预应力情况遥
表 1 中墩落梁后钢梁上下缘应力 顶升组合 上缘最大应力 上缘最小应力 下缘最大应力 下缘最小应力
1060
75.8
-38.6
132
上缘渊cm冤
N
N
N
N
墩号
1171
1172
1173
11Hale Waihona Puke Baidu4
顶升差 50cm
SAFE
5.34
5.33
SAFE
顶升差 40cm
SAFE
5.34
5.32
SAFE
顶升差 20cm
0.88
5.34
5.31
0.845
杉山 山
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杉山 山
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衫山
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通用矩阵院 蓘 N
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次中墩处混凝土施工袁施工完成后将次中墩下降 20cm袁最后 施工剩余部分混凝土工程遥 顶升过程中袁钢梁内会产生较大的 应力袁存在失稳或局部破坏的可能性袁顶升量及落梁的顺序对 此有直接影响遥 图 2 所示为用 Midas 建立的钢混叠合梁模型遥 该桥采用的顶升工艺可在软件中采用野节点强迫位移冶实现遥
图 2 计算模型
BA CA
山
BB CB
BC CC
BD CD
衫山
衫
衫
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山 山
2
衫 衫
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图 5 40cm，90cm 顶升组合应力图（单位：MPa）
根据图 3~5 所示袁10cm袁60cm 与 40cm袁90cm 两组顶升量 组合中袁混凝土桥面板均有拉应力产生袁相比 20cm袁70cm 的 顶升组合袁不能起到很好的预加预应力的效果袁但均满足规范 要求袁为安全结构遥 在此基础上袁研究将进一步根据钢梁的应 力设计值袁控制次中墩与中墩顶升量差为 50cm尧40cm尧20cm袁
【关键词】钢混叠合梁；升量；回落顺序；有限元分析
【中图分类号】U445.4
【文献标识码】A
【文章编号】2095-2066（2019）04-0186-02
1 引言
钢混叠合梁的特点在于采用钢材作为主梁部分袁 桥面板 为混凝土材料遥 随着城市的发展袁钢混叠合梁由于自重轻尧跨 越能力强尧施工便捷被越来越广泛应用遥 叠合梁与钢筋混凝土 结构比较具有结构轻尧更大跨高比的优势遥 但是袁叠合梁拉应 力主要集中在墩顶位置袁 从而使墩顶负弯矩区截面抗弯承载 力降低[1]遥 施加预应力是一种非常有效的处理方式袁预顶升施 工是达到此目的的方法之一袁 通过预顶升钢梁部分后再浇筑 混凝土袁落梁后能够有效地在混凝土中存储一定的预应力袁以 此来抵消墩顶处的不利拉应力遥 目前的相关研究中袁高建伟提 出可以延长落梁时间袁 给混凝土较长的养护时间以保持预应 力的效果[2]袁然而并没有对预顶升工艺做出进一步研究遥
复杂。研究对顶升控制参数影响开展分析，建立通用的控制参数优化方法，提出最优顶升方案，并建立适配的顶升工艺体系。本文以商合杭铁路
钢混梁建造为工程背景，介绍了利用在浇筑混凝土桥面板前预顶升的方法给混凝土存储预应力的施工方案，并分别对钢梁及混凝土桥面板在
施工过程中的受力情况进行研究。同时考虑不同顶升量、落梁顺序对墩顶的预应力影响，优化顶升回落方案。
2 工程概况
新建商丘至合肥至杭州铁路工程商丘至阜阳段袁 无砟轨 道上承式结合连续梁袁位于安徽省阜阳市太和县关集镇袁为古 城特大桥跨越茨谷河而设遥 本项目起始墩号为 1170# 墩袁延伸 至 1175# 墩袁施工里程院DK145+597.75耀DK145+851.45袁合计 5伊50.7m 结合连续梁袁桥位布置情况如图 1 所示遥
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高速铁路钢混叠合梁的顶升工艺研究
王志春 1，朱丰军 1，贾宇倩 2
（1.中铁隧道局集团路桥工程有限公司，天津 300308；2.同济大学，上海 200092）
【摘 要】预顶升施工是钢混叠合梁施加负弯矩区桥面板预应力的方式之一，由于各孔跨影响较为复杂，顶升与回落控制参数的优化方法比较