连续箱梁桥的发展

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1、连续箱梁桥的开展预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁的一种，它具有整体性能好、结构刚度 大、变形小、抗震性能好的优点，又加上预应力连续梁桥桥型的设计施工均较成 熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小，使得这种桥型在公 路和铁路桥梁工程中得到广泛采用。我国自上世纪50年代中期开场修建预应力混 凝土梁桥，至今已有50多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来开展迅速，在预应 力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料与工艺设备、施工工艺 等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已到达相当高的水平。箱形截面能适应多种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度 桥。箱梁有

2、较大的抗扭刚度，应力值较低，徐变变形较小，箱梁截面有单箱单室、 单箱双室或多室，早期为矩形箱，逐渐开展成斜腰板的梯形箱。连续箱梁具有桥 面接缝少、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等优点。我国上世纪70年代公路上开场修建连续箱梁桥，到目前为止已建成了多座绝 续箱梁桥。进入二十一世纪，中国高速铁路实现了跨越式的开展，根据国家中书 期路网规划，到2020年，全国铁路营业里程将到达12万公里以上，客运专线1.。 万公里以上。在客运专线上，桥梁占了较大的比例，比方京沪高铁全线桥梁占8溅 京津城际桥梁比例更是到达8践。其中，连续箱梁得到了大量的应用。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据平安

3、经济、保证质量 降低造价、缩短工期等因素综合考虑选择.一般常用的方法有:立支架就地现浇. 预制拼装、悬臂浇筑、顶推、用移动模架逐跨现浇施工等团， 1.2问题的提出与意义桥梁的寿命周期分为施工阶段和使用阶段，结构工程师通常比拟重视桥梁的 使用年限期间的平安问题，容易无视桥梁在施工阶段所面临的结构平安、强度和 稳定等方面的问题.20世纪60年代以前，传统的搭材为方木、圆木、万能杆等重型钢木材料。用 这些材料不做计算和设计一般也可以满足稳定性等要求，但是会用掉大量木材和 钢材，耗资和工作量都很大。上世纪60年代以后，随着各种新型钢管脚手架的出 现，支架现浇施工中逐渐采用了钢管支架，如碗扣式脚手架已经

4、在各种桥梁现浇 施工中得到了广泛的应用。钥管支架具有弹性变形和非弹性变形量小，刚度和强 度大的优点，因而能保证现浇混凝土梁的质量。但对于大型超高的工程建立，钢 管脚手架由于属于细长结构，由于竖向偏心距和结构初始缺陷等因素的存在，很 可能使支架发生失稳破坏。近些年来，工程施工中出现了用组合支架施工方法来代替单一的满堂支架施 工，传统的满堂支架地基处理一次性投入处理费用高，当添加施工荷载时地基可 能出现不均匀沉降，从而造成混凝土质量不同程度的损伤。同时满堂支架也无法 满足桥跨以下交通需要。所谓的组合支架，是指在施工中使用碗扣式脚手架，贝 雷梁，大直径钢管柱等构件来搭建施工的支撑体系。组合支架改善了

5、支架现浇施 工的稳定性，也使得施工更加地便捷ll.碗扣支架、大直径钢管柱配合贝雷架搭设 的组合支架较其它方法施工简单、速度较快，其结构受力也较合理由于组合支 架的优越性，组合支架在工程施工尤其在跨越交通线路的桥梁施工中得到了越来 越广泛的应用。支架的节点和杆件成千上万，计算复杂，至今没有准确的设计和计算支架支 撑系统的计算模型，计算方法和计算程序，在桥梁施工中，施工技术人员和监理 工程师也只能凭经历和局部验算支撑强度来搭设支架，因而在施工过程中存在较 大的施工平安隐患。同时，支架现浇连续箱梁施工中，在拉前后，梁体受力有 很大的变化，拉导致梁体上拱，局部梁体段与支架脱离，梁体重量由其余支架 承当

6、，使得局部支架受力突然增大，而支架设计与验算是按照梁体线密度计算梁 体重量，未考虑拉导致的支架力重分布。随着我国大跨度桥梁的高速开展， 大型、超高的支架在工程建立中的应用也日益广泛，支架的稳定问题更显得尤其 重要。支架在桥梁结构的施工过程中要承受模板以与上部结构传递下来的荷载， 由于竖向偏心距和结构初始缺陷等因素的存在，很可能使支架发生失稳破坏，经 常发生支架倒塌事故。因此，对支架现浇施工直径钢管柱和碗扣式脚手架钢 管进展稳定性分析就显得十分必要和有意义.1i2t支架倒塌施工工程实例由于支架设计和施工中存在的种种问题，支架施工事故也层出不穷，给国家 和人民生命财产造成很大损失1996年12月，

7、坪乳公路白桥坑特大型桥施工过程中，由于贝雷梁组成的组合支架发生大弯曲变形，失稳倒塌，造成32人死亡，59人受伤的重大事故。1998年9月，省桥头电厂某冷却塔施工中，模板支撑失稳，全部倒塌， 造成4人死亡，10人重伤，38人轻伤的重大事故。2000年11月27日，盐坝高速公路起点高架桥模板支架倒塌，造成19人 受伤，5人重伤。2002年6月8号，即将竣工的株洲石峰大桥施工现场主桥和河东引桥连 接处庞大的支模钢管轰然倒塌，正在上方施工的工人随着几百吨重的现浇箱梁， 自18米的高空坠下，造成1人死亡，至少10人受伤。2003年6月24日，市某桥梁施工工地正在绑扎的墩柱钢筋笼与脚手 架突然倾倒，造成4

8、人死亡、4人重伤。2004年1月15日，双桥门高架雨花铁路站附近一跨模板支架倒塌，造成 4人重伤，20人轻伤。2004年12月13日，广清高速公路连接线主线工程正在施工的一段高架桥支 架发生坍塌事故，造成1人死亡，1人失踪，7人受伤。2007年6月13日，在建珠江黄埔大桥支架倒塌，被埋4人，2死2伤，数名 施工工人被埋在水泥浆和钢管中.2010年l月3日，在建新机场配套引桥工程立交桥在浇筑过程中发生支 模架垮塌事故，该起事故导致41人死伤，其中7人死亡，8人重伤，26人轻伤， 现场一片狼藉，如图1 一 1。2010年1月12日，市华强文化科技产业园配送中心工地在混凝土浇筑过 程中发生脚手架倒塌

9、事故，造成15名工人被埋，共造成8人死亡。2010年l月12日，福泉市利森水泥厂一处工地脚手架发生倒塌，事故造 成8人死亡，2人受伤。2010年l月21日，沪杭高铁大桥段工地发生脚手架倒塌事故造成现场工 作的3名施工人员被压，如图l 一 2。IF国外也同样发生了许多支架倒塌事故，造成了较大的人员财产损失，例如：1990年4月25日，美国明尼达州、密西西比河上一顶大拱桥在浇捣桥面的 混凝土工程时，桥跨中间局部脚手架倒塌，造成一人当场死亡。1990年7月13日，在威斯康辛州安提格斯普林布鲁克地区，正在修建的美国 45号桥倒塌。1990年10月10日，在加利福尼亚州圣莱安德罗州，为1a$vlsRas

10、B立交桥的 弓！桥上部构造所搭设的支架发生坍塌事故，造成三人受伤.2009年12月16日，印度西部拉贾斯坦邦在建桥梁在施工中突然倒塌，造成 至少45人死亡.1.2r支架倒塌事故原因分析通过以上案例，可以看出，支架倒塌事故发生的不仅比拟频繁，事故造成的 人员财产损失也是相当严重的。分析以上事故，原因主要有以下几点。第一，平安意识不强。支架由于是临时结构，重要性经常被施工单位忽略。 有些施工单位对设计方案、规标准的要求执行观念不强，平安意识松懈，往往 不认真研究工程的实际情况，仅根据自己的经历，或者以前某个工程的方案简单 照搬，有些制定了支架搭设方案的也是流于外表，没有落实到实际施工中lsl。第二

11、，设计计算不严谨。支架搭设常根据经历布置，缺少在各种施工荷载工 况下的受力检算。设计中，对荷载考虑得也不太全面，设计时取的荷载值偏小， 没有把实际施工过程中可能出现的所有荷载情况考虑进去，并且没有考虑到施工 中荷载的变化和重分布，就可能造成支架的整体承载力不够。此外，由于荷载偏 心、构件初始缺陷等问题，使得支架的计算更加复杂t6l。第三，材料质量有问题。支架可以反复使用，在反复搭设、使用、拆除、运 输和存取过程中，会使其杆、配件产生一定程度的损伤，如锈蚀、弯曲、变形、 管壁压扁、连接件裂纹、螺栓滑扣等，因此其抗弯、抗压能力下降，但实际使用 过程中，对这些因素的考虑缺乏，并未对构件进展抽检，使得

12、支架体系中存在大 量不合格构件。第四，管理不够完善.在支架搭设中，如果施工人员认识缺乏，要求不严， 操作人员根据主观经历改变构造参数，未严格按设计要求操作，搭设时缺少剪刀 撑或杆件缺失，使得局部的步距、跨距要大于设计值，这就造成了局部长细比增 大，增加了局部失稳的可能性.同时，如果节点扣件的紧固程度不够，节点连接 的力学性能将得不到保证，整个支架的实际承载能力将比理想状态下的承载能力 有所降低.此外，支架搭设的地面应平整，保证有良好的地基承载力.支架支撑 的倒塌常发生在混凝土的浇筑过程中，即随着机构自重的增加，支撑承受的竖向 荷载也越来越大，混凝土的流动与振捣荷载，混凝土的浇筑方式，浇筑方式都

13、会 使支架支撑系统发生失稳倒塌，所以在施工中要加强管理，严格按施工方案执行网。7结论与展望7.i结论本文介绍了预应力连续箱梁用组合支架进展现浇施工的相关工艺和方法，并 结合京沪高铁滩河特大桥跨104国道(4)56+40)m连续梁的施工实例，详细分析 了连续箱梁在施工过程中的梁体力，并研究了贝雷梁，大直径钢管柱，碗扣支 架组成的组合支架的受力大小和稳定性能。论文研究结论如下：(1) 预应力连续箱梁的梁体受力在施工过程中有较大的变化，浇筑初期箱梁 顶部受较小的压应力，底板受拉应力.随着预应力钢束的拉，梁体受力不断增加，全截面受压应力。(2) 通过理论和监测分析，连续箱梁拉完成后，中墩位置底板的压应

14、力大 于顶板的压应力，其中各跨跨中发生上拱，顶板压应力大于底板的压应力。(3) 通过理论分析和监测数据可以看出，梁体在浇筑初期，重力根本由梁下 的组合支架均匀承当，预应力拉后，梁下除了近墩处支架还承当箱梁传递下来 的力，并比浇筑初期有所增加，梁中部支架由于上拱，大局部支架己经不承当箱 梁重力，箱梁的支座承当的力也有增加较大。(4) 论文采用MmACil对预应力混凝土连续梁桥进展施工仿真模拟。箱 梁应力计算值和监测值根本吻合。碗扣支架受力的计算结果和监测结果在某些时 刻有些出入，但规律根本一致。(5) 在箱梁横向，箱梁的重力分布也不是均匀的，本文通过理论分析，可以 看出箱梁腹板下的支架受力最大，

15、底板下的支架受力居中，翼缘板下的支架受力 最小。(6) 在监测中，碗扣支架有受拉现象，说明碗扣支架在施工过程中有偏心和 弯曲的的情形出现。(7) 论文用MIDASiil建立了贝雷梁模型，并分析了各阶段贝雷梁的受力 情况，可以看出，在浇筑阶段，贝雷梁受力较大，由于箱梁受力重分布，除了近 墩处传递荷载，其余位置传递的力较小，贝雷梁受力不断减小和重新分布。(8) 通过用IroASiCi对大直径钢管柱进展屈曲分析，分析了钢管柱布置 间距，高度和支撑对大直径钢管柱的稳定性和受力的影响.可以发现，钢管柱高 度显著影响大直径钢管柱的稳定性，随钢管柱高度的增加，大直径钢管柱的屈曲 荷载显著减小，如sm高的大直

16、径钢管柱的屈曲荷载是1高的大直径钢管柱的3, 4倍。布置间距越大，屈曲荷载也会变小，如1高的大直径钢管柱，S m的布置比5 x 3m大 9.器。钢管柱增加支撑也可以有效提高大直径钢管柱的稳定性，大直径钢管柱高腼时，5x2。布置下，有支撑比没有支撑的大直径钢管柱屈曲荷载大 13.骤，大直径钢管柱高1腼时，sxZm布置下，有支撑比没有支撑的大直径钢管 柱屈曲荷载大1. 6(9) 论文用M1ASii建立了不同类型的碗扣支架的模型，实际情况中碗 扣式支架节点在荷载作用下都会传递一些弯矩而同时又会产生一定的变形，节点 性能介于刚性连接和较接连接两个极限状态之间，属于半刚性的连接。cloy通过理论分析，可以看出，步距，纵横距和剪刀撑都会影响碗扣支架 的稳定性，步距为1.。时屈曲荷载为73. 1，当步距增大至1 ts r屈曲荷载 只有39, 82曰，减少