基于橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的研究

祖小寧

(中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇無錫214028)

基于橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的研究

祖小寧

(中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇無錫214028)

文章先對大跨徑連續(xù)橋梁施工作一概述，接著分析橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施中的風險評估與應對策略，然后探討大跨徑連續(xù)橋施工技術的控制要點，分析大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在橋梁施工中的具體應用，最后通過工程實例分析，論述橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的優(yōu)勢，以供參考．

橋梁施工;大跨徑連續(xù)橋梁;施工技術

中國城市現代化的發(fā)展下，我國的橋梁建設也在不斷增加，而在橋梁施工建設中，又以大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的應用最為廣泛．在大跨徑連續(xù)橋梁施工項目不斷增加的形勢下，對橋梁施工的安全性、經濟性、可靠性、適用性等要求也越來越高．為能確保大跨徑連續(xù)橋梁施工技術能更好地應用，滿足橋梁施工的質量要求，深入分析大跨徑連續(xù)橋梁的施工特點，規(guī)避施工風險，規(guī)范施工流程，也是目前需注意的重點．

1 大跨徑連續(xù)橋梁施工概述

1.1連續(xù)橋梁的受力特點

大跨徑連續(xù)橋梁以連續(xù)剛構橋為主，是一種橋墩與梁體固結的結構體系，其是在連續(xù)梁基礎上發(fā)展起來的橋梁結構．連續(xù)剛構橋梁的主梁為連續(xù)梁體，梁體與橋墩直接固結，因此該橋梁的受力特點便也成了連續(xù)梁與T型剛構橋的綜合體現．就以高墩大跨徑連續(xù)鋼構橋梁為例，其受力特點主要體現在如下幾方面．

⑴優(yōu)點：梁體與橋墩直接固結，使橋梁上下部結構能夠共同承受作用，進而減小墩頂的負彎矩；施工中采用柔性墩，使橋梁可以承受較大的變化，確保了橋梁的安全性與可靠性；大跨徑連續(xù)鋼構橋梁的結構受力較為合理，因此在抗震性能、抗扭性能以及結構整體性方面也具有顯著的優(yōu)勢．

⑵缺點：大跨徑連續(xù)剛構橋屬于多次超靜定的結構體系，在溫度變化、混凝土收縮，墩臺不均勻沉降以及預應力作用下會引起附加內力，從而給結構的穩(wěn)定性帶來一定程度的影響．

1.2連續(xù)橋梁施工工藝

大跨徑連續(xù)橋梁施工技術主要采用的是懸臂施工法，主要是指在已落成的橋墩上，沿著相鄰兩個跨徑方向，對稱、平衡地逐漸段施工的方法．大跨徑連續(xù)橋梁懸臂施工法又可分為懸臂拼裝與懸臂澆筑兩種形式，其中，懸臂拼裝是指在橋墩兩側設置吊架，遵循“平衡”原則逐段向跨中懸臂拼裝混凝土梁體預制件，逐段施加預應力的施工措施；而懸臂澆筑主要是指在橋墩兩側設置工作平臺，同樣平衡地逐段朝跨中懸臂澆筑混凝土梁體，逐段施加預應力的施工措施，大跨度連續(xù)懸臂澆筑施工流程如圖1所示．

圖1 大跨度連續(xù)懸臂澆筑施工流程示意圖

1.3連續(xù)橋梁施工技術特點

從目前我國大跨徑連續(xù)橋梁施工現狀來看，該施工技術的特點主要體現在基礎施工、索塔施工、上部結構施工三個方面．

（1）基礎施工．基礎施工主要指地下連續(xù)墻、深水承臺、大型沉井施工．地下連續(xù)墻施工作為大跨徑橋梁建設的基礎，施工工序比較繁多和復雜，主要工序包括混凝土澆筑、鉆孔成槽與接頭工程，地下連續(xù)墻施工可起到防振動、防噪音、防滲、防磨的作用；深水承臺施工需充分考慮到水壓與水流對孔樁影響，承臺施工有鋼套箱與鋼吊箱兩種；大型沉井施工有清基封頂、基礎處理、接高與下沉等流程，在實際施工中，需做好定位與測量工作，以保證沉井施工安全性與穩(wěn)定性[1]．

（2）索塔施工．大跨徑連續(xù)橋梁施工中的索塔施工技術，分為鋼索塔施工與泥土索塔施工兩種．鋼索塔施工時，應根據實際情況合理選擇塔吊，鋼索吊所需鋼材料多是在材料加工廠加工完成后，送至施工現場使用；泥土索塔施工時需要配備塔吊與電梯，以增強塔柱的承受能力，提升索塔的安全系數．

（3）上部結構施工．橋梁上部結構分為斜拉橋拉索與梁段，斜拉橋拉索屬于承受牽引力的主要支撐點，多采用張位或梁段牽引的方式進行施工；而橋梁段可供應用的澆筑方式多多，如頂推施工法、逐孔施工法、懸臂施工法等，但在大跨徑連續(xù)橋梁施工中，主要采用的還是懸臂施工法．

2 橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工中的風險評估

2.1風險的概念

基于工程項目施工建設的角度分析，風險與將來的施工活動及事件有關，與變化相關，是費用、損失或與損失有關的不確定性．施工風險是普遍客觀存在的，也是不為人知、不確定的，風險可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，一旦發(fā)生，將會給工程或人員帶來損失、造成安全事故．針對橋梁施工而言，在整個工程項目全壽命過程中，自然災害與各種意外事故的發(fā)生而造成的財產損失、人身傷亡及其他經濟損失，均可稱之為施工風險．

2.2橋梁施工階段風險特點

橋梁工程通常具有施工工期長、建設工序多、規(guī)模大、結構設計復雜、施工環(huán)境復雜、營動期承重大、期限長等特點，因此發(fā)生風險的概率也極大．且橋梁工程除了具有風險的多樣性、客觀性、規(guī)律性、影響全局性等特點外，還存在其自身獨有的風險特點．

2.3橋梁施工中風險識別

（1）風險分類．橋梁施工階段的可根據風險的發(fā)生源分為人為風險與自然風險兩類，人為風險包括技術風險、行為風險、經濟風險、組織風險、政治風險、設計風險等；自然風險包括洪水、滑波、地震、泥石流、惡劣天氣等自然災害造成的風險．

（2）風險識別原則．對于橋梁施或階段所發(fā)生的各類風險，應該遵循“科學性、側重性、系統性、綜合性”的原則進行識別與分析．

（3）風險識別依據．由于橋梁施工項目比較復雜，為確保風險誤別的準確性，識別風險時應該有科學的依據作為參照．例如，以風險的分類為前提，以橋梁工程概況、管理計劃、風險歷史資料為衡量標準，以風險管理計劃為指導文件，通過充分的依據，為風險的正確識別打好基礎．

（4）風險識別方法．在橋梁施工階段風險識別中，最常見的風險識別方法有經驗數據法、頭腦風暴法、核對表法、情景分析法、專家調查法等，根據實際情況合理選擇識別方法[2]．

2.4橋梁施工風險識別的意義

對橋梁施工中存在的風險進行識別與分析，其意義主要體現在兩點：其一，保障安全．采用專業(yè)的知識盡早識別風險、衡量分險，能進一步解決施工單位的施工技術問題，降低風險，減少和預防各類施工事故的發(fā)生，最大限度地規(guī)避人身傷害和環(huán)境破壞，提高施工安全；其二，提高經濟效益．在施工過程中對風險因素及時識別與評價，可使廣大施工人員充分認識到風險因素的存在及其危害，根據識別、評估結果找出消減風險的措施對策，不斷優(yōu)化施工技術，規(guī)避施工質量問題，大幅減少用于處理事故的開支，提高橋梁施工的經濟效益．

3 橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋施工技術控制要點

基于橋梁施工中大量風險的存在，做好風險識別工作十分重要，通過對橋梁施工風險的識別、評估，才能深入了解到大跨徑連續(xù)橋施工技術存在的不足之處，進而在施工過程中采取切實、有效、合理的措施加強控制與優(yōu)化．

3.1應力控制措施

橋梁應力包括溫度應力、收縮應力、混凝土徐變、結構預加應力、施工荷載應力等等．橋梁應力控制主要是指對橋梁結構在施工過程中以及成橋后受力情況的控制，使結構能夠達到設計標準．在實際施工中，多是采取橋梁結構的幾個斷面作為控制截面，進行應力控制．一是利用預埋應力應變測試元件，對結構實際應力進行測試，充分了解橋梁結構的實際應力情況；二是若發(fā)現橋梁結構實際應力與理論計算值之間存在較大偏差，則需馬上明確偏差原因，并采取有效措施及時調整，將兩者間偏差控制在允許范圍內[3]．

3.2穩(wěn)定控制措施

從目前形勢來看，我國大跨徑連續(xù)橋梁建設越來越多，同時橋梁的跨徑也越來越多，這導致荷載所引起的橋梁失穩(wěn)問題也日益嚴重．而橋梁結構的穩(wěn)定性是否良好，直接影響著橋梁施工質量及后期使用的安全性，因此，做好穩(wěn)定控制工作也十分重要．在施工過程中對結構的實際剛度、臨時永久支撐情況、變形情況、結構應力等資料收集整理，然后利用穩(wěn)定分析計算（穩(wěn)定安全系數），對橋梁結構的穩(wěn)定性進行評估，根據評估結果采取針對性措施進行控制．

3.3線形控制措施

橋梁工程施工過程中，最常見的施工質量風險便是橋梁撓曲變形．從施工實際情況來看，很多因素都有可能造成橋梁撓曲變形．由于這些因素作用，導致橋梁結構在原來的位置上發(fā)生一定程度的偏離，使橋梁無法正常合攏，或是在成橋之后永久線性無法滿足設計要求．基于橋梁撓曲變形問題，在大跨徑連續(xù)橋梁施工中加強線形控制尤為重要．首先，嚴格遵循大跨徑連續(xù)橋梁施工的控制標準：施工-量測-識別-修正-預告-施工；其次，在循環(huán)的施工控制過程中，特別注意對主梁標高與應力的控制，可通過數據采集系統、資料分析仿真模擬系統，將數據資料進行分析處理，確定下一個施工階段的參數；再次，采用精密水準儀器測系統、全站儀量測系統、線形監(jiān)理論計算及校核計算軟件等，建立橋梁線形監(jiān)控系統．通過監(jiān)測系統，結合優(yōu)化算法，對施工中的線形施工誤差進行調整[4]．

3.4安全控制措施

在橋梁施工過程中，由于各種風險因素的存在，給施工安全帶來嚴重影響，再加上我國安全生產管理和職工安全教育相對滯后，導致橋梁工程安全事故時有發(fā)生．為保證橋梁施工安全與質量，防范安全事故的發(fā)生，在施工全過程中，必須加強安全控制．在大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的實際應用，需結合《安全條例》、《安全生產法》等相關安全施工的規(guī)章制度，對每一工序進行安全控制，以此來提高橋梁工程項目施工的安全控制水平，減少安全事故對社會造成的影響．

4 大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在橋梁施工中的應用

4.1大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在懸索橋施工中的應用

懸索橋的構造方式發(fā)明于19世紀初，現在已有許多橋梁使用這種結構方式，其也是大跨徑橋梁的主要形式，懸索橋平面及立面示意圖如圖2所示．

圖2 懸索橋平面及立面示意簡圖

而大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在懸索橋施工中的應用流程主要如下幾點：⑴吊裝．首先，吊裝嚴格遵循正確、規(guī)范的順序進行，通常情況是從跨的中心點朝兩邊進行；其次，吊裝過程中，實時觀察索塔的移位現象，并根據塔頂的實際位移量與設計要求對索鞍偏移量進行合理調整；再次，合龍段安裝時需做好前期準備，保證合龍段長度適宜[5]．⑵錨道面架設．錨道面架設時，先觀察索塔兩側的水平力，確保水平力滿足設計要求后，進行邊跨與中跨錨道面的架設．⑶索力調整．索力的調整應該符合設計數據要求，嚴格按照相關裝置測得的數據進行調整．⑷錨錠大體積混凝土．錨錠大體積混凝土時，注意對溫度控制，防止混凝土發(fā)生變形、形象的現象．

在混凝土方面，需要嚴格控制其配合比．一般而言，每立方米混凝土中，需要513 kg水泥、689 kg砂子、1 124 kg碎石、1 547 kg水以及8.2 kg緩凝高效型減水劑．采取這樣的配比方案有助于提升混凝土整體茲密性，使之水灰比等到有效控制，以防箱梁位置出現收縮裂縫．而在澆筑混凝土時，腹板位置的左右高差不得超過1.5 m，上層與下層之間的澆筑距離控制在1.5 m以上為最佳，且混凝土的分層厚度應該控制在30 m至40 m之間，保證澆筑程序的連續(xù)性以及有效性．

4.2大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在斜拉橋施工中的應用

斜拉橋又稱作斜張橋，是一種比較特殊的橋梁結構，該橋梁是將主梁許多拉索直接拉在橋塔上，由主梁、索塔、斜拉索三大部分所組成，也是一種拉索代替支墩的大跨徑多跨彈性支承連續(xù)橋梁．由于斜拉橋斜拉索承受的牽引力較大，在實際施工中，需采用張拉與梁段牽引工藝，以滿足其受力要求．同時還需注意在施工中，要保證斜拉索的鋼絲不要扭轉，才能保證索長，促進施工質量．進行施工設計時，可優(yōu)先選擇橋面吊機一體化與梁端牽引導向裝置設計，以便能有效減輕懸臂前端載荷，保證斜拉索的彎曲半徑．除此以外，基于斜拉橋來說，還需嚴格控制其主梁誤差．在對主梁進行懸澆施工時，軸線偏位的誤差應當控制在-10至10之間，合龍高差的誤差應當控制在-30至30之間，線形的誤差應當控制在-40至40之間，撓度的誤差應當控制在-20至20之間．而在對主梁進行懸拼時，軸線偏位的誤差應當控制在-10至10之間，拼接高程的誤差應當控制在-10至10之間，而合龍高差的誤差應當控制在-30至30之間，詳見表1．

表1 斜拉橋施工中的主梁誤差

4.3大跨徑連續(xù)橋梁施工技術在拱橋施工中的應用

拱橋施工是目前比較成熟的一種施工技術，同時其也是大跨徑橋梁施工中十分重要的一種．橋梁施工中，拱橋的施工內容包括繩索吊裝施工、鋼管拱肋安裝等．采用繩索吊裝施工時，要在施工中預制拱肋，同時檢查所預制拱肋強度，保證后期的吊裝、擱置、懸掛、安裝等工序順利；采用鋼管拱助安裝施工時，鋼管拱肋可選擇的安裝方法諸多，例如少支架吊裝法、無支架吊裝法、斜拉扣索拼法等．在成拱過程中，最好采用橫向連接系進行安裝，若未安裝連接系，則必須要保證節(jié)段的完整性[6]．

5 橋梁工程實例分析

5.1工程概況

本次研究活動以湖北鄂東長江公路大橋為主要對象，該大橋工程位于長江湖北黃石水道上游，屬于交通部重點工程，也是湖北省公路主骨架的重要組成部分．該橋于2006年8月18日正式啟動建設，于2010年9月28日已經全面建成通車．該大橋工程的主橋采用橋跨布置為3×67.5＋72.5＋926＋72.5＋3×67.5的九跨連續(xù)半漂浮雙塔混合梁斜拉橋，主橋長約1 476 m，邊跨設置有1個過渡墩與3個輔助墩．橋梁橋面全寬36 m，屬于雙向六車道，設有2%雙向橫坡．

5.2施工設計方案

（1）該橋梁工程中，主梁中跨采用PK斷面鋼箱梁，邊跨采用混凝土PK箱梁，斜拉索采用平行鋼絲斜拉索，主跨鋼混結合梁段采用整體節(jié)段吊裝，其余梁段采用懸臂拼裝，邊跨混凝土梁采用支架現澆施工．索塔選擇“鳳翎”式結構，包括上塔柱及上中塔柱連接段、中塔柱及中下塔柱連接段、下橫梁與下塔柱．索塔施工采用C50混凝土，上塔柱索塔錨固區(qū)內設置鋼錨箱，屬于鋼－砼組合結構，上中塔柱連接段與下橫梁屬于預應力混凝土結構，中下塔柱屬于普通鋼筋混凝土結構．在主梁的索塔下橫梁處、過渡墩處以及輔助墩處均設有豎向支座，包括限位支座、抗風支座、擋塊等，根據實際要求合理設置，以便能起到施工時臨時縱向約束與成橋階段限位作用．

（2）對該橋梁工程的特點分析可見，其具有橋面寬度大，邊中跨施工方法差異大，主梁結構跨度大、變形大、剛度小等特點．在實際施工中，必須充分注意到工程的施工特點以及相關風險，并采取有效的技術措施進行處理優(yōu)化，以保證大跨徑連續(xù)橋梁施工技術的應用效果．

5.3橋梁有限元仿真模擬

基于湖北鄂東長江公路大橋的特點，建立于設計所確定的施工方案基礎上，進行橋梁有限元仿真模擬．靜力分析計算采用空間桿系結構分析理論，主梁應用單梁式“脊骨梁”進行離散，同時充分考慮到幾何非線性效應，利用恩斯特系數修正性模量分析斜拉索的垂度效應．在標準仿真模型建立的基礎上，根據實際施工過程中所發(fā)生的臨時荷載信息，對仿真模型進行更新，便可完成計算．通過計算結果可見，該橋梁施工中大踴徑連續(xù)橋梁施工技術的應用比較可行與合理，各項細節(jié)工序處理均比較靈活．但即便如此，由于工程工期長、施工內容復雜等特點，仍有部分施工工序不合理，可幸在施工各階段負責人員已及時采取對策進行管理與優(yōu)化，以此來促進工程施工的質量．

如上所述，大跨徑連續(xù)橋梁施工技術具有技術性、協調性、時間性等特點，在橋梁施工設計中占有絕對的優(yōu)勢．從目前應用情況來看，大跨徑連續(xù)橋梁施工技術對促進我國現代橋梁施工建設發(fā)展起到了積極作用．相信隨著科技的不斷發(fā)展，大跨徑連續(xù)橋梁施工技術也會不斷改進與完善，最終提高橋梁施工質量，為實現橋梁效益最大化打好基礎．

[1]張淳欽.淺析大跨徑連續(xù)鋼結構橋梁施工質量控制[J].商品與質量,建筑與發(fā)展,2013,12(12):99-100.

[2]梁朝暉,袁少飛,等.鄄城黃河公路特大橋波形鋼腹板PC結合梁施工技術[J].橋梁建設,2010,26(26):1-4.

[3]萬建平.大跨徑預應力混凝土連續(xù)剛構橋懸澆施工技術[J].中外建筑,2013,9(9):106-107.

[4]馮浩銳.先簡支后結構連續(xù)橋梁施工技術[J].交通世界,2014, 7(7):194-195.

[5]王書濤.大跨徑連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術研究[J].公路,2013, 8(8):99-101.

[6]劉軍.淺析大跨徑連續(xù)鋼結構橋梁施工質量控制[J].城市建設理論研究(電子版),2013(26).

(責任編校：陳智全)

Construction Technology Research based on the Bridge Construction of Large Span Continuous Bridge

ZU Xiao-ning
(The 6th CO.,Ltd,China Rail Way 19th Bureau Group.,Wuxi,Jiangsu 214028,China)

This paper first makes an outline of long-span continuous bridge construction,then it conducts the analysis of bridge construction with large span continuous Bridges the risk assessment and strategy,and then it discusses the control points of long-span continuous bridge construction technology,analysis of long-span continuous bridge construction technology in the application of bridge construction,and finally by analyzing engineering examples,this paper briefs the advantage of large span continuous bridge construction technique for reference only.

bridge construction;long-span continuous bridges;construction technology

O213.1

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.01.012

1672–7304(2015)01–0046–05

2015-02-20

祖小寧(1981-)，男，吉林松原人，本科，主要從事橋梁施工研究.