大跨徑剛構橋的施工技術及控制探究

楊文

摘 要：預應力混凝土剛構橋由于受力合理、施工簡便、行車方便、施工便利等特點而迅猛發(fā)展起來。預應力混凝土剛構橋在懸臂施工中，已建成的橋段在后期難以調節(jié)，為滿足橋梁的設計要求，在橋梁建設施工中需進行橋梁的施工控制工作。大跨徑的連續(xù)剛構橋在地形受限制的山區(qū)逐漸得到應用。該文對剛構橋的關鍵施工技術的總結，將為同類橋梁施工提供參考。

關鍵詞：連續(xù)剛構橋 大跨徑 施工技術 控制

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0050-02

1 預應力混凝土剛構橋發(fā)展歷程

預應力混凝土近年來在橋梁建設中的應用越來越廣泛，逐漸成為最重要的橋梁建設材料之一。早期的預應力混凝土橋梁多在20世紀中期修建完成，德國的胡爾姆斯橋的建成，是懸臂澆鑄法在預應力混凝土橋中應用的重要里程碑事件。在這一時期，形成了預應力混凝土的T型剛結構。然而早期的施工對溫度因素、混凝土受力變形等因素考慮不足，T型剛構體系雖確定，但并未得到大力發(fā)展。

預應力混凝土的剛構橋具有變形小、受力性能好、抗震能力強、行車舒適等優(yōu)點。隨著項推施工、逐孔架設等施工方法的發(fā)展，連續(xù)橋梁跨徑不斷增大。同時，跨徑的增大也逐漸暴露出巨型支座的設計、施工、養(yǎng)護等一系列問題來。連續(xù)的剛構橋綜合了T型剛構和連續(xù)橋梁的受力特點，保持連續(xù)橋的優(yōu)點，同時改善了鉸處易折線變形的缺陷。連續(xù)剛構橋不僅滿足施工需求，還為施工提供便利，因此，20世紀60年代后期連續(xù)剛構橋開始迅猛發(fā)展。

2 連續(xù)剛構橋發(fā)展的趨勢分析

現代階段的連續(xù)剛構橋逐步形成墩梁固結、柔性墩、連續(xù)梁體的剛構體系。大跨徑橋梁以跨徑在120～300 m范圍的橋梁居多。隨著橋梁材料的優(yōu)化以及施工技術水平的提升，未來的連續(xù)剛構橋在跨徑上將取得新的突破。耐久性好、且輕質高強的混凝土材料在橋梁建設中應用越來越廣。大跨徑橋梁采用高強輕質材料減輕上部結構重量也是實現跨徑增大的重要途徑。另外，在橋梁的設計中通過計算機技術進行仿真分析，施工中運用遙控技術與GPS來控制施工也將是未來橋梁發(fā)展的趨勢。連續(xù)剛構橋的長懸臂項板單箱截面和三向應力技術促進了連續(xù)橋梁向大跨徑的邁進歷程?，F代橋梁工程除了注重安全性、適用性外，對橋梁美學、環(huán)保、景觀設計等也同樣重視，以實現環(huán)境景觀與人文景觀的和諧呈現。

3 預應力混凝土的連續(xù)剛構橋特征分析

連續(xù)剛構橋是在T型剛構橋和連續(xù)橋梁的基礎上發(fā)展起來的結構體系。連續(xù)剛構體系分為全橋不設鉸、主跨在中部設鉸其余各跨不設鉸這兩種類型。目前所說的連續(xù)剛構體系多指全橋不設鉸這種，這類剛構體系平順度好、伸縮縫隙小、抗扭曲剛度大等特征，能更好地適應溫度、地震、潮濕、大風等外部環(huán)境變化。

首先，預應力混凝土的連續(xù)剛構橋的橋墩結構高度一般在40 m以上，材料多為鋼筋混凝土結構。為滿足大跨徑的受力要求，橋結構一般順橋抗彎曲的剛度、橫向抗扭曲的剛度都較大，橋墩設計為直立式的雙柱型，以改善受力。連續(xù)剛構橋跨度大，一般主跨徑超過100 m，墩梁無需臨時固結和支座體系轉換。連續(xù)剛構橋的主梁多采用掛籃懸澆的自架設工藝，多為箱型梁。

其次，預應力混凝土的連續(xù)剛構橋受到箱梁扭轉、空間預應力束、截面變形等因素影響，其受力特征相當復雜。橋墩的剛度、高度、結構形態(tài)等對梁體受力影響較大，橋墩高度的增加，降低橋墩對上部結構的嵌固，逐漸發(fā)揮出柔性橋墩的價值。

最后，通過數理分析，測算出大跨徑高墩連續(xù)剛構橋的橋高在50～55 m范圍內時，投資費用與公認低費用的50 m跨徑筒支橋持平。高墩大跨徑的連續(xù)剛構橋具有很好的經濟效益，發(fā)展前景廣闊。

4 懸臂的施工技術與控制

4.1 橋梁的懸臂施工技術

懸臂施工技術是從橋墩開始對稱地懸出接長，分多個梁段，逐段施工的方法。該方法適用于連續(xù)剛構、懸臂梁、斜拉橋、拱橋等上翼緣承受應力作用的橋梁結構，在跨徑為70～200 m的橋梁中應用最為廣泛。懸臂橋的經典施工場景如下：（1）橋址位于山崖峭壁，橋墩偏高，難以用腳手架進行施工；（2）立交橋，施工中不能中斷交通流量；（3）位于河流之上的橋梁，橋梁有船運需求或水流湍急；（4）有利于懸臂施工的橋梁上部結構。懸臂施工分為懸臂拼裝和懸臂澆筑兩種方式，其中懸臂澆筑更為常用。懸臂澆筑的起點是已完工的橋墩節(jié)段，通過在橋墩兩側設置掛籃，平衡向未施工橋段澆筑水泥混凝土材料，逐段施工的方法。

4.2 橋梁施工控制

4.2.1 橋梁施工控制的必要性

橋梁的施工控制是橋梁建設過程中保證橋梁質量的重要環(huán)節(jié)，連續(xù)剛構橋采用懸臂分段式的施工，各節(jié)段的懸伸經歷著張拉、澆筑、加載等多過程，收縮形變的影響很復雜。施工中材料的形變、實際結構和施工環(huán)境受力情況與設計時存在出入，以及存在的多種偶然因素都將對橋梁的安全性、適用性、行車條件、可靠性、外形等帶來不同的影響。尤其是施工的偏差難以在后續(xù)施工中得以修正，因此，必須在施工過程中，嚴格進行施工控制以保證橋梁建設的整體效益。橋梁的施工控制是橋梁安全性的重要保證。施工中發(fā)現實際值與預測值相差較大時，需停止施工、仔細排查原因，以防范施工事故的發(fā)生。施工控制將有效控制橋梁施工中的突發(fā)性事故的產生，有力保證施工的安全性。

4.2.2 橋梁施工控制的內容

首先，箱梁的線性控制是連續(xù)剛構橋的懸臂澆筑施工中重要的控制方面，在澆筑過程中動態(tài)控制各平面位置和各梁段的高度，使得平面位置、高度誤差滿足施工要求。另外還要對主橋墩的形變、施工荷載、施工誤差、張拉工藝校正、安放管道位置燈進行控制，使建橋后的標準高度盡可能接近之前的設計方案。

其次，橋梁結構實際的應力狀態(tài)與設計時不相符將嚴重危害橋梁結構，施工中還需加強監(jiān)控橋梁的結構應力。監(jiān)控應力可以校驗施工是否符合設計要求，校驗得出的實際施工與設計方案在各時間段的偏差，為同類橋梁建設提供參考。施工中的應力主要考慮如下幾種：混凝土的收縮應力、澆筑時水化熱的應力、溫度改變的應力、預應力產生的應力變動、施工設備產生的應力等。在對實際的應力進行判定時，應以實際測量的應力值為準，當實際應力值與設計值相差較大時，應深入分析原因，及時調整施工策略。

最后，橋梁的穩(wěn)定性是橋梁結構安全的重要組成部分，隨著橋梁跨徑的增加，橋墩高度的增長，結構的整體剛度與局部剛度都有所下降，穩(wěn)定性的問題逐漸凸顯。在外力增加到某一臨界值時，橋梁結構的穩(wěn)定性將被打破，結構迅速發(fā)生形變，橋梁結構也將隨之失去工作價值。橋梁需承受可能出現的負載以保持穩(wěn)定，避免橋梁事故的發(fā)生。目前多通過穩(wěn)定性分析，采用監(jiān)測方法和必要應對措施，預測各種可能的不利狀況，綜合評定橋梁結構的形變和應力情況，制止橋梁結構失穩(wěn)的出現。

目前，我國的橋梁施工控制理論及實踐研究還不充足，仍缺乏先進有效的監(jiān)控手段，對施工的控制要素研究的精度也較為欠缺。建立一套完善的橋梁組織管理系統(tǒng)和施工控制系統(tǒng)將是未來橋梁建設的重要目標與發(fā)展態(tài)勢。

參考文獻

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