高速鐵路整孔箱梁架設現澆翼緣可靠性論證

摘要：為解決橋隧相連路段箱梁運輸無法通過隧道的問題，提出現澆箱梁翼緣的方案。并對其使用可靠性和安全性進行分析論證。
關鍵詞：高速鐵路橋梁架設橋隧相連預制現澆翼緣收縮徐變
中圖分類號:U445文獻標識碼: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制，分段架設，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-設運梁通道繞開隧道3-增加橋梁預制場4-采用滿堂支架或造橋機施工箱梁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經濟比較和施工組織方面考慮,推薦箱梁兩側翼緣板部分在現場澆筑或安裝的方案，預制的箱梁頂寬以滿足能運輸通過隧道為限。對于現澆翼緣與預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進行論證。

3.現場制作翼緣板施工方法討論

3.1全部現澆
需要確保新舊混凝土之間連接強度足夠，抗剪、抗彎強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預制拼裝
翼緣全部預制，預制翼緣與梁體對縫粘結，上下表面粘貼纖維布增強。翼緣和梁體同時預制，可消除現澆方案收縮、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。

部分翼緣預制，預制翼緣與梁體之間采用濕接縫連接。此方案能夠較全部現澆節(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，并考慮結構耐久性問題，決定采用全部現澆的方案。

4.現澆翼緣檢算

4.1計算模型
采用全橋結構實體有限單元模型對32m簡支箱梁進行計算分析，分析模型的主要部分見圖3。

4.2計算參數
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天時間差徐變對結構的影響；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構的影響；接觸網錨柱按設于跨中考慮，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進行計算;蓋板及電纜槽按均布荷載施加：根據工程數量表，將蓋板及電纜槽重折算為均布荷載：q=7.815KN/m2;二期鋪裝計算:兩翼的二期鋪裝分布荷載為：
q=2.198KN/m2；4.2.6梁體混凝土按標準圖為C50高性能混凝土。

4.3計算結果
4.3.1主梁與兩翼徐變差對結構的影響

60天以后,徐變的影響幾乎沒有變化，這里不再列出。由分析結果看,結構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構的影響

4.3.3主梁與兩翼收縮徐變差＋兩翼自重＋二期恒載＋檢查車對結構的影響

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果分析

檢查車位于四分一跨度處該處各種應力均小于上述位置，故不再詳述。

4.3.4交界面強度檢算
梁端：梁端部新老混凝土交界面上下緣應力分別為-2.7MPa和+2.7MPa。取梁端影響范圍3m寬換算出截面內力，力矩M=121.5kN-m，即在3m寬，0.3m高的截面上，內力矩為121.5kN-m。以此內力對該處翼緣按鋼筋混凝土進行檢算：
梁體設計該部分翼緣配置直徑25mm的II級鋼筋，布置間距10cm，檢算結果如下；
受拉鋼筋重心處應力為:σg=36.7860MPa<=[σs]=180.0000MPa【通過】
受壓鋼筋重心處應力為:σg’=13.6493MPa<=[σs]=180.0000MPa【通過】
混凝土最大壓應力為:σh=2.2819MPa<=[σb]=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力分別為-2.4MPa和+2.4MPa。取影響范圍5m寬換算出截面內力，力矩M=180kN-m，即在5m寬，0.3m高的截面上，內力矩為180kN-m。以此內力對該處翼緣按鋼筋混凝土進行檢算，該部分翼緣配置直徑16mm的II級鋼筋，布置間距10cm，檢算結果如下；
受拉鋼筋重心處應力為:σg=77.3356MPa<=[σs]=180.0000MPa【通過】
受壓鋼筋重心處應力為:σg’=15.5104MPa<=[σs]=180.0000MPa【通過】
混凝土最大壓應力為:σh=3.2391MPa<=[σb]=18.2000MPa【通過】
計算裂縫寬度ωf=0.10420mm剪切應力:接縫處縱向水平剪切應力分析計算的最大縱向水平剪切應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，該應力有所降低。為減小收縮應力，按每6m現澆翼緣設一條斷縫，剪切應力大幅減小，0.24MPa<[σtp-2]=1.03MPa【抗剪強度滿足】。交接面的豎向剪切應力：豎向最大剪切應力0.27MPa<[σtp-2]=1.03MPa【抗剪強度滿足】。

5.構造措施

為了加強新舊混凝土之間的連接，擬采用以下構造措施：平面上對縫采用齒塊連接，以加強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力，現澆翼緣板每6m設制一道斷縫，同時加強斷縫兩側的鋼筋布置，使其和梁端鋼筋布置一致。預制梁體時應將翼緣接觸面鑿毛。加強接縫鋼筋布置。