大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)造橋長(zhǎng)期撓度分析和施工控制措施

齊皖東

（汕頭大學(xué)，廣東 汕頭 515063）

0 前言

近幾年，我國(guó)橋梁興建中，傳統(tǒng)的橋梁建設(shè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足需求，大跨度橋梁逐漸興起，并成為當(dāng)前橋梁建設(shè)的關(guān)鍵，具有大跨度、連續(xù)性等特點(diǎn)。因?yàn)椋摻Y(jié)構(gòu)下的橋梁具有墩梁固結(jié)、主梁連續(xù)等特點(diǎn)，連續(xù)梁間無伸縮縫隙，提高了行車安全性，增強(qiáng)了橋梁壽命。實(shí)際上，該種橋梁布局是由傳統(tǒng)的連續(xù)剛構(gòu)橋延伸而來，T 型鋼架構(gòu)被保留，支座建設(shè)、體系轉(zhuǎn)換等取消，施工困難度簡(jiǎn)化。并且，在抗彎剛度與抗扭曲度上，與大跨徑受力相符。因?yàn)椋摲N剛構(gòu)橋模式具有生命力，因此，該種剛構(gòu)橋成為橋梁建設(shè)的首選。

1 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)造橋的發(fā)展

在橋梁建筑史上，連續(xù)橋梁已經(jīng)出現(xiàn)幾十年，但是，因施工方式落后，在上世紀(jì)六十年代之前，連續(xù)梁橋的跨度多在百米之下，橋梁建筑模式應(yīng)用并不廣泛。建筑技術(shù)的發(fā)展，懸澆與懸拼施工技術(shù)的出現(xiàn)，T 型鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，推動(dòng)了連續(xù)梁橋的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，該種橋梁建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，橋梁已經(jīng)能夠跨越200m距離，推動(dòng)了連續(xù)梁橋這一橋梁構(gòu)造模式的普及。并且，經(jīng)過幾十年發(fā)展，橋梁具有養(yǎng)護(hù)便利、車輛行駛平坦、鋼結(jié)構(gòu)幾乎不變形、抗震能力高等優(yōu)勢(shì)[1]。

大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋主要由混凝土、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其主要包含有橋梁墩臺(tái)、主梁構(gòu)成，其中，主梁包括T 型鋼結(jié)構(gòu)、連續(xù)梁等。雖然時(shí)在連續(xù)橋梁基礎(chǔ)上發(fā)展，但是，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)造橋與其不同，柔性橋墩的采用是主要區(qū)別，高墩的柔性，保障橋梁在位移下仍然具有較高的適應(yīng)性，即使是豎向荷載的影響，仍能夠保障墩臺(tái)結(jié)構(gòu)受力的科學(xué)性[2]。

近幾年，我國(guó)連續(xù)建成多個(gè)大跨度鋼構(gòu)造橋，跨度大于120m 的鋼構(gòu)造橋已經(jīng)建成70 座以上，如：1997年，我國(guó)第二座大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋建成，橋梁跨度為270m，其的跨度之長(zhǎng)、在當(dāng)時(shí)位居世界第一。這些都說明了在大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋上，我國(guó)已經(jīng)掌握了國(guó)際上領(lǐng)先的建造技術(shù)。

2 大跨度連續(xù)剛構(gòu)造橋長(zhǎng)期撓度分析

在某大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋的建設(shè)工程中，該橋梁為三跨橋，跨徑分別為150m、270m、150m，橋面寬為32m。該橋梁的上部與下部均建設(shè)有單獨(dú)橋，單獨(dú)橋的面寬16m。為了解該橋梁的撓度，筆者對(duì)橋梁數(shù)據(jù)變化進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過時(shí)間推移，橋梁下?lián)线_(dá)到23cm。但是，與另一相同結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的下?lián)舷啾龋蛄嚎鐝?45m，下?lián)?0cm），該橋梁的下?lián)狭Χ炔⒉淮蟆?shí)際上，縱觀我國(guó)各個(gè)大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋，可以發(fā)現(xiàn)，橋梁撓度提升的現(xiàn)象屢見不鮮。橋梁下?lián)?，影響了行車的平穩(wěn)，增大了行車的危險(xiǎn)性。

2.1 對(duì)長(zhǎng)期撓度的方法分析

在運(yùn)營(yíng)條件下，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小，與混凝土線性俆 變的理論相符，而多次施加應(yīng)力時(shí)，所出現(xiàn)的應(yīng)變與疊加原理相符?？捎梢韵路矫鎸?duì)橋梁俆 變展開探討：其一，橋梁主要構(gòu)造已經(jīng)完工，二期恒載未開始，對(duì)該階段的間隙時(shí)間進(jìn)行剖析；其二，二期恒載已經(jīng)完工，對(duì)通車的長(zhǎng)期 俆變撓度并未測(cè)算；其三，利用橋梁長(zhǎng)期撓度的預(yù)測(cè)值，剖析主橋上下結(jié)構(gòu)俆 變前彼此的關(guān)系[3]。

2.2 分析計(jì)算

為掌握橋梁俆 變和時(shí)間的關(guān)系，文章選擇了ANSYS 程序與三維有限元分析。對(duì)于二次開發(fā)，應(yīng)利用程序特性進(jìn)行，將新規(guī)內(nèi)的混凝土俆 變公式引入其中，因混凝土降溫與收縮方式等同，可以此思考兩者間關(guān)系。在ANSYS 程序中，可選擇方式較多，文章選擇了初始應(yīng)變法，將混凝土與預(yù)應(yīng)力筋沿橋梁縱向劃分為多個(gè)單元，保障預(yù)應(yīng)力筋與混凝土同時(shí)發(fā)揮作用，對(duì)于力筋的應(yīng)力不同，可在各單元中選擇不同實(shí)數(shù)模仿，模擬應(yīng)力消耗帶來的影響。

在該鋼構(gòu)造橋工程建設(shè)中，第一階段主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)建成，二期恒載俆 變還未施行，展示了：一期恒載作用下，隨著時(shí)間的推移，橋梁俆 變變形逐漸出現(xiàn)上撓，俆變與時(shí)間呈正比例關(guān)系，因此，為降低俆 編變形，應(yīng)盡可能推遲二期恒載工程建設(shè)。然而，現(xiàn)實(shí)中的工期較短，混凝土一旦達(dá)到強(qiáng)度需求，二期恒載工程會(huì)馬上開始，假定二期恒載的動(dòng)工時(shí)間為40 天。

在完成第一階段的主體結(jié)構(gòu)之后，不應(yīng)該馬上開始施工第二階段，以免增加橋梁繞度。若上階段竣工至下階段動(dòng)工間間隔40 天，以此對(duì)橋梁俆 變進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果顯示：俆 變下?lián)狭Χ炔粩嘣龃螅遗c時(shí)間推移成正比關(guān)系。 俆變想要達(dá)到平穩(wěn)，若沒有任何外力作用，需要1800 天。

在新要求中，長(zhǎng)期撓度涵蓋了預(yù)測(cè)需要觀察多個(gè)方面，尤其是準(zhǔn)永久值的影響。依照40 天的一期竣工與二期施工的間隔時(shí)間，竣工后橋梁工程可直接通車，以此分析得出：在第三階段，俆變回出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象，間隔時(shí)間越長(zhǎng)，則下?lián)现翟龃?，與第二階段相比，第三階段的計(jì)算值增大，與實(shí)測(cè)值類似。

2.3 理論分析

通過對(duì)比三個(gè)階段的實(shí)際結(jié)果與理論結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)第二階段的繞度實(shí)際值跟理論值相差有40%，這是非常大的。再吧準(zhǔn)永久值造成的影響考慮進(jìn)去之后發(fā)現(xiàn)，第三階段撓度值的理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相差減小，約22%。

在第二階段，若預(yù)應(yīng)力水平相差較小，后期俆 變撓度也相對(duì)較小。第三階段，若預(yù)應(yīng)力水平相差較大，后期俆 變撓度也會(huì)增大。對(duì)此，降低預(yù)應(yīng)力差值，能夠有效控制后期俆 變，因此，在鋼結(jié)構(gòu)橋施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將預(yù)應(yīng)力的差值、后續(xù)撓度影響等考慮其中，保障橋梁的安全性與壽命[4]。

然而，經(jīng)過幾年時(shí)間，第三階段的預(yù)測(cè)撓度值與實(shí)際結(jié)果間的誤差逐漸顯現(xiàn)，因?yàn)?，橋梁不僅要承受恒載，還要承受循環(huán)荷載。對(duì)此，想要全面掌握該橋梁的俆變，應(yīng)根據(jù)第三階段所得數(shù)據(jù)，將混凝土變化考慮其中，探討預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋的長(zhǎng)期性，探討其的后期疲勞性能，全面掌握橋梁工作期間的狀態(tài)變化，有效降低應(yīng)變撓度，成為關(guān)鍵。

3 大跨度連續(xù)剛構(gòu)造橋的施工控制措施

為提高連續(xù)鋼構(gòu)造橋的施工控制，文章探討了鋼構(gòu)造橋的施工流程、預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。

3.1 施工流程

本工程可直接選用懸臂澆筑法，施工具體流程如下： 其一，在橋墩位置，提前設(shè)置支架，為后續(xù)工程提供支撐。在支架上，以混凝土澆筑梁段，為拼裝掛籃奠定基礎(chǔ)。其二，在掛籃拼裝時(shí)，工作人員應(yīng)以懸臂澆筑方式利用混凝土澆筑梁段，有效控制該階段的施工質(zhì)量。其三，因邊孔與梁段相鄰，梁段可直接澆筑于支架。在梁段澆筑中，應(yīng)保障每個(gè)梁段的間距在3-4m，并保障梁段強(qiáng)度與設(shè)計(jì)相符，方可進(jìn)行后續(xù)施工。其四，以懸臂澆筑進(jìn)行施工，依照規(guī)范的施工流程展開施工，保障施工速度與質(zhì)量。

3.2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

在本次橋梁施工中，為達(dá)到縱向預(yù)應(yīng)力的需求，選擇錨具型號(hào)為OVM15-7；為滿足豎向預(yù)應(yīng)力，選擇錨具型號(hào)為YGM。

首先，預(yù)應(yīng)力管道埋設(shè)時(shí)，選擇70mm 內(nèi)徑的波紋管作為縱向預(yù)應(yīng)力，埋設(shè)偏差控制在5mm 以下，保障波紋管所處位置的準(zhǔn)確性。同時(shí)，在對(duì)鋼筋進(jìn)行定位時(shí)，可在箱梁的曲線0.5m、直線1m 處設(shè)置“井”字結(jié)構(gòu)，此為波紋管所在位置。

其次，壓漿嘴、排氣孔的科學(xué)設(shè)置。在橋梁施工中，進(jìn)漿渠道即為壓漿嘴，應(yīng)將其設(shè)置在與底部臨近的兩個(gè)管道間；排氣孔應(yīng)以硬塑管為材料，設(shè)置在頂部錨板的臨近位置，保障兩者作用的高效發(fā)揮，有效控制施工質(zhì)量。

再次，鋼絞線的張拉。選擇4 臺(tái)性能良好的千斤頂，在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，可直接利用千斤頂提供幫助，簡(jiǎn)化工作難度。在鋼絞線的張拉中，工作人員應(yīng)對(duì)初應(yīng)力及時(shí)調(diào)整，將張拉應(yīng)力控制在15%，分段張拉，對(duì)鋼絞線的伸長(zhǎng)量進(jìn)行詳細(xì)記錄，通過將記錄的伸長(zhǎng)量和理論伸長(zhǎng)量進(jìn)行對(duì)比，保障鋼絞線張拉效果達(dá)標(biāo)。之后，施工人員可進(jìn)行錨固。

最后，壓漿作業(yè)，施工前清理管道雜物，配置水泥漿時(shí)，遵循試驗(yàn)規(guī)定，保障壓力低于40Mpa，由壓漿孔將泥漿壓入，保障其符合施工需求。后展開割束作業(yè)，利用砂輪切割機(jī)展開施工，保障外漏長(zhǎng)度低于3cm。最后，對(duì)錨口進(jìn)行清潔，清洗干凈后可進(jìn)行鑿毛處理，并根據(jù)工程設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋進(jìn)行設(shè)置，形成鋼筋網(wǎng)片后，可進(jìn)行封錨工作。

3.3 施工控制

在橋梁施工中，不僅要重視施工技術(shù)控制，還要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若結(jié)構(gòu)荷載發(fā)生變化，必然導(dǎo)致橋梁內(nèi)力發(fā)生變化。對(duì)此，積極利用計(jì)算機(jī)，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握其的變化情況。同時(shí)，還要對(duì)施工溫度進(jìn)行控制，溫度直接影響著橋梁撓度，而溫度變化主要表現(xiàn)在季節(jié)變化與日照變化。對(duì)此，實(shí)時(shí)測(cè)量溫度差，掌握溫度對(duì)橋梁的影響，有效控制溫度，降低其對(duì)工程撓度的影響。

4 總結(jié)

總而言之，在大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋建設(shè)中，全面分析長(zhǎng)期撓度，加強(qiáng)施工控制，能夠有效提高橋梁質(zhì)量。上文探討了連續(xù)剛構(gòu)造橋的長(zhǎng)期撓度展開分析，并對(duì)橋梁施工的控制展開探討，工程質(zhì)量與壽命得到保障，推動(dòng)了該種橋梁結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。