1961 年,萊昂哈特博士在設計卡羅尼橋時,為了減少頂推時主梁的臨時內力,在該橋的施工過程中第一次采用了鋼導梁以及在96 m 跨的跨中設置臨時墩的辦法。臨時墩與導梁在混凝土連續(xù)梁橋的頂推施工中起到了良好的效果,自此以后,導梁與臨時墩成為頂推施工的標準設備 。
1.臨時墩的應用,增大了頂推法適用的跨度范圍,在連續(xù)梁橋的頂推施工過程中,由于支點處的負彎矩與跨度的平方成正比,故橋梁跨度的增大就會引起橋梁內力的極大增大。在箱梁的截面和預應力鋼束強度有限的情況下,為了使主梁在頂推施工過程中能夠承受如此大的內力,一個有效的方法是設置臨時墩 。臨時墩設置在橋梁兩個永久墩之間,將橋梁原先的一跨分開成了兩跨,使橋梁的跨度減小了。在頂推施工過程中,上部結構跨度的減小就會使得主梁的內力相應地減小。在橋梁頂推就位以后,通過對梁體相應位置的后期預應力鋼束的張拉,提高結構承受荷載的能力,再將臨時墩拆除。這樣,通過設置臨時墩,能夠有效地減小主梁在頂推施工過程中的內力,增大了頂推法適用的跨度范圍。
現以廣州珠江大橋西橋為例說明臨時墩的設置。珠江西橋跨徑組合為7 ×50 m,通過方案比選最后采用頂推法施工。擬采用以下兩種方法設置臨時墩: (1) 按一般的設計方案,僅在第一跨內設置一個臨時墩,臨時墩設置在距離第一個永久墩20 m 的位置,在頂推施工階段,橋梁的跨徑組合為20 + 30 + 6 ×50 m; (2) 在大橋每跨的跨中位置都設置一個臨時墩,全橋共設置7 個臨時墩,在頂推施工階段,橋梁的跨徑組合為14 ×25m。施工階段的內力包括頂推施工過程以及拆除導梁和拆除臨時墩過程。兩種情況下的主梁內力包絡圖如圖1所示。
從圖中可以看到,每跨都設置一個臨時墩,能夠有效地減少橋梁在頂推施工過程內力包絡圖的面積,從而就能夠減小為了頂推施工而需要增加配置的普通鋼筋和預應力鋼筋的數量,減小主梁的造價;但是,卻大大增加了臨時墩的工程量和造價,同時也不能充分發(fā)揮頂推施工法的優(yōu)點。因此在工程實際中一般只在第一跨內設置一個臨時墩。
2.臨時墩的應用,能夠使主梁在頂推的初始階段保持平衡而不會傾覆,如圖2 所示,在珠江大橋西橋的頂推施工方案中,在頂推第一梁段的時候,如果不設置臨時墩,則結構不能保持穩(wěn)定,會發(fā)生傾覆;而在第一跨內設置了一個臨時墩后,梁段的頂推施工就能夠順利地進行,而不會發(fā)生傾覆失穩(wěn)。同時,第一跨設置臨時墩后,能夠協助主梁前端導梁的安裝,不會使主梁前端產生過大的彎矩,避免了應力集中。
3.臨時墩的應用,能夠減少頂推施工過程中的梁體制造誤差,在橋梁的頂推施工中,最常見的梁體制造誤差是由新舊梁接縫處端立面的豎向轉角而引起的，見圖3。在橋梁頂推施工過程中,由于種種原因,在澆筑新的節(jié)段的混凝土的時候,實際的新舊梁接縫與理論的新舊梁接縫有可能會連續(xù)地存在著一個方向一致的偏角。這就使每一新制節(jié)段的上下緣長存在一個差值,如果橋梁的整個梁體分成幾段制造,則梁體上下緣總長之差將會累積成一個較大的值,其后果就是使梁體在豎直面內產生一個曲率。如果在梁體頂推就位后各墩頂的支座都按設計要求調平,這時由于梁體制造誤差所產生的曲率將會使梁體產生不可忽略二次內力。
