預應力混凝土連續(xù)剛構橋的施工控制

文/孫富軍 中鐵一局集團有限公司 廣東梅州 514021

1、工程概況

黃草烏江特大橋是重慶至長沙公路武隆段高速公路的一座重點特大橋，主橋范圍左右分幅設計，主橋平面位于直線上，橋上縱坡為2.8%，最大超高橫坡為單向2%。

主橋為113+200+113m三跨預應力混凝土變截面連續(xù)剛構橋，大橋分左右兩幅，主橋左右幅寬度均為12m，其中行車道11m，外側護欄寬0.5m，內(nèi)側護欄寬0.5m，主橋每幅箱梁頂板寬12m，底板寬6.7m，外翼緣板懸臂長2.65m，箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高4m，0號塊高度為12m，從中部跨中至箱梁根部梁高以1.8次拋物線變化。

主墩下部結構：4號主墩和5號主墩均采用鋼筋混凝土空心薄壁墩，空心墩頂部橫向?qū)挾扰c主梁箱底同寬，采用46.55：1的比例放坡至墩底，空心墩順橋向?qū)挾?3m，左右幅橋的承臺連在一起，承臺厚度為5.5m，每個主墩承臺下設置20根群樁基礎，樁徑均為2.5m。

2、箱梁懸臂施工標高控制的意義

在主梁懸臂施工過程中梁段立模標高的合理與否關系到主梁的線形是否平順。一般確定梁段立模標高由以下幾部分組成：梁段的設計標高、梁段的設計預拱度值、施工中的溫度，掛籃變形及施工誤差等。

為了使竣工后的結構保持設計線形，在施工過程中設置預拱度，可采用前進法或倒退分析法。但在實際施工中，很難控制到每個節(jié)段的施工理想狀態(tài)，造成許多大跨度連續(xù)剛構橋梁在施工合攏時平面及高程的誤差較大，影響合攏，成橋后不同程度出現(xiàn)中跨下?lián)?，使得成橋后剛構橋線形不美觀并改變受力結構，影響橋梁使用安全。

3、箱梁懸臂施工標高控制措施

3.1 懸臂法施工測量控制

3.1.1 標高測量計算

施工過程中現(xiàn)澆箱梁節(jié)段的高程是實時變化的，需要根據(jù)設計的線形高程以及實時測量，由于施工過程中會使懸臂梁端的實際高程與控制高程之間有較大的誤差，并且施工工藝、材料參數(shù)等與規(guī)范取值不同，如果按照計算的預抬值施工最終成橋狀態(tài)不一定是理想狀態(tài)，必須對其進行誤差分析，根據(jù)分析結果對接下來施工節(jié)段計算預抬值進行調(diào)整，必要時須修正計算模型。通過接下來連續(xù)幾個節(jié)段箱梁標高的調(diào)整，使之誤差在控制范圍內(nèi)，從而保證成橋線形平順、美觀。

3.1.2 控制網(wǎng)及測點的布設

箱梁施工控制網(wǎng)包括平面坐標控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩部分，初期設置作為樁基承臺墩身的平面及高程控制網(wǎng)，箱梁施工時作為控制其平面坐標及高程控制網(wǎng)。本橋在施工過程中采用LeicaTC702全站儀作為測量控制儀器，測量精度不低于二等。在0號塊箱梁頂部布設4個控制點4-1、4-2、5-1、5-2，是大橋施工的線形控制導線點。為便于視準線法控制橋梁中線，4個導線點也是中線控制點。如圖1所示。

圖1 箱梁施工控制網(wǎng)

為滿足施工過程中控制箱梁各懸臂段中線位置，每個箱梁0號塊上布設7個（包括一個中線控制點）控制點，如圖2所示。控制點采用Φ16mm的螺紋鋼筋制作，露出混凝土面1cm其下部抵緊底板模板，和上下層鋼筋網(wǎng)焊接牢固，測完后刻上十字，澆注混凝土后，在復測無誤差后方可使用。每個懸臂段設3個測點，以箱梁中線為準對稱布設，測點離節(jié)段前端。懸臂梁段設的測點即為控制箱梁中線平面位置的測點，又為箱梁標高和撓度變形觀測點。

圖2 0號塊控制基準點的布設

3.1.3 現(xiàn)澆梁節(jié)段軸線的控制

當右幅4#墩箱梁當前澆注節(jié)段的施工掛籃初步就位后，根據(jù)箱梁施工控制網(wǎng)在其0號塊工作基點（4-1）上架設J2級經(jīng)緯儀以5#號墩墩頂0號塊上的基點（5-1）為定向點（主橋處在直線段上），以長視距控制短視距的放樣原則，放樣現(xiàn)澆梁段的中線位置，然后根據(jù)箱梁節(jié)段立模標高通知單，用水準儀控制安裝底模側模和頂模。通過調(diào)整掛籃前吊桿高度等方法，使底模、側模和頂模標高滿足立模標高通知單，誤差應控制在±5mm（高程）和±5mm（中軸線位置）之內(nèi)。

3.1.4 現(xiàn)澆梁段標高控制

以0號塊水準網(wǎng)作為工作基點，采用二等水準精度測定底板和頂板測點的高程值。

首先，高程控制是一個動態(tài)的控制過程，在預應力箱梁懸臂施工中，其自重作用使得箱梁懸臂段向下位移，當張拉預應力鋼絞線時又將使梁體向上位移，同時由于混凝土結構的徐變和收縮機理復雜，結構發(fā)生的非線性變形值不易精確確定；其次，考慮到施工中所用材料的變異性、實際結構的受力條件及施工中溫度變化等因素，將使得懸臂澆注的箱梁標高與設計標高明顯偏差，因此對每一個懸澆梁段要進行6種工況的線形控制觀測。

3.1.5 施工掛籃的變形測量及計算

懸臂施工的掛籃為鋼結構，在混凝土澆注后產(chǎn)生變形，造成箱梁下?lián)希渥冃沃底畲筮_25mm，這在線形分析中必須考慮，因此，應通過實際計算來確定第i節(jié)段箱梁立模標高預抬值。

3.2 承臺、墩身測量控制

（1）對于承臺及墩身的沉降測量每15天作為一個周期進行測量一次，一般安排在早上太陽出來半小時之前完成。

（2）承臺施工完成后，要在主墩承臺四周預埋四個沉降觀測點，作為觀測在施工中不斷增加恒荷載情況的沉降變形值，為后續(xù)施工中確定預抬值提供依據(jù)。

（3）本橋主墩高度分別為109m和118m，橋梁上部施工對墩身的壓縮量及墩身的徐變不能不考慮，監(jiān)控單位提供的理論數(shù)據(jù)分別為4cm及4.5cm，在實際施工中，墩身的強度、彈模、材料、溫度、施工周期和實際的計算的差異，對墩身的徐變及壓縮值影響比較大，應在電梯附著側，箱梁底2m處預埋兩處沉降觀測點。主要利用電梯附著，方便觀測。測得實際的壓縮及徐變值提為箱梁的預抬值提供依據(jù)。

3.3 施工工藝控制

3.3.1 超方

在連續(xù)剛構橋的施工過程中，一方面施工線形如控制不嚴，起伏過大，不但全橋的美觀受影響，而且，必然出現(xiàn)增加調(diào)平混凝土的問題，造成橋面鋪裝超方。另一方面模板變形、混凝土容重不準確、施工粗糙造成結構超方。二期恒載的加大，使得箱梁自重作用效應將顯然加大，直接影響主梁的豎向變形，導致下?lián)显黾?，達到一定范圍影響橋梁安全。

3.3.2 中跨合攏

中跨合攏時，要選擇一個較低的溫度不超過20℃，在施工中不可能在合攏時正好處在這個溫度，所以此橋合攏采用主動頂推的方法合攏，預留一定的偏位對合攏段形成一定的預壓應力，根據(jù)設計院提供的頂推力和位移雙控進行合攏。但實際施工中中跨合攏時要根據(jù)當時的溫度環(huán)境，墩身彈模情況還要進一步調(diào)整頂推力和位移值。

3.3.3 邊跨合攏

先澆注靠近橋墩梁段，再澆注合攏段2m梁段。采用導梁現(xiàn)澆邊跨合。不論活載布設在任意位置，當連續(xù)剛構邊中跨的最小比值為0.54-0.56時，邊墩支座上保留足夠的正壓力而不出現(xiàn)負壓力，同時也不因為邊跨無支架合攏而增加預應力索，本橋113/200≈0.56滿足要求。

3.3.4 強度和齡期要求

早期混凝土彈性模量的增長滯后于強度增長，混凝土雖達到規(guī)定強度要求，但混凝土彈性模量往往僅達到設計值的70%甚至還小些，因此在預應力彎矩不能完全抵消自重彎矩時，會使施工階段彈性下?lián)现翟龃?，而且此時加載，也會加大混凝土收縮徐變對結構的影響，張拉預應力時，只有混凝土彈性模量和強度均達到設計要求，才能最大限度的減少混凝土收縮徐變對結構的影響。

3.4 其他控制措施

主要應注意以下幾點：（1）箱梁混凝土應采用高性能混凝土；（2）對混凝土的徐變及養(yǎng)護應采取合理措施。

結語：

通過對本橋大跨預應力剛構施工各方面的控制避免了大跨預應力剛構橋的中跨下?lián)虾褪┕ち芽p等病害，為以后提高高墩大跨預應力剛構橋梁使用壽命及耐久性提供了施工保證，可供類似工程參考。