高速鐵路整孔箱梁架設(shè)現(xiàn)澆翼緣可靠性論證

摘 要：為解決橋隧相連路段箱梁運輸無法通過隧道的問題，提出現(xiàn)澆箱梁翼緣的方案。并對其使用可靠性和安全性進(jìn)行分析論證。
關(guān)鍵詞：高速鐵路 橋梁架設(shè) 橋隧相連 預(yù)制 現(xiàn)澆翼緣 收縮徐變
中圖分類號:U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1.前言

    目前我國高速鐵路中小跨度橋梁一般采用24、32m雙線整孔簡支箱梁，梁部施工采用集中預(yù)制，分段架設(shè)，由于箱梁頂板較寬，在橋隧集中路段，箱梁在運輸途中無法通過隧道。針對這一問題，提出了幾種解決方案：1-加大隧道斷面 2-設(shè)運梁通道繞開隧道3-增加橋梁預(yù)制場 4-采用滿堂支架或造橋機(jī)施工箱梁5-采用并置小箱梁或T梁 6-整孔箱梁兩翼在架梁后制作從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和施工組織方面考慮,推薦箱梁兩側(cè)翼緣板部分在現(xiàn)場澆筑或安裝的方案，預(yù)制的箱梁頂寬以滿足能運輸通過隧道為限。對于現(xiàn)澆翼緣與預(yù)制梁體能否可靠連接，其使用安全性如何，以下對其展開論證：

2.翼緣板切割寬度確定

    根據(jù)研究擬定的隧道斷面，考慮目前推出的900t運梁車高度,并考慮一定的安全距離，箱梁翼緣板約需截取1.25～1.50m，以下以截取翼緣寬度1.25m進(jìn)行論證（如圖1、圖2）。

3.現(xiàn)場制作翼緣板施工方法討論

3.1全部現(xiàn)澆
    需要確保新舊混凝土之間連接強(qiáng)度足夠，抗剪、抗彎強(qiáng)度和裂縫控制在允許范圍，存在由于澆筑時間差異引起的收縮、徐變不一致的問題。

3.2預(yù)制拼裝
    翼緣全部預(yù)制，預(yù)制翼緣與梁體對縫粘結(jié)，上下表面粘貼纖維布增強(qiáng)。翼緣和梁體同時預(yù)制，可消除現(xiàn)澆方案收縮、徐變差異的影響，但此方案實踐不多，耐久性、連接可靠性能否保證難以定論，而且費用較高。

    部分翼緣預(yù)制，預(yù)制翼緣與梁體之間采用濕接縫連接。此方案能夠較全部現(xiàn)澆節(jié)省時間，但依然存在收縮、徐變差異問題,另外由于濕接縫長度大，連接可靠性將受到影響。綜合比較，為了確保安全，并考慮結(jié)構(gòu)耐久性問題，決定采用全部現(xiàn)澆的方案。

4.現(xiàn)澆翼緣檢算

4.1計算模型
    采用全橋結(jié)構(gòu)實體有限單元模型對32m簡支箱梁進(jìn)行計算分析，分析模型的主要部分見圖3。

4.2計算參數(shù)
    對于橋梁兩翼與主梁的施工時間差，計算中考慮了收縮徐變的影響，同時檢算現(xiàn)澆翼緣自重、二期恒載及移動檢查車對新老混凝土交接處的影響。新老混凝土分別考慮了60天,90天，120天和180天時間差徐變對結(jié)構(gòu)的影響；新老混凝土收縮時間差異按溫度差15攝氏度考慮。實體模型中考慮兩翼二期恒載及移動檢查車荷載最不利位置對結(jié)構(gòu)的影響；接觸網(wǎng)錨柱按設(shè)于跨中考慮，按豎向力100kN 作用于0.8 × 0.8m2 范圍計算；翼緣上二期恒載的取值:人行道遮板和聲屏障按15KN/m 進(jìn)行計算;蓋板及電纜槽按均布荷載施加：根據(jù)工程數(shù)量表，將蓋板及電纜槽重折算為均布荷載：q=7.815KN/m 2;二期鋪裝計算:兩翼的二期鋪裝分布荷載為：
q=2.198KN/m 2 ；4.2.6梁體混凝土按標(biāo)準(zhǔn)圖為C50高性能混凝土。

4.3計算結(jié)果
4.3.1 主梁與兩翼徐變差對結(jié)構(gòu)的影響（60天）

    60天以后,徐變的影響幾乎沒有變化，這里不再列出。由分析結(jié)果看,結(jié)構(gòu)的徐變時間差對主梁與翼緣交接處的影響很小。

4.3.2主梁與兩翼收縮不同對結(jié)構(gòu)的影響

4.3.3主梁與兩翼收縮徐變差＋兩翼自重＋二期恒載＋檢查車對結(jié)構(gòu)的影響

    計算中需說明的問題，移動檢查車計算三種工況：檢查車位于梁端；檢查車位于四分一跨度處；檢查車位于跨中處；檢查車位于梁端檢查車位于跨中處計算結(jié)果分析

（跨中有接觸網(wǎng)錨柱）檢查車位于四分一跨度處該處各種應(yīng)力均小于上述位置，故不再詳述。

4.3.4交界面強(qiáng)度檢算
    梁端：梁端部新老混凝土交界面上下緣應(yīng)力分別為-2.7MPa 和+2.7MPa。取梁端影響范圍3m 寬換算出截面內(nèi)力，力矩M=121.5kN-m ，即在3m 寬，0.3m 高的截面上，內(nèi)力矩為121.5kN-m。以此內(nèi)力對該處翼緣按鋼筋混凝土進(jìn)行檢算：
    梁體設(shè)計該部分翼緣配置直徑25mm的II級鋼筋，布置間距10cm，檢算結(jié)果如下；
受拉鋼筋重心處應(yīng)力為:σ g=36.7860MPa<=[σ s]=180.0000MPa 【通過】
受壓鋼筋重心處應(yīng)力為:σ g’=13.6493MPa<=[σ s]=180.0000MPa 【通過】
混凝土最大壓應(yīng)力為:σ h=2.2819MPa<=[σ b]=18.2000MPa 【通過】
    計算裂縫寬度ωf=0.04009mm跨中：跨中新老混凝土交界面上下緣應(yīng)力分別為-2.4MPa和+ 2 . 4 M P a 。取影響范圍5 m 寬換算出截面內(nèi)力，力矩M = 1 8 0 k N - m ，即在5 m 寬，0 . 3 m 高的截面上，內(nèi)力矩為180kN-m。以此內(nèi)力對該處翼緣按鋼筋混凝土進(jìn)行檢算，該部分翼緣配置直徑16mm 的II 級鋼筋，布置間距10cm，檢算結(jié)果如下；
受拉鋼筋重心處應(yīng)力為:σ g=77.3356MPa<=[σ s]=180.0000MPa 【通過】
受壓鋼筋重心處應(yīng)力為:σ g’=15.5104MPa<=[σ s]=180.0000MPa 【通過】
混凝土最大壓應(yīng)力為: σ h=3.2391MPa<=[σ b]=18.2000MPa 【通過】
    計算裂縫寬度ωf=0.10420mm剪切應(yīng)力:接縫處縱向水平剪切應(yīng)力分析計算的最大縱向水平剪切應(yīng)力為新老混凝土收縮差異引起的，1.21MPa。在考慮了翼緣荷載后，該應(yīng)力有所降低。為減小收縮應(yīng)力，按每6m現(xiàn)澆翼緣設(shè)一條斷縫，剪切應(yīng)力大幅減小，0.24MPa<[σ tp-2]=1.03MPa【抗剪強(qiáng)度滿足】。交接面的豎向剪切應(yīng)力：豎向最大剪切應(yīng)力0.27MPa<[σtp-2]=1.03MPa 【抗剪強(qiáng)度滿足】。

5.構(gòu)造措施

    為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的連接，擬采用以下構(gòu)造措施：平面上對縫采用齒塊連接，以加強(qiáng)接縫的水平抗剪能力，如圖8。

    為消除混凝土收縮引起的水平剪應(yīng)力，現(xiàn)澆翼緣板每6m設(shè)制一道斷縫，同時加強(qiáng)斷縫兩側(cè)的鋼筋布置，使其和梁端鋼筋布置一致。預(yù)制梁體時應(yīng)將翼緣接觸面鑿毛。加強(qiáng)接縫鋼筋布置。

6.結(jié)論

    通過以上分析論證，采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施后，采用現(xiàn)澆翼緣方案，結(jié)構(gòu)的安全可靠性是能夠得到保證的。