大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋合龍施工技術(shù)

羅道銀

（核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司　廣州市　512026）

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋合龍施工技術(shù)

羅道銀

（核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司廣州市512026）

主要針對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋合龍的施工技術(shù)展開了探討，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)合龍頂推作了系統(tǒng)的研究，并給出了一系列相應(yīng)有效的合龍施工技術(shù)，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

大跨度；預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)剛構(gòu)橋；合龍；施工技術(shù)

所謂的合龍，是指修筑堤壩或橋梁時(shí)從兩端開始施工，最后在中間接合的結(jié)構(gòu)，亦稱“合龍門”。合龍結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)橋梁工程的施工有著關(guān)鍵的影響意義，因此，我們需要采取有效的技術(shù)進(jìn)行施工，以確保合龍結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量?；诖耍疚木痛罂缍阮A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋合龍的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

圖1是某大橋的跨徑布置示意圖，如圖所示大橋的跨徑布置是：82.50m+90m+220m+82.5m，這是一座5跨空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋。整個(gè)大橋由五個(gè)合龍段組成，分別是：兩個(gè)邊跨、2個(gè)次邊跨以及一個(gè)中跨。大橋的合龍段箱梁長度均為2m，而箱梁高為4.5m，箱梁的底板寬和頂板寬分別為6.5m、10.5m，箱梁的腹板厚和底板厚分別為0.25m、0.32m，箱梁的頂板和翼板厚度區(qū)間是［0.2，0.65］m，兩個(gè)邊跨的混凝土重量分別為51t，混凝土量則為19.51m3；而次邊跨與中跨的混凝土重量均為72t，混凝土量是27.83m3。

由于大橋的跨度比較大，施工工序很復(fù)雜且合龍口較多，當(dāng)受到合龍溫度與主梁徐變的影響時(shí)，各個(gè)主墩將會(huì)發(fā)生縱向偏移，合龍段也會(huì)因?yàn)闇囟鹊挠绊懚芰Σ痪?，針?duì)這種情況必須采用頂推與合龍鎖定等措施來確保大橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

1　合龍頂推的作用

大橋的中跨（即主跨）寬為290m，圖1中⑥～⑨編號(hào)的主墩高度分別為74m、123m、176m、68m，混凝土的收縮程度、徐變情況以及合龍溫度都將對(duì)大橋結(jié)構(gòu)墩頂?shù)暮笃谖恢闷飘a(chǎn)生較大的影響。設(shè)計(jì)溫度與合龍溫度之間存在溫度差，溫度效應(yīng)與徐變效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致梁體發(fā)生收縮、變形的現(xiàn)象，從而引起墩柱頂部產(chǎn)生縱向偏移，此時(shí)，主墩處于受力不均的狀態(tài)，將會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的外觀線形與橋梁的正常運(yùn)用［1］。為了讓橋梁避免這一因素的影響，可以在進(jìn)行大橋合龍的過程中，在合龍口位置施加反向頂推力，使得主墩在反向頂推力的作用下，改善橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。

1.1關(guān)于頂推量的合理確定

大橋頂推量主要由合龍溫度、混凝土收縮程度以及徐變對(duì)主墩縱向偏位影響的計(jì)算結(jié)果來確定。所以，應(yīng)該分析溫度因素對(duì)大橋的影響情況。

1.1.1合龍溫度對(duì)主墩偏位的影響

在進(jìn)行大橋合龍時(shí)，由于橋址溫度和設(shè)計(jì)溫度之間存在溫度差，這種溫差效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致主墩位置發(fā)生偏移。根據(jù)大橋的施工工序，再使用MIDAS軟件計(jì)算分析主墩在不同合龍溫差下發(fā)生的位移變化量，具體計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可得，各個(gè)主墩偏位程度和溫差變化是正比關(guān)系，主墩因受溫差效應(yīng)的影響，⑥～⑨編號(hào)的主墩頂部偏位和合龍溫差之間的關(guān)系分別是，3.66mm/℃、1.49mm/℃、1.33mm/℃、3.49mm/℃。

1.1.2混凝土收縮、徐變對(duì)主墩偏位的影響

橋梁在完成合龍工序之后，因?yàn)橹髁旱幕炷涟l(fā)生收縮和徐變，這將導(dǎo)致主梁豎向或縱向偏移，從而致使主墩的位置發(fā)生偏移。根據(jù)施工規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，采用MIDAS軟件來建立大橋施工階段至成橋階段的三維模型，計(jì)算橋梁在累計(jì)受力狀態(tài)下對(duì)橋梁運(yùn)營階段的混凝土收縮、徐變所導(dǎo)致的主墩位置偏移的變化量，具體計(jì)算結(jié)果圖3所示。

由上述計(jì)算結(jié)果可得，在橋梁成橋10年后，⑥～⑨編號(hào)的主墩頂部因?yàn)橹髁夯炷恋氖湛s、徐變所發(fā)生的偏位分別是80mm、32mm、28mm、76mm，其中，兩個(gè)次邊墩的偏移幅度較大，而主墩在兩個(gè)次邊跨與中跨同時(shí)發(fā)生收縮的影響下，位移方向是相反的，所以水平偏移的幅度相對(duì)來說比次邊跨略小。

1.1.3關(guān)于頂推量的確定

本文所列舉的大橋中跨和次邊跨完成合龍的時(shí)間是2013年5月，據(jù)多次測量，橋址的夜間溫度基本維持在19℃，合龍段的鎖定是在夜間溫度穩(wěn)定時(shí)段實(shí)施的，不必考慮白天日照因素對(duì)主墩偏位的影響［2］。所以，頂推量就以成橋10年后的主墩頂部偏位作為基準(zhǔn)，再根據(jù)溫差影響變化量來修正，⑥～⑨編號(hào)主墩的頂推量分別確定為：75.5mm、30.5mm、26.7mm、72.5mm。

1.2關(guān)于頂推力的合理確定

1.2.1頂推力對(duì)主墩偏位的影響

大橋的頂推過程分為中邊跨頂推與次邊跨頂推，兩個(gè)次邊跨頂推對(duì)各個(gè)主墩的影響是有差異的，在施工中為了合理分配次邊跨和中跨的頂推力，分別分析對(duì)兩者的頂推力與各個(gè)主墩頂部偏位的關(guān)系，具體如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，兩個(gè)次邊跨在合龍時(shí)，⑥～⑨編號(hào)主墩的頂推力與各主墩偏位關(guān)系分別如下：-0.039mm/kN、0.032mm/kN、0.05mm/kN、-0.033mm/kN。而中跨進(jìn)行合龍時(shí)，⑥～⑨編號(hào)主墩的頂推力與各主墩偏位關(guān)系分別如下：-0.015mm/kN，-0.016mm/kN，-0.017mm/kN，-0.016mm/kN。

1.2.2關(guān)于頂推力的確定

大橋總共有五個(gè)合龍口，其中有三個(gè)需要實(shí)施頂推力作用，⑥～⑦、⑦～⑧、⑧～⑨編號(hào)的主墩間依次是F1～F3。根據(jù)主墩頂推力與各個(gè)主墩頂部偏位的關(guān)系，同時(shí)考慮各主墩的高度、剛度以及主墩偏位的受力情況，基本可以確定F1～F3依次是1000kN、3300kN、900kN。預(yù)測運(yùn)營 10年后墩頂?shù)钠瞥潭热绫?所示。

表1　預(yù)測運(yùn)營10年后墩頂?shù)钠瞥潭龋╩m）

由表1可知，在三個(gè)合龍口處實(shí)施頂推力作業(yè)基本上可以消除大橋在成橋后的10年間由于主梁混凝土的收縮、徐變影響所導(dǎo)致的主墩偏位，達(dá)到優(yōu)化主墩結(jié)構(gòu)受力的目的。

2　合龍技術(shù)的概述

2.1合龍配重的具體措施

所謂的合龍配重措施，主要是指在合龍段澆注過程中同時(shí)卸載等量合龍配重，使得合龍口在施工過程中得以保持高穩(wěn)定性的狀態(tài)，以確保合龍混凝土在整個(gè)澆注過程中不受干擾，從而保證合龍能夠高質(zhì)量完成。合龍配重的實(shí)施還需考慮大橋主墩的受力能力，主要由主墩的彎矩平衡與混凝土重量來確定。

在進(jìn)行各邊跨的合龍時(shí)，主墩的配重位置與主墩荷載情況如圖5所示。在各跨合龍時(shí)，懸臂前端的配重是整個(gè)合龍段混凝土重量的50%，而另一懸臂前端的配重則為合龍段重量與吊架重量之和的50%。各邊跨的合龍過程中，配重位置是⑥、⑨號(hào)主墩的懸臂前端，邊跨和次邊跨的側(cè)配重分別是25.5t、35.5t（25.5t+10t）；在進(jìn)行次邊跨合龍時(shí)，合龍口兩端分別配重36t，而邊跨中側(cè)則配重46t；在進(jìn)行中跨合龍時(shí)，合龍口兩端分別配重36t。在合龍進(jìn)行澆注的過程中，同時(shí)卸載等量的合龍口兩端懸臂前端配重，而另外一側(cè)的懸臂配重則不變，確保合龍口在整個(gè)合龍過程中保持高度穩(wěn)定性［3］。

2.2合龍頂推與鎖定措施的實(shí)施

合龍頂推的作用是抵消合龍溫差、合龍段混凝土收縮、徐變導(dǎo)致的主墩偏位的重要施工環(huán)節(jié)，需要確保計(jì)算精準(zhǔn)。按照大橋的合龍工序來看，完成配重作業(yè)后，便可實(shí)施頂推作業(yè)。據(jù)頂推調(diào)研發(fā)現(xiàn)，3跨橋的每跨頂推力為900kN、3300kN、1000kN，頂推位置分布在箱梁頂板和箱梁腹板兩者的交匯處，合龍頂推作業(yè)主要按四個(gè)級(jí)別來進(jìn)行，分別是：20%、50%、80%、100%，在兩T構(gòu)施加的頂推力應(yīng)均勻且對(duì)稱，以保證箱梁不發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

大橋完成合龍后，橋梁結(jié)構(gòu)從靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多次超靜定結(jié)構(gòu)，溫差效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生對(duì)新澆筑完成的混凝土受力造成不利影響的次內(nèi)力，此時(shí)應(yīng)根據(jù)抵抗熱脹與收縮力原則在合龍口處進(jìn)行剛性支撐的設(shè)置［4］。合龍過程應(yīng)在夜間溫度較穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行，不考慮白天主要是因?yàn)榘滋鞙夭畲?，?dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受力也隨之加大。大橋完成合龍時(shí)的日溫差大約為12℃，合龍口同時(shí)采用內(nèi)剛性與外剛性支撐來加強(qiáng)，通過在溫差效應(yīng)影響下的計(jì)算結(jié)果，箱梁的頂板、底板面分別鋪設(shè)兩根2I40a的外剛性支撐進(jìn)行加強(qiáng)，總共鋪設(shè)點(diǎn)有四處；內(nèi)剛性支撐主要鋪設(shè)在腹板的上、中、下三段與頂板內(nèi)倒角上方總共八處。在完成橋梁的頂推實(shí)施后，利用千斤頂來保持橋梁的荷載不變，再對(duì)剛性支撐實(shí)施，焊縫的長度≥0.6m。合龍口剛性支撐與頂推力詳細(xì)情況如圖6所示。

2.3合龍施工的順序

根據(jù)前面的研究可知，大橋采用吊架來對(duì)全橋進(jìn)行合龍施工，依次按邊跨、次邊跨、中跨的順序?qū)嵤?］。合龍的施工順序按照墩身彎矩與主梁的受力原則來確定，在兼顧合龍段的受力情況下進(jìn)行施加合龍段配重及剛性鎖定措施。具體施工順序如圖7所示。

3 結(jié)束語

總而言之，合龍的施工預(yù)示著橋梁結(jié)構(gòu)工程的即將完成，同時(shí)它也是橋梁施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。所以，確保合龍施工的質(zhì)量將是從根本上確保了整個(gè)橋梁施工的質(zhì)量，對(duì)橋梁的正常運(yùn)營有著極大的影響。我們應(yīng)該采用科學(xué)、有效的技術(shù)做好合龍施工，從而為橋梁的施工提供堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量保障。

［1］張新志，張永水，朱慈祥，黃檢，李旭偉，張玄.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋中跨合龍段配重方法探討［J］.施工技術(shù)，2008（2）.

［2］蔣國云.大跨連續(xù)剛構(gòu)橋中跨頂推合龍施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2012（5）.

［3］何財(cái)基.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段頂推施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2012（3）：20-22.

［4］李軍，曾一帆，陳輝，等.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋中跨合龍頂推力研究［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015（2）：335-341.

［5］ 莊德順，施穎.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋不同溫度下合龍頂推力［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014（5）.

Construction Technology for Closure of Large-Span Prestressed Concrete Continuous Rigid Frame Bridge

LUO Dao-yin

（Southern China Construction Engineering Group Co.，Ltd.，Guangzhou 512026，China）

The construction technology for closure of large-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge is discussed mainly.In combination with the specific engineering project，the incremental launching of closure is studied systematically，and a series of effective corresponding construction technologies for closure are given，thus providing reference for meeting the requirements of relevant matters.

Large span；Prestressed concrete；Continuous rigid frame bridge；Closure；Construction technology

U445

B

1673-6052（2016）01-0001-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.01.001