連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制

陳芳

【摘要】連續(xù)剛構(gòu)橋型數(shù)跨相連，跨中不設(shè)鉸或掛梁，行車舒適。并且主梁與橋墩固結(jié)，不設(shè)支座，因此具有T形剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn)。但其在施工中也會出現(xiàn)一些問題，為了確保橋梁的施工質(zhì)量、安全以及健康運(yùn)營，做好連續(xù)剛構(gòu)梁橋的施工監(jiān)控就顯得尤為重要。本文結(jié)合連續(xù)鋼構(gòu)橋施工特點(diǎn)，對常用的施工方法——懸臂施工進(jìn)行了研究，最后提出了施工過程中質(zhì)量控制方法，希望為類似橋梁的施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)橋； 懸臂施工； 施工監(jiān)控

前言

連續(xù)剛構(gòu)橋由于墩梁固結(jié)，主墩不設(shè)支座，順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度較大，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求。這種橋型尤其適用于大跨度、高橋墩的情況。高橋墩一般采用柔性薄壁墩，作用如同擺柱，利用它的柔性以適應(yīng)各種外力所引起的縱向位移。此外，橋墩柔性大，對梁的嵌固作用小，梁的受力情況接近于連續(xù)梁橋。目前，連續(xù)剛構(gòu)橋已成為我國大跨度橋梁的主導(dǎo)橋型之一。連續(xù)梁跨徑增大以后，大型支座的使用、維護(hù)和更換成為一個(gè)重要的問題，而且經(jīng)濟(jì)性也在下降。因此為了保橋梁在施工過程的質(zhì)量、避免短期的病害，加強(qiáng)橋梁施工控制是不可或缺的。

1.連續(xù)鋼構(gòu)橋施工特點(diǎn)分析

連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁一般采用變截面箱梁。從結(jié)構(gòu)適應(yīng)位移的角度看，連續(xù)剛構(gòu)體系利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)加力、混凝土收縮、徐變和溫度變化等引起的縱向位移，即把高墩視為一種可擺動的支承體系。連續(xù)剛構(gòu)橋，一聯(lián)內(nèi)無縫，改善了行車條件；梁、墩固結(jié)，不設(shè)支座，便于施工與養(yǎng)護(hù)；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。所以，連續(xù)剛構(gòu)保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。

連續(xù)剛構(gòu)橋施工的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面[1]：

1）梁墩固結(jié)有利于懸臂施工，且可以減少大型支座及其養(yǎng)護(hù)、維修和更換；

2）受力方面，上部結(jié)構(gòu)仍表現(xiàn)出連續(xù)梁特點(diǎn)，但必須計(jì)入由于橋墩受力及混凝土收縮、徐變和溫度變化引起的變形對上部結(jié)構(gòu)的影響；因橋墩具有一定柔度，與T形剛構(gòu)橋相比，其根部所受彎矩很小，而在墩梁結(jié)合處仍有剛架受力特點(diǎn)；

3）在構(gòu)造方面，主梁常采用變截面箱形梁，橋墩多采用矩形和箱形截面的柱式墩或雙薄壁墩；在橋梁兩端的伸縮裝置應(yīng)能適應(yīng)結(jié)構(gòu)縱向位移的需要，同時(shí)，橋臺處需設(shè)置控制水平位移的擋塊，以保證結(jié)構(gòu)的水平穩(wěn)定性。

2.連續(xù)鋼構(gòu)橋施工方法研究

對于連續(xù)剛構(gòu)來說，由于主梁與橋墩是固結(jié)的而沒有支座。其施工過程比連續(xù)梁更為簡單，懸臂法是其最常用的施工方法。當(dāng)施工方法采用懸臂澆筑方法施工時(shí)，施工前期的結(jié)構(gòu)為懸臂結(jié)構(gòu)，需通過體系轉(zhuǎn)換才能形成最終的連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)。對施工中存在體系轉(zhuǎn)換的橋梁，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工方法密不可分。結(jié)構(gòu)恒載作用下的內(nèi)力與變形計(jì)算應(yīng)根據(jù)施工工程進(jìn)行計(jì)算。

懸臂施工法，指梁部施工從橋中間墩處開始，按對稱方式逐步接長，懸出梁段直至合龍的施工方法。懸臂施工法的優(yōu)點(diǎn)是：施工支架和臨時(shí)設(shè)備少，施工時(shí)不影響橋下通航、通車，也不受季節(jié)、河道水位的影響，并能在大跨度橋上采用。

（1）懸臂施工的程序

懸臂方法施工的基本程序有兩步，一是形成T構(gòu)（指墩梁臨時(shí)固結(jié)組成的結(jié)構(gòu)立面形狀），二是各T構(gòu)及邊跨端部梁段之間的合龍。不過，由于跨數(shù)的不同及各T構(gòu)及邊跨端部梁段之間的合龍次序不同，懸臂施工的程序也不盡相同?，F(xiàn)以最簡單的三跨連續(xù)梁為例來說明懸臂施工的一般程序和相關(guān)事項(xiàng)。如圖1所示的三跨連續(xù)梁，在完成橋梁墩臺工作、懸臂施工開始前，還需要在B、C墩頂上先施工一合適長度的梁段，這一梁段包括 塊甚至 塊附近的梁段，其長度能基本滿足在梁頂布設(shè)掛籃或吊機(jī)的要求。通常，需在墩頂兩側(cè)設(shè)置托架來輔助該梁段的施工[2]。

圖1懸臂梁施工程序

（2）采用掛籃的懸臂澆筑法

懸臂澆筑法可采用掛籃、桁式吊等設(shè)備，最常用的是掛籃。掛籃是一個(gè)可移動的（鋼）支架，它為懸臂澆筑提供了架設(shè)模板、布置鋼筋、灌注混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力等的一個(gè)工作平臺。掛籃通常由承重梁、懸吊模板、錨固裝置、行走系統(tǒng)、張拉平臺等幾部分組成。承重梁是掛籃的主要構(gòu)件，可采用型鋼、實(shí)腹鋼梁、桁架梁等形式。它承受施工設(shè)備和新澆梁段混凝土的重量并將其傳遞到已完成的結(jié)構(gòu)上去。掛籃的形式較多，構(gòu)造各異。對掛籃的一般要求是，構(gòu)造簡單、使用方便、安全可靠、穩(wěn)定性好、承載力大、拆移靈活等。掛籃自身所用的材料重量與其所能承受的荷載重量之比，是衡量掛籃設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)。該比值越低，掛籃的使用效率越高，而施工荷載相對越小，一般該值在0.6左右。

3.連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制

3.1孔道摩阻控制

在大跨連續(xù)剛構(gòu)橋中，長預(yù)應(yīng)力束較多，孔道摩阻實(shí)際值和理論值的偏差將引起梁體內(nèi)有效預(yù)應(yīng)力的減小。為準(zhǔn)確掌握孔道內(nèi)實(shí)際摩阻及偏差系數(shù)，必須對孔道實(shí)際摩阻系數(shù)進(jìn)行實(shí)測，并根據(jù)實(shí)測結(jié)果對張拉控制應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整。

除對摩阻系數(shù)進(jìn)行實(shí)測、調(diào)整張拉控制應(yīng)力外，在每個(gè)節(jié)段混凝土施工過程中，應(yīng)在波紋管內(nèi)加設(shè)PVC管，以防在澆筑混凝土?xí)r波紋管發(fā)生變形，造成后期穿束困難、引起附加的摩擦力，增大孔道摩擦阻力。

節(jié)段接頭處波紋管的連接應(yīng)平順，波紋管坐標(biāo)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，并和鋼筋骨架綁扎牢固，避免波紋管出現(xiàn)折點(diǎn)、不平順現(xiàn)象，以減小可能的預(yù)應(yīng)力鋼束和波紋管的接觸。

3.2張拉時(shí)間控制

對于節(jié)段施工橋梁，每段施工時(shí)間會影響整個(gè)工期。以往設(shè)計(jì)只對張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度有明確要求，為盡快達(dá)到強(qiáng)度要求值，施工單位會在混凝土中加入早強(qiáng)劑，以提高混凝土的早期強(qiáng)度，但早期強(qiáng)度的增大對后期強(qiáng)度、彈性模量影響不大?；炷翉椥阅Ａ考皬埨瓡r(shí)齡期對結(jié)構(gòu)瞬時(shí)變形及后期徐變影響較大，應(yīng)在控制張拉混凝土強(qiáng)度同時(shí)，控制混凝土彈性模量及混凝土齡期。目前，在高速鐵路、部分高速公路橋梁設(shè)計(jì)文件中，都對張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度、彈性模量、齡期有具體要求，一般要求混凝土強(qiáng)度、彈性模量均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%、張拉齡期不少于5d，但在施工過程中施工單位為加快施工進(jìn)度，往往控制不嚴(yán)或只控制混凝土強(qiáng)度，給大跨剛構(gòu)或連續(xù)梁橋的后期下?lián)下裣码[患[3]。

3.3孔道壓漿質(zhì)量控制

實(shí)踐證明，有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的極限承載能力較無黏結(jié)混凝土極限承載能力高20%左右，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量將影響預(yù)應(yīng)力鋼束和混凝土的黏結(jié)力，同時(shí)影響后期預(yù)應(yīng)力鋼束的銹蝕。以往孔道壓漿存在很大隱患，多次現(xiàn)場壓漿孔道開孔表明：預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量非常差，孔道內(nèi)幾乎無水泥漿；現(xiàn)在橋梁結(jié)構(gòu)中正推行真空壓漿，但由于孔道密封性差或因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，現(xiàn)場在長束預(yù)應(yīng)力孔道中應(yīng)用的較少，如何更有效地控制孔道壓漿質(zhì)量仍是業(yè)界應(yīng)關(guān)注的問題之一。

3.4豎向預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋施工質(zhì)量控制

豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋一般采用高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋，設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的目的是提高箱梁的預(yù)剪力，減小主梁主拉應(yīng)力。在實(shí)際工程中。由于以下原因的影響，豎向預(yù)應(yīng)力體系很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求：①受梁高限制，豎向預(yù)應(yīng)力筋長度較短，張拉伸長量很小。如果螺母不能擰緊，高強(qiáng)粗鋼筋發(fā)生回縮，損失應(yīng)變較大，預(yù)應(yīng)力損失很大，不能保證豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)壓應(yīng)力；②豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋張拉后，往往采用從箱梁內(nèi)部壓漿、頂部出漿方式。在澆筑混凝土施工、拆除內(nèi)模過程中，常發(fā)生堵塞豎向預(yù)應(yīng)力孔道、損傷壓漿孔情況，影響壓漿效果，注漿質(zhì)量不易保證；③在長期運(yùn)營階段，車輛荷載對橋面不斷沖擊，若封錨質(zhì)量不好，可能會導(dǎo)致粗鋼筋錨頭逐漸松動，造成豎向預(yù)應(yīng)力完全失效。

為保證豎向高強(qiáng)鋼筋的張拉質(zhì)量，應(yīng)首先使施工單位重視控制豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、錨固的重要性。具體操作時(shí)可設(shè)置若干豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋錨下傳感器，檢驗(yàn)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、錨固后有效預(yù)應(yīng)力大小，根據(jù)實(shí)測有效預(yù)應(yīng)力大小，采取相應(yīng)施工控制措施。在張拉施工過程中，可采取分兩次張拉方法，即在第一次張拉完成后，進(jìn)行橋面鋪裝以前，再對所有豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行一次張拉：一方面可補(bǔ)足由于混凝土徐變、高強(qiáng)鋼筋松弛引發(fā)的預(yù)應(yīng)力損失；另一方面可對所有高強(qiáng)鋼筋張拉效果進(jìn)行一次檢驗(yàn)[4]。

3.5“T”構(gòu)頂開施工

連續(xù)剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是橋墩較高，一般采用薄壁結(jié)構(gòu)，墩梁固結(jié)，在二期恒載、混凝土徐變、溫差作用下，橋墩會發(fā)生水平位移，造成中跨跨中撓度增大。因此，不論采用哪種合龍順序，都可以在合龍前對“T”構(gòu)進(jìn)行頂開施工（圖2），即頂梁，頂梁的目的是在合龍前對“T”

施加水平頂力，使“T”構(gòu)中跨在合龍前產(chǎn)生和二期恒載、活載相反的轉(zhuǎn)角、水平位移、豎向位移，從而抵消部分由于混凝土徐變等引起的中跨下?lián)希{(diào)整成橋后結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形。頂梁施工一般采用頂裸梁，即所有模板均不密貼，所有鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道均留一端為自由端。頂梁施工采用大噸位張拉千斤頂，可采用四臺千斤頂，左右對稱布置在箱梁懸臂端腹板頂、底板上，分級施加到設(shè)計(jì)頂開力。頂開過程按張拉力和位移控制，并以頂開力控制為主。頂開過程中應(yīng)觀測懸臂端的豎向位移、水平位移變化及橋墩頂部水平位移變化。達(dá)到設(shè)計(jì)頂開力后，應(yīng)立即對兩相鄰懸臂端進(jìn)行臨時(shí)鎖定，即安裝合龍段臨時(shí)固結(jié)型鋼、張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，實(shí)現(xiàn)兩相鄰懸臂端的臨時(shí)固結(jié).然后澆筑合龍段混凝土；邊跨合龍時(shí)一般不再進(jìn)行頂開施工。

如2連續(xù)鋼構(gòu)頂開施工示意圖

4.結(jié)語

總的來說，造成連續(xù)剛構(gòu)橋跨主梁開裂問題的成因有：對預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失估計(jì)不足，導(dǎo)致梁體內(nèi)有效預(yù)應(yīng)力不足；施工過程質(zhì)量原因引起有效預(yù)應(yīng)力降低；施工過程中混凝土內(nèi)加入早強(qiáng)劑雖提高了混凝土的早期強(qiáng)度等，在施工過程中要加強(qiáng)這幾個(gè)方面的質(zhì)量控制。并且隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，智能控制系統(tǒng)的不斷完善，還應(yīng)在今后的施工中不斷引入現(xiàn)代控制理論，以提高橋梁結(jié)構(gòu)受力合理性以及橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]于明聰. 連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控分析研究[D].西安：長安大學(xué)；2012.

[2]焦臣，羅波等.連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂箱梁施工控制[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）2012，（12）：110-116

[3]黃建躍，王樹林等，大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工主梁變形監(jiān)測的必要性與方法[J].橋梁建設(shè).2013，（1）：48-51

[4]黃建躍，王樹林，劉成龍，等.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工主梁變形監(jiān)測的必要性與方法[J].橋梁建設(shè)，2013，（1）：48-51