V形墩连续刚构桥施工技术研究.doc

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1工程概况浙江新昌七星大桥的主桥采用V形连续刚构，跨径组合为32m+55m+32m，桥梁总宽度为32.5m，设双向四车道及中间绿化带和人行道、非机动车道。

横断面设计为分离式单箱双室截面，梁高从根部的2.5m按圆曲线变化到跨中的1.5m，下部结构为24根直径1.5m的嵌岩桩及承台。

箱梁设计为三向预应力体系，分段满布支架施工。

在V形墩每个斜向支腿内布置10束915.24j钢绞线，其下端锚固于承台、上端锚固于横隔板内。

确保V形支墩区段在施工过程中不出现裂缝，是本桥设计施工的技术难点。

据调查，在国内同类型桥梁中，由于施工技术不当导致箱梁0号块底板和斜腿根部出现裂缝的情况不乏其例。

这些裂纹一般与该部位横向拉应力较大，构造配筋不足以及施工技术不当有关。

为此，在七星大桥建设中，要求V形墩和0号块在未形成闭合的三角结构之前，必须保证V形墩根部在各种荷载作用下不能出现任何的拉应力。

为此，在施工对策上，设计了刚度较大的V形墩支撑系统，在混凝土及预应力施工工艺方面提出技术保障措施，研究了V形墩区域不同的支撑拆除方案，对桥梁施工过程及成桥内力的影响。

由于采用的施工技术正确、措施得当，从成桥过程观测及运营后的情况来看，V形墩部位没有发现任何裂缝。

2V形墩支撑系统设计支架是用来支撑V型墩墩身及0号段混凝土重量的重要结构，其设计荷载应综合考虑0#段混凝土重量，模板、钢管架重量、人图1V形墩支撑系统设计群机具荷载、施工振动等因素。

V形墩垂直高度5.15m，纵向长度7.28m，V形墩支撑系统设计如图1所示。

V形墩区域属于三维空间结构体系，在浇筑该区域混凝土的过程中，结构易受支架变形的影响产生裂缝，为了减少浇注后的混凝土受支架变形的影响，V形墩及箱梁0#段支架分内、外支撑，并要求支撑有足够的强度、刚度和稳定性，以保证在外部荷载作用下结构不产生拉应力，为此，在支架结构上，采用了万能杆件和自加工杆件结合作内支撑、八三式支墩和自制桁架相结合作外支撑，内外支撑用28号拉杆联接形成平衡托架体系，进行内外支撑，保证结构的稳定性，安全性和可靠性。

内支撑采用拆装式桁梁。

根据墩身高度、0#段尺寸以及施工操作需要，用混凝土自重乘以振动系数1.2计算，然后分配到各支点，确定每个支架的承载力。

内支撑安装后，要进行预压，以消除其非弹性变形，减少梁段沉降量，使灌注后的梁段标高符合设计要求，同时通过预压测定支撑的弹性变形量，为调整模板标高提供依据。

外侧模支架设计荷载由混凝土外侧模侧压力和施工附加荷载确定，按支架间距分配在钢管架上，根据每片支架受力状况进行设计。

支架的安装在八三式军用墩基础浇注完毕后进行，八三军用墩之间用螺栓连接，安装完毕吊装支撑桁架，在吊车和倒链的配合下，将单片支撑桁架调整到位，用螺栓与八三军用墩连接后焊牢，然后吊装纵梁、横梁，纵梁与承台中预埋件焊接。

3墩身混凝土及预应力工艺本桥每个承台上有6个独立V型墩墩身，需要对称浇注以保证结构的均匀受力及稳定性。

混凝土浇注分层震捣，每层高度不大于40cm；每次浇注高度控制在3m左右，每个V型墩浇注分两次进行，两次浇注高度在6.7m（即0号段横隔板连接筋位置）；根据分层灌注时间确定混凝土的缓凝时间。

为防止意外情况发生，混凝土缓凝时间定为8h，坍落度为16cm18cm。

泵送至V型墩顶部，再通过导管和漏斗下滑入模。

0#段混凝土灌注及振捣情况与V型墩一致，须注意预应力钢筋的管道影响，保证锚下混凝土振捣密实，为了减少主桥混凝土收缩，施工中加入一定剂量的微膨胀剂。

按照底板横梁腹板顶板的顺序浇注。

待混凝土强度达到设计强度的95，开始张拉V形墩预应力钢束，张拉方式为单端张拉，张拉端位于箱梁横梁的齿板上。

0块采用两端同步张拉方式张拉。

对于支墩区段，钢束均为915.24j；张拉控制应力1340MPa，张拉控制力1688kN；采用张拉吨位、延伸量双控；张拉延伸量以10张拉吨位时的延伸为计算初始张力，伸长量容许误差取6。

张拉端、锚固端都设置符合钢束要求的螺旋筋，锚垫板严格垂直于钢束。

通过现场试验确定钢束弹模E、摩擦系数k及偏差系数，并根据实测值对延伸量进行相应修正。

张拉时注意钢束的左右对称，张拉完成后立即进行灌浆。

4V形墩区域施工支架拆除方案对施工过程及成桥内力的影响4.1两种支架拆除时机V形墩连续刚构桥的V墩区域一般采用支架法施工，在V墩区域形成之后，要不要及时拆除支架，关系到后续施工阶段的安全和成桥后的结构受力，为方便讨论，按V区支架拆除时机定义如下两种方案。

方案A：

如图2所示，在V墩区域混凝土现浇并张拉预应力筋后，拆除支架，进行悬臂段施工，直至合龙。

除了合龙段，各梁段的自重在施工过程中都已通过V形墩传至承台，其受力对象为各施工阶段的已形成结构，因而其对合龙后的结构不产生影响。

方案B：

如图3所示，在V墩区域混凝土现浇并张拉预应力筋后，保留支架，进行悬臂段施工，在全桥合龙之后拆除支架。

施工过程中，各梁段恒载除了通过V形墩传至承台外，还有一部分由V区支架承担，而且，V区支架各部位所承担的恒载大小是不均匀的，端部大，中间小。

在全桥合龙后，再拆除V区支架，原本被支架支承住的那部分恒载此时开始作用在桥梁结构上；与方案A不同的是，它们的受力对象是合龙后结构。

正是由于这一点，方案A、B的成桥内力、变形将不同。

图2方案A示意，除合龙段外各梁段自重对合龙后结构不产生影响图3方案B示意，结构的一部分恒载对合龙后结构产生影响4.2施工阶段分析

（1）施工过程中V区结构的受力，方案B不如方案A明确在方案A中，由于浇注悬臂段时V区下没有支架，结构是外部静定；悬臂段自重都由V形墩承担。

而在方案B中，浇注悬臂段时V区下有密集的满堂支架，结构为多次超静定；悬臂段自重由V形墩和支架共同承担，其中支架承担的比例与支架的数量、刚度以及地基的压缩程度有关。

因此，方案B中V区结构的受力不够明确。

（2）施工过程中V区结构的弯矩，方案B远小于方案A分析计算表明，在方案A中，V区0号块及斜腿的截面弯矩随着悬臂段的浇注而不断增大；而方案B中，V区的截面弯矩很小，弯曲应力随之很小。

4.3成桥状态分析

（1）边跨支反力：

方案B大于方案A如前所述，在方案A中，悬臂段和V区的自重在施工阶段都已通过V形墩传至承台；而方案B中，悬臂段和V区的自重的一部分在全桥合龙后才作用，由于此时全桥结构已经形成，故这部分自重是由合龙后的结构来承担，因而这部分自重中必然有一定比例的数量将传至边跨支座，所以方案B中边跨反力比方案A大。

计算表明，边跨支反力在方案A中为1836kN，在方案B中为1958kN，方案B使边跨支反力增大了6.6。

（2）弯矩：

方案B中梁部负弯矩小于方案A，而正弯矩大于方案A对全桥各截面的弯矩进行比较，发现：

梁身正弯矩区段的范围和值都增大，而负弯矩区段的范围和值都减小；墩脚弯矩大幅减小。

表1列出五个截面的成桥弯矩值，其中相差比例代表弯矩绝对值的变化，而截面的具体位置请见图5。

表1五个截面的成桥弯矩值（单位kN*m）截面位置方案A弯矩方案B弯矩相差比例边跨跨中-10200-9700-4.9V形墩外斜腿墩脚32601340-58.9V区梁段跨中6270778024.1%V形墩内斜腿墩脚-5500-3670-33.3中跨跨中-5880-5700-3.1%图4表1中五个截面的位置下面进行原因分析。

（1）首先分析梁身弯矩变化。

取半结构进行研究，将边跨支座去掉并代以支座反力，取中跨跨中约束为滑动铰支座，如图5所示。

两种方案中，结构的几何、材料、约束等都一样，不同的只是方案B中的边跨支反力Rb大于方案A中的边跨支反力Ra；故两种方案的成桥弯矩图的差别在于两种方案边跨支反力差值（RbRa）引起的弯矩图。

图5为（RbRa）产生的弯矩图，它在梁身各处都是正弯矩。

由于：

方案B的弯矩图方案A的弯矩图（RbRa）引起的弯矩图故方案B的弯矩图与方案A相比，其梁身正弯矩区段的范围和值必增大，而负弯矩区段的范围和值必减小。

上式中之所以采用近似等于，是因为本文对计算模式进行了适当简化，这样的处理对于定性地研究问题是足够的。

R-Rba图5（RbRa）引起的弯矩图

（2）再分析V形墩墩脚弯矩。

由于V形墩自重不大，故可忽略墩身自重。

根据位移法，墩脚弯矩26Miil=，其值取决于墩顶线位移与角位移。

由于方案B中V区承担的自重比方案A中的小，所以方案B中墩顶位移、比方案A中的小，因而方案B中的墩脚弯矩比方案A小。

5结束语

（1）V墩支架的刚度必须足够。

新昌七星大桥主桥的V墩区域支架采用万能杆件和自加工杆件结合作内支撑，八三式支墩和自制桁架相结合作外支撑，内、外支撑用拉杆联接形成平衡托架体系，该体系具有较大的刚度和稳定性。

（2）应充分认识支架的影响。

施工阶段。

两种支架方案对V区内力有一定的影响，对V区外的悬臂节段内力不产生影响。

方案A中V区弯矩效应明显，而方案B中V区轴力对应力的影响占主导地位。

此外，采用方案B便于控制成桥线型。

成桥状态。

方案B与方案A相比，边跨支座反力增大，导致梁身正弯矩区段的范围和数值增大，而负弯矩区段的范围和值都减小；墩脚弯矩大幅减小。

但从受力明确的角度来说，应当选择方案A。

（3）本桥对方案A、B进行了综合分析，结合设计要求，最终采用了方案B。

由于精心施工，取得了良好的效果。

但本文认为，V形墩连续刚构V区支架的拆除时机，会影响到成桥状态的结构内力，建议在每一座桥的设计中予以研究确认。

参考文献1宋桂峰，楼庄鸿.我国预应力混凝土V形支撑桥梁.见：

王永珩，曾宪武.中国公路学会桥梁和结构工程学会2002年全国桥梁学术会议论文集C.北京:

人民交通出版社，2002.216228.2中华人民共和国交通部.公路桥梁施工技术规范（JTJ041-89）.北京:

人民交通出版社，2000提提要要摘要：

摘要：

本文介绍了一座V形墩连续刚构桥的主要施工技术，包括V形墩支撑系统设计、墩身混凝土及预应力施工工艺，探讨了在V形墩区域采用不同的支撑拆除方案对施工过程及成桥内力的影响，对同类桥梁设计及施工具有参考价值。

关键词：

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刚构桥V形墩预应力混凝土梁桥施工分析论文V形墩连续刚构桥施工技术研究作者：

姜会浩单位：

中铁二十三局集团第一工程有限公司2004年5月30日目录1.工程概况12.V形墩支撑系统设计13.墩身混凝土及预应力工艺24.V形墩区域施工支架拆除方案对施工过程及成桥内力的影响34.1两种支架拆除时机34.2施工阶段分析44.3成桥状态分析55.结束语7参考文献7