第４２卷第４期 湖 南 交 通 科 技 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．４ ２０１６年ｌ２月 ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｄｅｃ．２０１６ 文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１６）０４—０１ １３—０５ 预应力混凝土连续箱梁桥预制梁施工期预压 荷载方案研究 李华胜 （中国建筑第六工程局桥梁分公司，天津３００４５０） 摘要：针对工地预制梁预计存梁期将超过设计期限的问题，为了防止预制主梁在超限 存梁期内反拱值过大，提出在存梁期间通过预压重物来控制梁体变形的措施，并进行了预压 荷载计算，推荐了预压方案。该方案可节约工期，保证工程施工质量，为类似的工程项目的 实施提供了借鉴和参考。 关键词：预应力混凝土连续箱梁桥；预制梁；预压方案；计算 中图分类号：Ｕ ４４８．２１ ５ 文献标识码：Ａ 京新高速公路临河至自疙瘩（蒙甘界）公路 保证。 （阿拉善盟境内）工程部分桥梁上部结构采用了标 准跨径为２０ ｍ的装配式Ａ类部分预应力混凝土连 １ 计算参数 续箱梁，预制主梁设计存梁期为９０ ｄ，不同存梁期 １．１材料参数 理论上拱值见表１。因施工进度及气候原因，预计 京新高速公路临河至白疙瘩（蒙甘界）公路 存梁期将超过９０ ｄ。为了防止预制主梁在超限存梁 （阿拉善盟境内）工程ＬＢＧＬ一６合同段桥梁上部结 期内反拱值过大，提出在存梁期间通过预压重物来 构均采用标准跨径为２０ ｍ的装配式Ａ类部分预应 控制梁体变形的措施。因此，文章按照预压重物在 力混凝土连续箱梁。预制梁部分按先张法制作主 简支单梁跨中与二期恒载在成桥跨中产生的弯矩和 梁，先简支后连续，按Ａ类部分预应力构件设计。 挠度等效的原则计算了预压重物的数值，并推荐了 设计荷载：公路一Ｉ级，主要材料及特性如下¨ Ｊ： 预压荷载和实施要点，为工程的顺利进行提供了 １）混凝土：预应力混凝土小箱梁、横梁及现 浇接头湿接缝混凝土均为Ｃ５０。桥面铺装层采用１Ｏ 表ｌ反预拱值设置表 ｍｍ ｃｍ厚Ｃ５０混凝土和９ ｃｍ厚沥青混凝土。 梁位 预制梁上拱值（理论值） ２）钢绞线：采用符合ＧＢ／Ｔ ５２２４—２００３技术 钢束张拉时 存梁３０ ｄ 标准的低松弛钢绞线。 ３）非预应力钢筋：采用符合新规范的 ＨＰＢ３００，ＨＲＢ４００钢筋。凡钢筋直径≥１２ ｍｍ者， 采用ＨＲＢ４００热轧螺纹钢；凡钢筋直径＜１２ ｎ，ｌｎｌ 者，采用ＨＰＢ３００钢。 ４）材料容重：预应力钢筋混凝土ｙ＝２６ ｋＮ／ ｍ ，沥青混凝土 ＝２３ ｋＮ／ｍ 。 １．２结构尺寸 箱梁梁高１２０ ｃｍ，预制中梁宽２４０ ｃｍ，预制 边梁宽２８５ ｃｍ。桥梁横断面布置示意如图１所示， 预制梁横截面构造如图２所示。 收稿日期：２０１６—０２—２３ 作者简介：李华胜（１９８４一），男，工程师，主要从事公路、铁路施工工程管理及技术指导工作。 ｌ Ｉ４ 湖南交通科技 ４２卷 ２６０００，２ ｌ２ ７５０ Ｉ５００／２ １１ ７５０ ；路 ！线 ｌ设 ｉ计 线 兰兰 ．Ｌ 鱼 图１横断面布置（单位：ｍｍ） 计算预压重物的数值。 ＂１／＝Ｓｓ／５Ｑ 式中：．ｓ 为预压荷载作用下，预制主梁跨中截面弯 矩或挠度的计算值；Ｓ盘为二期恒载作用下，成桥 状态主梁跨中截面弯矩或挠度的计算值；，７为预压 效率系数，取为１。 ａ）Ｂ－Ｂ（中跨中粱） ２．２荷载效应 利用桥梁专用有限元计算分析软件ＭＩＤＡＳ／ 匾 Ｃｉｖｉｌ对结构进行计算。计算分为成桥阶段和存梁 期两个状况进行。成桥阶段按连续梁计算，存梁期 按简支梁计算。存梁期预压荷载按满跨均布荷载、 跨中１０ ｍ范围内均布荷载以及跨中３ ｍ范围内均 布荷载３种方案设计。 ｂ）Ｂ—Ｂ（中跨外边梁） 【２００ ｌ ２００ ２．２．１成桥阶段二期恒载效应 成桥阶段的二期恒载包括两侧防撞墙、１００ ｍｍ厚Ｃ５０混凝土桥面现浇层、９０ ｍｍ厚沥青混凝 土桥面铺装、１８０ ｍｍ厚横向湿接缝（宽度不等） 以及现浇横梁的重量。二期恒载由４根主梁均摊。 选取道德乌兰大桥和丹勒格郭勒１号中桥进行 计算。建立了成桥阶段的有限元计算模型，如图 ｃ）Ｃ—Ｃ（中跨中粱） ３、图４所示；计算了各主梁跨中在二期恒载作用 下的弯矩，见表２。 ｄ）Ｃ—Ｃ（中跨外边梁） 图２预制梁横断面（单位：ｍｍ） ２ 预压荷载计算 ２．１计算原理 按照预压重物在简支单梁跨中与二期恒载在成 ｂ）中粱 桥跨中产生的弯矩和挠度等效的原则采用如下公式 图３道德乌兰大桥成桥阶段计算模型及荷载效应 ４期 李华胜：预应力混凝土连续箱梁桥预制梁施工期预压荷载方案研究 表３主梁跨中荷载效应 一ａ）边梁 。睦 陲 ｂ）中梁 图４丹勒格郭勒１号中桥成桥阶段计算模型及荷载效应 表２成桥阶段主梁跨中荷载效应（ｋＮ・ｍ） ２．２．２存梁期满跨均布荷载效应 按照简支梁计算满跨均布预压荷载时的跨中弯 矩效应，计算图式如图５。各主梁跨中弯矩见表３。 ｇ＝１５．３－１４．５ ｋＮ／ｍ ——————————————————— ３０ ｌ临时支座 ｌ ９ｌ２ ｌ临时支座３２．５ ｌ ９７４．５ ｂ）边跨中梁 口＝９．０－５．３ ｋＮ／ｍ ３２．５临时支座 ｌ ９００ 临时支 ３２．５ １ ９６５ ｃ）中跨边梁 ｑ ９．２－５．２ｋＮ／ｍ ３２．５临时支座 ｌ ９ｏ０ 临时支粤．３２．５ ｄ）中跨中粱 图５一存梁期主梁满布均布荷载作用计算图式（单位：ｃｍ） 由表３可知当采用满跨均布方式预压主梁时， 预压荷载总重边跨边梁为３Ｏ．８３～２９．２１ ｔ、边跨中 梁为３１．８３—２８．６１ ｔ、中跨边梁为１８．０５一ｌ０．６３ ｔ、 中跨中梁为ｌ８．４５一ｌＯ．４３ ｔ；每延米预压荷载重边 跨边梁为１．５６一１．４８ ｔ、边跨中梁为１．６ｌ～１．４５ ｔ、 中跨边梁为０．９２～０．５４ ｔ、中跨中梁为０．９４—０．５３ ｔｏ ２．２．３存梁期跨中１０ ｍ均布荷载效应 按照简支梁计算跨中１０ ｍ范围内均布预压荷 载时的跨中弯矩效应，计算图式如图６。各主梁跨 中弯矩见表４。 口＝１９．８－１８．８ ｋＮ／ｍ ４５６ ４５６ ＿３２．５ ９ ａ）边跨边梁 ｑ＝２０．３－１８．４ ｋＮ／ｍ ３０．．４５６ ４５６ ．．３２．５ １ ９７４．５ ｂ）边跨中梁 ｇ＝１ １．５－６．８ ｋＮ／ｍ ３２．５．．４５０ ４５０ ．．３２．５ １ ９６５ ｃ）中跨边梁 ｑ １１．９－６．７ ｋＮ／ｍ ３２． ４５０ ４５０ ．．３２．５ ．ｄ）中跨中梁 图６存梁期主梁满布均布荷载作用计算图式（单位：ｃｍ） ｌｌ６ 湖南交通科技 ４２卷 表４主梁跨中荷载效应 表５主梁跨中荷载效应 由表４可知当采用在跨中１０ ｍ范围内均布荷 ～１５．３７ ｔ、边跨中梁为１６．６５～１５．ｏｏ ｔ、中跨边梁 载方式预压主梁时，预压荷载总重边跨边梁为 为９．４３～５．５７ ｔ、中跨中梁为９．６７～５．４５ ｔ；每延 ２Ｏ．２０—１９．１８ ｔ、边跨中梁为２０．７１～１８．７８ ｔ、中 米预压荷载重边跨边梁为５．４１～５．１２ ｔ、边跨中梁 跨边梁为１１．７３～６．９４ ｔ、中跨中梁为ｌ２．１４～６．８４ 为５．５５～５．ｏｏ ｔ、中跨边梁为３．１４～１．８６ ｔ、中跨 ｔ；每延米预压荷载重边跨边梁为２．０２—１．９２ ｔ、边 中梁为３．２２～１．８２ ｔ。 跨中梁为２．０７～１．８８ ｔ、中跨边梁为１．１７～０．６９ ｔ、 中跨中梁为１．２１～０．６８ ｔ。 ３ 预压方案 ２．２．４存梁期跨中３ ｍ均布荷载效应 ３．１方案的确定 按照简支梁计算跨中３ ｍ范围内均布预压荷载 根据跨中弯矩等效的原则，结合工程实际从以 时的跨中弯矩效应，计算图式如图７。各主梁跨中 下方面考虑： 弯矩见表５。 １）项目施工地点为内蒙古西部沙漠、戈壁地 由表５可知当采用在跨中３ ｍ范围内均布荷载 区，采用沙袋预压时装填材料可就地选取，经济费 方式预压主梁时，预压荷载总重边跨边梁为１６．２２ 用大大降低。 ｑ＝５３．０－５０．２ ｋＮ／ｍ ２）采用满跨均布荷载预压主梁可保证预压荷 载在箱梁上均匀分布，既可避免集中荷载时因对箱 ３０ ｌＩ 时支座８ｏ６ ３００ ８０６临时支庠３２．５ 梁中部预拱的过度抵消而破坏箱梁，又可避免在箱 梁中部集中堆载时因堆载物过高导致箱梁倾覆，从 ｑ＝５４．４－４９．０ ｋＮ／ｍ 而造成更大的安全隐患。 因此，采用满跨均布荷载预压主梁。 ３０临时支座８０６ ３００ ８０６临时支座３２．５ ３．２预压荷载 ｂ）边跨中梁 预压荷载总重边跨边梁为３Ｏ．８３～２９．２１ ｔ、边 ｑ＝３０ ８－Ｉ８．２ ｋＮ／ｍ 跨中梁为３１．８３～２８．６１ ｔ、中跨边梁为１８．０５～ １０．６３ ｔ、中跨中梁为１８．４５～１０．４３ ｔ；每延米预压 ３２．５。Ｉ缶时支座８００ ３００ ８０ｏ临时支粤３２．５ 荷载重边跨边梁为１．５６～１．４８ ｔ、边跨中梁为１．６１ ～ｃ）中跨边梁 １．４５ ｔ、中跨边梁为０．９２～０．５４ ｔ、中跨中梁为 ：３Ｉ．６—１７．８ ｋＮ／ｍ ０．９４～０．５３ ｔ。预压荷载重建议取上限值，支点位 置及荷载布置见图５。 ３２． 时支座８ｏ０ ３ｏｏ ８０ｏ临时支座３２３．３实施要点 ．５ ｄ）中跨中梁 １）按照图５、图６或图７所示临时支座位置架 设单梁，并应保证所用临时支座在整个存梁期内具 图７ 存梁期主梁满布均布荷载作用计算图式（ 位：ｃｍ） 有足够的变形和承载能力。 ４期 李华胜：预应力混凝土连续箱梁桥预制梁施工期预压荷载方案研究 １１７ ２）测量并记录每片主梁加载前、加载中及加 防止预制主梁在超限存梁期内反拱值过大，提出了 在存梁期间通过预压重物来控制梁体变形的措施， 并按照预压重物在简支单梁跨中与二期恒载在成桥 跨中产生的弯矩和挠度等效的原则计算了预压重物 的数值，推荐了预压荷载和实施要点。经工程实施 验证，该预压方案有效地控制了梁体的变形，为工 程的顺利进行提供了保证。 参考文献： ［１］．１ＴＧ Ｄ６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范［ｓ］． ［２］ＪＴＧ Ｂ０１—２００３，公路工程技术标准［Ｓ］． ［３］ＪＴＧ Ｉ）６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ］． ［４］霍洪媛，孙永鹏，陈记豪．预应力混凝土连续箱梁桥悬臂施工 挂篮预压试验研究［Ｊ］．华北水利水电大学学报（自然科学 版），２０１４（６）：４２—４６． 载后整个存梁期的跨中变形，若累计上拱值超过表 １所示计算值１０ ｍｉｌｌ，应采取控制措施。 ３）按照所选方案要求选择试验荷载，装载过 磅，记录荷载的原始数。 ４）加载预压时注意将重物均匀地从临时支点 向跨中对称布置，所加荷载在横向应对称于预制梁 底中线，防止主梁发生侧倾和扭转。 ５）加载过程中及加载后要严密观测梁体变形， 并观察是否有裂缝产生。 ６）存梁期间应注意对锚具的防护。 ４ 结语 在京新高速公路临河至白疙瘩（蒙甘界）公 路（阿拉善盟境内）工程施工过程中，针对因施 工进度及气候等原因可能导致部分桥梁上部结构预 制主梁储存期将超过设计要求的９０ ｄ的问题，为 ［５］夏伟，李杰．南水北调大桥挂篮静载预压方案［Ｊ］．河南城 建学院学报，２０１１（１）：４２—４４． （上接第５页） 沥青的技术要求见表６。 表６高温多雨地区重载高速公路沥青路面下面层用５０与３０号沥青的技术要求 注：表中括号内为试验方法。 ３结语 本文所提出的用于高温多雨地区重载高速公路 沥青路面的沥青材料技术指标，自２００９年以来在 我省长湘、衡桂、溆怀、新溆、大岳、汝郴、郴宁 参考文献： ［１］ＪＴＧ Ｆ４０－２００４，公路沥青路面施工技术规范［ｓ］． ［２］沈金安．沥青及沥青混合料路用性能［Ｍ］．北京：人民交通 出版社，２ｏｏ１． ［３］沈金安．改性沥青与ＳＭＡ路面［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，１９９９． 等多条高速公路得到了推广应用，并取得了良好效 果。