阻尼器在客專大跨度連續(xù)梁中的運(yùn)用

陳 彬 上海鐵路局蘇北鐵路有限公司

阻尼器在客專大跨度連續(xù)梁中的運(yùn)用

陳 彬 上海鐵路局蘇北鐵路有限公司

隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展,交通樞紐快速建設(shè)，跨路預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的不斷增多，與其相關(guān)的大跨度連續(xù)箱梁懸臂施工理論與實(shí)踐日益受到關(guān)注，特別受一些特殊環(huán)境、特殊地段外界等諸多因素的影響，設(shè)計(jì)新理論、新技術(shù)也層出不窮。根據(jù)工程實(shí)例對(duì)津秦客運(yùn)專線中大跨連續(xù)梁中的阻尼器安裝運(yùn)用進(jìn)行研討，希望對(duì)以后阻尼器工程施工在混凝土收縮徐變、二期荷載等外力作用下準(zhǔn)確定位安裝能起到借鑒作用。

預(yù)埋要求；預(yù)偏量；空間位置確定；施工安裝

1 概述

為了保證梁部結(jié)構(gòu)在地震力等特殊荷載下的安全性能，一般應(yīng)在墩和梁之間設(shè)置防落梁，在津秦客專地處地震多發(fā)地帶，考慮到大跨度連續(xù)梁梁長較長，為了使下部結(jié)構(gòu)受力更加合理，所以對(duì)大跨度連續(xù)梁設(shè)置阻尼器，安裝阻尼器主要是在橋梁工程中起減震和限位作用，連續(xù)箱梁懸臂施工中阻尼器部分構(gòu)件預(yù)埋在墩頂作為固定支撐點(diǎn)，另一部分預(yù)埋梁底隨梁底縱向位移變化而變化，兩部分之間用減震裝置連接，而阻尼器整體構(gòu)件上下前后位移的調(diào)整又是有限的，因此給施工過程中阻尼器安裝準(zhǔn)確帶來一定的困難，實(shí)際施工中豎向梁底預(yù)埋件拋高主要是運(yùn)用Midas等軟件建立模型計(jì)算確定，縱向梁底預(yù)埋件預(yù)偏量的主要參考支座預(yù)偏量和運(yùn)用Midas等軟件建立模型計(jì)算該點(diǎn)（預(yù)埋件中心假設(shè)成活動(dòng)支座）的縱向偏移量，從而計(jì)算阻尼器預(yù)埋梁底構(gòu)件的空間坐標(biāo)，然后進(jìn)行放樣定位安裝。

2 工程實(shí)況

新建天津至秦皇島鐵路客運(yùn)專線唐山榛子鎮(zhèn)陡河2號(hào)特大橋在DK157+582.7處、DK157+682.7處、DK157+782.7處以（60+100+100+60）m連續(xù)梁跨越京沈高速公路榛子鎮(zhèn)收費(fèi)區(qū)三條匝道，3個(gè)懸掛主墩113#墩和114#墩墩高9 m,115#墩墩高9.5 m，梁底下緣按折線變化，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12 m，底寬6.7 m（除0#塊部分加寬外），頂板厚度40 cm~50 cm折線變化，底板厚度40 cm~120 cm曲線變化，腹板厚度60 cm~100 cm折線變化，其中114#為固定墩，113#和115#2個(gè)活動(dòng)墩均安裝阻尼器，阻尼器下鋼板預(yù)埋墩頂,鋼板預(yù)埋中心距墩中心設(shè)計(jì)為1.77 m，上鋼板預(yù)埋梁底距墩水平距離設(shè)計(jì)為3.6454 m。

3 阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及安裝要求

3.1 阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

阻尼器主要是由連接件和各連接件之間的支撐彈性構(gòu)件幾部分組成（如圖1、圖2），連接件主要分兩部分：一部分預(yù)埋墩頂，一部分預(yù)埋梁底。連接件之間用支撐彈性構(gòu)件連接，`預(yù)埋墩頂和梁底的構(gòu)件由螺栓套筒和鋼板等組成。

圖1 阻尼器平面圖

圖2 阻尼器立面圖

本跨連續(xù)梁采用4 500 kN型號(hào)阻尼器，每個(gè)橋墩設(shè)置12個(gè)，其中墩頂和梁底各設(shè)置6個(gè)（3對(duì)），每個(gè)阻尼器預(yù)埋連接件部件及數(shù)量見表1，連接件外露部分按照《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝》第7套裝體系進(jìn)行。

表1 每個(gè)連接件工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

3.2 阻尼器安裝要求

阻尼器安裝主要是連接件的安裝，主要是連接件預(yù)埋件的預(yù)埋定位，安裝阻尼器應(yīng)保證銷孔之間長度距離符合設(shè)計(jì)要求，連接件安裝允許偏差順橋向誤差不大于+5 mm，橫橋向誤差不大于+5 mm，高程誤差不大于+10 mm，阻尼器連接件預(yù)埋鋼板的平整度0.5 mm/全平面，安裝時(shí)要考慮縱向預(yù)應(yīng)力鋼束、混凝土收縮、溫度等諸多外界環(huán)境影響銷軸間距離的變化，以保證偏差符合設(shè)計(jì)要求。

4 支座縱向預(yù)偏量的計(jì)算

支座縱向預(yù)偏量是指支座上鋼板縱向偏離理論中心線的位置，設(shè)△1為箱梁在預(yù)應(yīng)力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起的各支點(diǎn)處的位移量；△2為各支點(diǎn)由于實(shí)際合攏的溫度與計(jì)算合攏溫度支差引起的位移量，各支座處的縱向預(yù)偏量由-（△1+△2）求得，式中負(fù)號(hào)表示按計(jì)算所得的位移量反方向設(shè)置預(yù)偏量。

△1主要參考軟件計(jì)算如圖3白色字體標(biāo)注所示（如圖3）。

圖3 支座縱向預(yù)偏量的計(jì)算

△2為各支點(diǎn)由于實(shí)際合攏的溫度與設(shè)計(jì)合攏溫度支差引起的位移量,假設(shè)實(shí)際2010年8月20日合攏溫度24℃，設(shè)計(jì)合攏溫度一般按當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶞囟?6℃，

△2=（24-16）×100×0.01=8 mm（100是指活動(dòng)支座到固定支座的距離100 m）

支座縱向預(yù)偏量=-（△1+△2）=-38.314 mm

通過支座預(yù)偏量實(shí)際計(jì)算38.314 mm與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)38 mm基本相當(dāng)，可以認(rèn)為此模型假設(shè)計(jì)算可以利用。

5 阻尼器縱向預(yù)偏量的假設(shè)計(jì)算

阻尼器的預(yù)偏量主要是預(yù)埋梁底連接構(gòu)件的縱向偏移量，圖4中白色字體標(biāo)注所示節(jié)點(diǎn)號(hào)65和71分別是阻尼器連接構(gòu)件梁頂預(yù)埋的中心位置，距支座中心點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號(hào)68距離為3.64 m。

圖4 阻尼器縱向預(yù)偏量的假設(shè)計(jì)算

假設(shè)節(jié)點(diǎn)號(hào)65和71分別為多向活動(dòng)支座△1主要參考軟件計(jì)算如圖5中白色字體標(biāo)注所示

圖5 阻尼器參考軟件計(jì)算

節(jié)點(diǎn)號(hào)65的縱向預(yù)偏量△1=28.507 mm

2=（24-16）×96.36×0.01=7.7 mm（96.36是指活動(dòng)支座到固定支座的距離96.36 m）

節(jié)點(diǎn)號(hào)65縱向預(yù)偏量=-（△1+△2）=-36.207 mm

節(jié)點(diǎn)號(hào)71的縱向預(yù)偏量△1=32.1 mm

2=（24-16）×103.64×0.01=8.2912 mm（103.64是指活動(dòng)支座到固定支座的距離103.64 m）

節(jié)點(diǎn)號(hào)71縱向預(yù)偏量=-（△1+△2）=-40.3912 mm。

6 阻尼器豎向預(yù)偏量（拋高）的假設(shè)計(jì)算

阻尼器豎向預(yù)偏量（拋高）的假設(shè)計(jì)算見圖6。

圖6 阻尼器豎向預(yù)偏量（拋高）的假設(shè)計(jì)算

如圖6中白色字體標(biāo)注，預(yù)應(yīng)力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起節(jié)點(diǎn)號(hào)65豎向拋高量=0.575 mm；預(yù)應(yīng)力、二期恒載及混凝土收縮徐變作用下引起節(jié)點(diǎn)號(hào)71豎向拋高量=0.319 mm。

7 阻尼器橫向預(yù)偏量的假設(shè)計(jì)算

選取墩頂和跨中梁段，按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.3.9條，簡(jiǎn)化為支撐在主梁腹板中心線下緣的箱形框架計(jì)算。荷載包括：結(jié)構(gòu)自重、橋面系恒載、橫向預(yù)應(yīng)力、列車活載、動(dòng)力系數(shù)、人行道活載、溫度活載等。其中列車活載按ZK特種活載、考慮縱向、橫向分布寬度；動(dòng)力系數(shù)按1+μ=1+12/（30+L）計(jì)算，L為腹板中心距；溫度活載分日照和寒潮兩種情況考慮如圖7。

圖7 日照和寒潮兩種情況

由于112#墩到116#墩處在陡河2號(hào)特大橋直線地段，綜合考慮假設(shè)計(jì)算，由于結(jié)構(gòu)自重、橋面系恒載、橫向預(yù)應(yīng)力、列車活載、動(dòng)力系數(shù)、人行道活載基本在本橋上都是對(duì)稱設(shè)置的。對(duì)橫向預(yù)偏量影響基本不大，只有溫度活載對(duì)橫向預(yù)偏量有影響，而且溫度對(duì)本橋的橫向預(yù)偏量影響又與線路走向、日照時(shí)間和當(dāng)?shù)厝諝鉁氐戎T多因素的影響，橫向預(yù)偏量基本可以假設(shè)L=KθμTδs，其中δs是日照面積橋兩側(cè)的偏差；T是溫差；μ是溫差修正系數(shù)；θ是線路走向與日照方向的夾角；K是系數(shù)。

8 阻尼器梁底預(yù)埋連接構(gòu)件空間位置的確定

假設(shè)113#墩中心的中心坐標(biāo)（0 0 54.9536）114#墩向小里程113#墩為坐標(biāo)軸X的正方向，113#墩梁底阻尼器小里程節(jié)點(diǎn)71的連接件設(shè)計(jì)中心坐標(biāo)為（計(jì)算如圖8）：

Z=設(shè)計(jì)高程點(diǎn)-此點(diǎn)截面高度

113#墩梁底阻尼器小里程節(jié)點(diǎn)71的連接件施工中心坐標(biāo)為:

X=3.6454 m+縱向偏移量

=3.6454 m+0.040392 m=3.685792

Y=0;(此段為直線橋地段，橫橋向偏移量可以忽略不計(jì))

Z=偏移后高程點(diǎn)-此點(diǎn)截面高度+預(yù)應(yīng)力拋高+支架變形量=54.933295-7.978487+0.000319+0.008=46.96313 m。

圖8 預(yù)埋連接構(gòu)件空間位置的確定

9 阻尼器的施工安裝

9.1 阻尼器處模板改裝

9.1.1 墩模板流水槽處模板修改

中間一個(gè)連接件中的中間一個(gè)連接件螺栓套筒位置在墩流水凹槽處，因?yàn)檫B接件螺栓套筒外邊緣距墩平面中心直線距離為2.01 m,而預(yù)埋鋼板外邊緣距平面中心直線距離為2.1 m,，墩頂平面橫向1/2寬度為2.1 m,由于流水凹槽20 cm,凹槽距離墩平面中心直線距離1.9 m,所以流水槽要改移，改移不僅要考慮施工方面，而且要考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用，滿足設(shè)計(jì)流水要求，由于連接件螺栓套筒長度80 cm，經(jīng)過設(shè)計(jì)同意對(duì)墩頂以下1.8 m的流水槽進(jìn)行改移，同時(shí)把流水槽模板割除后再焊接一個(gè)平面板，焊接后對(duì)焊接板與原有的墩模板過度圓順，打磨平整圓滑驗(yàn)收合格后，才準(zhǔn)吊裝。

9.1.2 預(yù)埋鋼板梁底模板修改

由于非固定墩的支座預(yù)偏量的確實(shí)存在，預(yù)埋梁底的阻尼器連接件為了能夠精確定位，預(yù)埋件必須考慮預(yù)偏量，梁底的補(bǔ)齊平臺(tái)隨之也發(fā)生改移如圖9，使用全站儀對(duì)平移40.3912 mm后補(bǔ)齊平臺(tái)進(jìn)行放樣，然后開始模板改造，改造時(shí)注意底模板的整體穩(wěn)定和強(qiáng)度，同時(shí)在底模板支架上加鋼板支撐墊，在桿件支架加肋，改造后進(jìn)行底模預(yù)壓，支架底模下沉量滿足施工和設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行下道工序施工。

圖9 預(yù)埋鋼板梁底模板修改

9.2 阻尼器鋼筋綁扎和定位

阻尼器位于墩頂與梁連接重要特殊位置，按設(shè)計(jì)要求每個(gè)墩上阻尼器連接件需要綁扎安裝5.8 t鋼筋，墩帽鋼筋、梁底鋼筋、墊石鋼筋、梁底與墩頂臨時(shí)支座固結(jié)鋼筋和阻尼器鋼筋部分互相抵觸，為了增加連接件的抗拉抗拔，而且部分鋼筋需要從連接件螺栓套筒中穿入，所以施工必須注意鋼筋綁扎焊接順序。墩頂與阻尼器鋼筋綁扎步驟如下：①安裝梁底與墩臨時(shí)支座固結(jié)鋼筋；②定位阻尼器，固定阻尼器部分主要鋼筋和螺栓套筒中穿入鋼筋；③現(xiàn)場(chǎng)綁扎部分墩帽鋼筋主要框架；④安裝墩帽和阻尼器長度較長的、彎折較多的鋼筋，從下往上依次順序安裝；⑤當(dāng)鋼筋抵觸時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)阻尼器普通鋼筋；⑥鋼筋綁扎結(jié)束之前，要重新對(duì)阻尼器預(yù)埋鋼板的中心位置和平面尺寸重新復(fù)測(cè)，符合要求后，安裝保護(hù)層墊塊吊裝墩帽模板。梁底與阻尼器鋼筋綁扎步驟和墩帽基本相同，首先對(duì)連接件定位，先安裝不好穿插的長彎曲鋼筋，后安裝短易于穿插的鋼筋，當(dāng)鋼筋抵觸時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)阻尼器普通鋼筋，鋼筋綁扎結(jié)束之前，要重新對(duì)阻尼器預(yù)埋鋼板的中心位置和平面尺寸重新復(fù)測(cè)，符合要求進(jìn)行下道工序。

9.3 保證預(yù)埋件位置精確的措施

阻尼器連接件安裝時(shí)受到多種因素的干擾，特別是鋼筋綁扎過程，連接件在墩頂，沒有固定支點(diǎn)相連靠，為了減少干擾，施工采用了以下措施，防止預(yù)埋件位置產(chǎn)生較大的偏差。

（1）墩帽綁扎前使用ф48 cm鋼管搭設(shè)一個(gè)箱體框架,框架底部固定在墩身鋼筋上,連接件預(yù)埋鋼板放在鋼管頂部,鋼板四周用輔助鋼筋定位,定位前要保證鋼板頂面高程符合設(shè)計(jì)要求,然后再開始綁扎鋼筋。

（2）首先對(duì)固定阻尼器部分主要長彎折鋼筋和螺栓套筒中穿入鋼筋進(jìn)行安裝固定。

（3）為保證連接件的錨板水平，在連接件部位增加混凝土加臺(tái)，混凝土加臺(tái)與橋墩、梁體同時(shí)澆注。4在每道工序施工前對(duì)預(yù)埋件鋼板高程和平整度都需要檢測(cè)，不符合要求及時(shí)校正，復(fù)測(cè)合格后才準(zhǔn)進(jìn)行下道工序。

10 結(jié)束語

隨著橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，在特殊環(huán)境下，為了保證梁部結(jié)構(gòu)在地震力等特殊荷載下的安全可靠，在梁與墩之間設(shè)置防落梁、阻尼器等設(shè)施，特別是在大跨度連續(xù)梁施工安裝使用日益受到關(guān)注，也是以后大跨度橋梁設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，為了能保證阻尼器能夠精確定位，發(fā)揮應(yīng)有的功能，本文只對(duì)津秦客專陡河2號(hào)特大橋113#墩阻尼器的梁底預(yù)埋6個(gè)連接構(gòu)件中的一個(gè)（小里程中）進(jìn)行相應(yīng)模擬假設(shè)計(jì)算，而且計(jì)算假設(shè)方法單一，施工鋼筋、模板干擾因素較多，容易產(chǎn)生誤差 ，而今后對(duì)阻尼器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及材料選取都值得思考，為了使阻尼器在安裝誤差較大的情況下，能夠靠自身的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)和誤差補(bǔ)償，使之很好地發(fā)揮應(yīng)有的作用進(jìn)行探討和研究。

[1]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院提供的阻尼器連接件安裝圖《津秦橋通-49》.

[2]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院提供無碴軌道60+100+100+60預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(懸澆)《津秦橋通-13》.

[3]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》.

[4]榛子.鎮(zhèn)陡河2號(hào)特大橋（C）段《津秦客專施橋-11》.

[5]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB1002.3-2005）.

[6]《高速與客運(yùn)專線鐵路施工工藝手冊(cè)》.

[7]《MidasCivil 2006幫助手冊(cè)》.

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時(shí)間：2016-11-22