連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探討

摘要：我國的橋梁工程項目與日俱增，橋梁作為社會生活中不可或缺的基礎(chǔ)交通設(shè)施，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣對人民的生命財產(chǎn)安全具有直接影響。對于連續(xù)梁拱組合橋梁的施工來說，其上部結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)尤為關(guān)鍵，若施工技術(shù)不合理，將會對整個橋梁造成嚴(yán)重的安全質(zhì)量隱患。文章針對連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探究和討論。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁拱組合橋梁；上部結(jié)構(gòu)；施工關(guān)鍵技術(shù)；橋梁工程；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U455 文章編號：1009-2374（2016）13-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.053

近年來，我國城市建設(shè)的步伐顯著加快，城市各項基礎(chǔ)設(shè)施也逐漸趨于完善，橋梁在城市建設(shè)與發(fā)展中占據(jù)重要地位。隨著城市人口的增加，交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，每年發(fā)生的交通事故不計其數(shù)，為了改善這一狀況，越來越多的城市開始擴(kuò)大橋梁興建的規(guī)模，并廣泛修建梁拱組合式橋梁，該類型的橋梁具有普通拱式橋梁和梁式橋梁的優(yōu)點，對軟土地基產(chǎn)生的不良影響較小，但該類型橋梁的施工技術(shù)也相對復(fù)雜，要求施工人員必須具備專業(yè)知識與技能，全面掌握連續(xù)梁拱式橋梁上部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)，從而確保橋梁質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1 連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中存在的問題

目前，我國的橋梁結(jié)構(gòu)類型多種多樣，不同類型的橋梁在施工技術(shù)工藝方面也有很大差異，因此，施工者必須根據(jù)橋梁的實際情況，采取恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)與工藝。此外，每一種橋梁在不同的施工階段和部位采取的施工方法也大有不同，這是由于各施工階段產(chǎn)生的內(nèi)力是不同的，要保證施工方法運(yùn)用得當(dāng)首先就必須研究橋梁施工過程中的變形與內(nèi)力之間的關(guān)系。對于連續(xù)梁拱組合橋梁來說，由于其跨度較大，施工過程中運(yùn)用的機(jī)器設(shè)備的操作也相對復(fù)雜，再加上材料重量的影響，很容易在施工過程中遇到困難。一般情況下，連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中存在的問題主要有以下五個方面：

1.1 受力不合理

與其他類型的橋梁相比，連續(xù)梁拱組合橋梁的跨度往往比較大，在其上部結(jié)構(gòu)的施工中，主拱和主梁受內(nèi)力的影響較大，產(chǎn)生變形變化的可能性也較高，若在施工過程中出現(xiàn)橋梁主體結(jié)構(gòu)受力不合理的情況，必定會對橋梁造成損害，有時甚至?xí)?dǎo)致巨大的安全事故發(fā)生，造成無法估量的損失。

1.2 溫度等環(huán)境因素的不良影響

連續(xù)梁拱組合橋梁比單一型結(jié)構(gòu)的橋梁施工更加復(fù)雜，對技術(shù)的要求也更高，再加上其施工周期一般較長，施工中諸多環(huán)節(jié)都需要用到混凝土材料，且混凝土澆筑的面積較大。眾所周知，混凝土材料本身受周圍環(huán)境因素的影響較明顯，包括周圍環(huán)境的溫度、濕度等，一旦施工場地出現(xiàn)較大的溫差，而相關(guān)人員又沒有做好混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)工作時，就很可能導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度發(fā)生變化，最終影響到施工效果。

1.3 橋梁的不對稱施工

該類型橋梁在施工過程中往往會用到懸臂對稱的施工方法，基于橋梁結(jié)構(gòu)的特點，在運(yùn)用懸臂對稱施工法的時候，必須保證主梁與其對稱梁的長度相等。然而，由于各對稱梁的質(zhì)量并不完全相同，再加上橋梁本身具有較大的跨度，很容易造成橋梁上部結(jié)構(gòu)施工的不對稱，這種不對稱施工會造成橋梁中墩的內(nèi)力發(fā)生明顯變化，情況嚴(yán)重時還很可能導(dǎo)致橋梁變形坍塌。

1.4 主拱結(jié)構(gòu)破壞

連續(xù)梁拱組合橋梁上部為主拱結(jié)構(gòu)，主拱結(jié)構(gòu)的架設(shè)一般采用支架法進(jìn)行操作，一些施工人員由于專業(yè)素質(zhì)偏低，直接將支架設(shè)置在主梁結(jié)構(gòu)上，對主梁結(jié)構(gòu)造成不良影響。此外，在架設(shè)過程中，支架支座的沉降和變形也會對上部主拱結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其受力增大，一旦主拱結(jié)構(gòu)受力超出一定限制，就會造成橋梁主體結(jié)構(gòu)發(fā)生難以彌補(bǔ)的毀壞。

1.5 吊桿張拉不科學(xué)

在連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中通常需要運(yùn)用到吊桿張拉法，該技術(shù)方法的施工對施工人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高，要求施工人員必須正確把握拉力的大小以及張拉的程序。然而，在實際施工中，往往會在這兩方面出現(xiàn)問題，吊桿力度變化幅度過大，導(dǎo)致橋梁受力不合理，橋面線形發(fā)生變化，有時甚至?xí)?dǎo)致主梁結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞。

2 連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 上部結(jié)構(gòu)主梁施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1.1 上部結(jié)構(gòu)主梁施工技術(shù)。在對主梁進(jìn)行施工的過程中，應(yīng)遵循“先梁后拱”的施工程序，也就是說，施工人員應(yīng)當(dāng)首先完成連續(xù)梁的施工，然后在梁上架設(shè)拱肋支架，并在支架上安裝橫撐和斜撐，通過泵管輸送混凝土，按照設(shè)計要求澆筑混凝土，直到混凝土的強(qiáng)度以及彈性模量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之后，方可進(jìn)行安裝吊桿和張拉吊桿的工作，最后再拆除臨時搭設(shè)的支架，從而完成梁拱組合結(jié)構(gòu)的施工。在施工過程中，施工人員應(yīng)注意對各個關(guān)鍵數(shù)值的把握，正常情況下，邊支座中心與梁端的距離應(yīng)為0.8m左右，中支點處梁的高度應(yīng)為8m左右，各吊桿處應(yīng)當(dāng)設(shè)置15道橫隔墻，隔墻的厚度應(yīng)為0.35m。

2.1.2 支架預(yù)設(shè)。當(dāng)完成支架拼裝的工作后，應(yīng)當(dāng)對支架進(jìn)行加載預(yù)壓，該過程應(yīng)當(dāng)以模板、混凝土的自重以及相關(guān)機(jī)器設(shè)備的自重作為依據(jù)，盡量減少支架和地基的非彈性變形對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，遇到地基情況過差時，應(yīng)當(dāng)首先對地基進(jìn)行加固處理，以滿足施工對地基的強(qiáng)度要求。此外，還應(yīng)當(dāng)對支架的安全性進(jìn)行深入檢測，以防止出現(xiàn)支架變形造成主梁裂縫、坍塌的情況。

2.1.3 普通構(gòu)造鋼筋的設(shè)置。在實際施工過程中，由于預(yù)應(yīng)力箱梁的體積較大，承受自身重量以及外界荷載也比較大，若采用表面光滑的鋼筋，其與混凝土的貼合度偏低且直徑較小，很容易受到水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的不良影響，進(jìn)而造成梁體混凝土出現(xiàn)裂縫，因此設(shè)計人員應(yīng)采用表面有螺紋的鋼筋，并加大鋼筋的直徑，提高其抗拉能力，從而降低鋼筋出現(xiàn)裂紋的幾率。

2.2 上部結(jié)構(gòu)主拱施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.2.1 上部結(jié)構(gòu)主拱肋架設(shè)方法。在進(jìn)行主拱肋的搭設(shè)時，應(yīng)采用支架施工法，一般來說，在澆筑混凝土拱肋之時，應(yīng)當(dāng)采用滿堂支架法進(jìn)行施工，首先在支架上按照一定的設(shè)計要求搭設(shè)模板，然后進(jìn)行混凝土的澆筑工作，若拱肋屬于預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)采用少支架施工法或者滿堂支架局部加密的施工方法，通常情況下，支架法的施工應(yīng)注意消除地基的沉降和支架的非彈性變形，設(shè)計人員應(yīng)科學(xué)計算拱肋的預(yù)拱度值，并在支架上方安裝千斤頂用于調(diào)整拱肋的垂直高度及水平寬度，支架法施工的主要優(yōu)點在于對設(shè)備的要求不高，且能夠?qū)袄呔€形進(jìn)行靈活調(diào)整。主拱肋的具體架設(shè)方法如圖1所示：

2.2.2 支架合理落架方式。連續(xù)梁拱組合橋梁的拱肋支架一般是直接搭設(shè)在主梁結(jié)構(gòu)上，在該環(huán)節(jié)的施工中應(yīng)尤其注意支架的落架方式，當(dāng)支架未落架時，拱肋不承擔(dān)荷載，在落架的過程中，拱肋將依靠自身剛度逐漸承擔(dān)荷載，支架落架的安全性和穩(wěn)定性與鋼管拱肋的焊接質(zhì)量息息相關(guān)，若焊接不緊密，支架落架的穩(wěn)定性自然就會下降，在支架落架的同時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實時監(jiān)控與測量，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時停止操作。施工人員必須保證橋梁支架在卸落過程中受力均勻，采用對稱卸載的方法，在橫橋向和縱橋向兩個方向上分別進(jìn)行卸落，具體落架過程如下：首先，應(yīng)卸落拱頂部的支架，卸落量應(yīng)為1cm；其次，應(yīng)按照從大到小的順序分別卸落第四片、第三片、第二片和第一片吊裝拱肋末端支架，卸落量均為0.5cm；再次，應(yīng)卸落拱肋底部的支架，卸落量應(yīng)為0.3cm；最后，應(yīng)按照上述步驟重復(fù)進(jìn)行支架的卸落，直到支架完全落架?，F(xiàn)場監(jiān)測人員應(yīng)當(dāng)在每一次支架卸落作業(yè)時記錄拱肋的變形量，以保證支架卸落的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 上部結(jié)構(gòu)吊桿施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.3.1 吊桿張拉力有限元模型的建立。在進(jìn)行吊桿施工之前，首先必須建立一個科學(xué)合理的吊桿張拉力有限元模型，設(shè)計人員應(yīng)采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS或者CIVLI建立有限元模型，然后進(jìn)行相關(guān)的計算，拱肋應(yīng)采用梁單元或折算剛度進(jìn)行模擬，吊桿則應(yīng)當(dāng)采用桁架單元進(jìn)行模擬。

2.3.2 吊桿張拉次序的優(yōu)化。在實際張拉吊桿的過程中，若要做到一次張拉到位，必然會產(chǎn)生較大的初始張拉力，對橋梁整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的內(nèi)力，很容易造成橋梁發(fā)生變形損害。因此施工人員應(yīng)采取優(yōu)化吊桿張拉次序的方法，最大限度減小吊桿的初始張拉力，從而減小對橋梁的不利影響，將初始張拉力進(jìn)行均勻分配，避免出現(xiàn)過大的內(nèi)力，這樣才能保證橋梁保持最佳的線形。實際施工中，若假定目標(biāo)張力為10，根據(jù)三種不同的張拉次序進(jìn)行初始張拉力的分配，具體張拉次序如表1所示：

2.3.3 吊桿張拉力的優(yōu)化。要保證連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)吊桿的施工質(zhì)量，首先必須優(yōu)化吊桿張拉力。在對吊桿進(jìn)行張拉時應(yīng)采用對稱張拉的方法，力求上下左右對稱，相同吊桿的張拉力必須相等，從理論上講，吊桿的張拉應(yīng)做到一次到位，但是現(xiàn)實中，由于受到吊桿制作材料、強(qiáng)度以及施工環(huán)境等因素的影響，一次張拉往往不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，這就需要在施工中采用分級多次張拉的方法，直到吊桿張拉達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。在張拉的過程中，應(yīng)當(dāng)對張拉力不斷進(jìn)行調(diào)整，并對吊桿的內(nèi)力進(jìn)行重新分布，以確保張拉效果。

3 結(jié)語

綜上所述，連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工是一項專業(yè)性、系統(tǒng)性、綜合性、長期性的工作，在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，包括受力不合理、吊桿張拉不科學(xué)等，因此，施工人員必須加強(qiáng)對施工關(guān)鍵技術(shù)的控制，只有這樣才能確保橋梁施工的質(zhì)量，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的提升。

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作者簡介：馬書堂（1981-），男，河南蘭考人，中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司工程師，研究方向：工程施工。

（責(zé)任編輯：小 燕）