預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋應(yīng)用移動(dòng)模架施工時(shí)存在的問題分析

楊森林

（中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011）

施工標(biāo)準(zhǔn)化、速度快縮短施工周期且能明顯降低工程成本、周期性應(yīng)用是移動(dòng)模架施工法的顯著特點(diǎn)，近些年已經(jīng)在一些大中型的公鐵路橋梁工程中獲得了較多的推廣應(yīng)用[1]。而移動(dòng)模架法的實(shí)現(xiàn)主要是借助移動(dòng)模架造橋機(jī)完成各項(xiàng)工序的，移動(dòng)模架造橋機(jī)作為一種自動(dòng)化程度較高的，可自行移位的混凝土制品工具，其自帶模板，利用承臺(tái)或墩柱作為支撐，能簡(jiǎn)單快捷且低成本地對(duì)橋梁實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)澆筑并保證施工質(zhì)量好。近幾年在應(yīng)用移動(dòng)模塊法進(jìn)行橋梁施工中發(fā)現(xiàn)，一些橋梁在相同的部位出現(xiàn)了其他方式施工時(shí)不常出現(xiàn)的問題，這其中以裂縫在懸臂端附近的薄壁箱梁上明顯出現(xiàn)以及施工后發(fā)現(xiàn)橋梁的線形不平順這兩個(gè)現(xiàn)象為主，這兩個(gè)意外的問題對(duì)橋梁的工程施工及耐久性造成了極大的影響，甚至對(duì)移動(dòng)模架施工方法的應(yīng)用產(chǎn)生了影響，這就需要深入分析并明確導(dǎo)致出現(xiàn)這兩個(gè)問題的原因，并做好有效的應(yīng)對(duì)和處理[2]。

一、橋梁懸臂端裂縫問題

（一）懸臂端附近產(chǎn)生裂縫的主要原因

橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)跨循環(huán)施工過程中，橋梁所受到的載荷傳力途徑主要如圖1所示。

圖1 橋梁施工時(shí)受到的主要載荷傳遞示意圖

懸臂端承受的施工荷載如圖2所示。

圖2 懸臂端承受的施工荷載示意圖

其中P1為模架支反力，P2為錨點(diǎn)反力，P3為縱向預(yù)應(yīng)力。從框架效應(yīng)角度來看，施工縫處，一般認(rèn)為受力較小，如果沒有進(jìn)行實(shí)際的定量分析的話，則往往會(huì)想當(dāng)然地根據(jù)物理現(xiàn)象將橋梁自動(dòng)載荷及底板錨點(diǎn)力認(rèn)定為導(dǎo)致懸臂端附近薄壁底板出現(xiàn)裂縫的主要原因。特別是在以往常規(guī)的模型分析中，往往不考慮橋面橫向應(yīng)力的影響，這與橋梁設(shè)計(jì)不受外載荷控制的認(rèn)知也有關(guān)系，然而即便是考慮了橫向應(yīng)力因素的影響，在模型分析的時(shí)候也往往會(huì)把箱梁的截面進(jìn)行簡(jiǎn)化（一般為簡(jiǎn)支框架模型）并用來分析。然而這其中忽略了很重要的一個(gè)方面，那就是在施工過程中，由移動(dòng)模架產(chǎn)生的附加空間效應(yīng)。因?yàn)槠矫鏃U系計(jì)算模型，不能反映寬體、薄壁箱梁的空間效應(yīng)，為此建立了空間三維有限元節(jié)段模型進(jìn)行各種力素、孔道影響的精細(xì)化分析。

通過進(jìn)行各種力素敏感性分析，表明上看起來最主要的因素是P2，也就是箱梁底板錨點(diǎn)反力，它是在裂縫區(qū)域范圍內(nèi)主要存在的一種力，那么肯定是它在箱梁底板上起直接主要作用的。但是經(jīng)過模型中實(shí)際數(shù)值的分析發(fā)現(xiàn)，懸臂端附近底板上受到的一種橫向托應(yīng)力最嚴(yán)重，而橫向托應(yīng)力的產(chǎn)生來源于一種空間綜合效應(yīng)，這種空間綜合效應(yīng)是移動(dòng)模架法施工過程中P1(模架支反力)和P3(縱向預(yù)應(yīng)力反力)聯(lián)合作用的效果。通過在模型中選取不同結(jié)點(diǎn)位置，繪制并分析模架支反力（P1）、錨點(diǎn)反力（P2）、縱向預(yù)應(yīng)力（P3）、箱梁結(jié)構(gòu)自重不同工況下橫向應(yīng)力圖，得到懸臂端截面底板中央位置的橫向應(yīng)力表1。

對(duì)產(chǎn)生橫向應(yīng)力的各種因素進(jìn)行綜合分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，裂縫出現(xiàn)在懸臂端附近底板的影響因素重要程度按順序依次是P1（模架支反力）、P3（縱向預(yù)應(yīng)力）、P2（錨點(diǎn)反力）以及懸臂端箱梁自重。

（二）避免出現(xiàn)裂縫的措施

（1）橋梁箱梁頂?shù)装逶O(shè)計(jì)一定要合理；（2）注意底模板錨點(diǎn)力的轉(zhuǎn)移；（3）將橫隔板設(shè)置在梁體懸臂端；（4）重視模架后吊點(diǎn)的移位；（5）在箱梁底板設(shè)置臨時(shí)橫向預(yù)應(yīng)力；（6）強(qiáng)化質(zhì)量控制在混凝土澆筑施工中的分量。

二、線形控制問題

以往在進(jìn)行跨度比較小或者是落地式支架的橋梁施工時(shí)，由于關(guān)鍵的預(yù)拱度值參數(shù)比較小，線形控制不是一個(gè)大的問題，不用重點(diǎn)考慮。而針對(duì)大跨度的橋梁采用移動(dòng)模架法進(jìn)行施工時(shí)，這時(shí)的預(yù)拱度值參數(shù)設(shè)置就是一個(gè)非常重要的問題了，這個(gè)參數(shù)是導(dǎo)致懸臂端施工縫處出現(xiàn)拐點(diǎn)的主要原因，出現(xiàn)線形不平順的問題后就要做好線形控制問題。

表1 懸臂端截面底板中央位置橫向應(yīng)力（MPa，拉應(yīng)力為＋）

圖3 線形控制對(duì)策流程圖

（一）影響梁體線形的若干因素

（1）移動(dòng)模架自身剛度的影響；（2）預(yù)應(yīng)力度和結(jié)構(gòu)體系變化的影響；（3）懸臂段長度、模架后支點(diǎn)位置的影響；（4）混凝土收縮徐變的影響。

橋梁線形不平順、懸臂端出現(xiàn)折角，這是由于懸臂端產(chǎn)生了較大的位移所致，而導(dǎo)致位移發(fā)生的原因是移動(dòng)模架的后支點(diǎn)能夠產(chǎn)生巨大的作用力，這是橋梁線形控制問題產(chǎn)生的原因。

（二）線形控制對(duì)策

要確保橋梁線形不會(huì)出現(xiàn)不平順的問題，應(yīng)用移動(dòng)模架法進(jìn)行橋梁施工時(shí)可以按照如圖3的流程來進(jìn)行。

其中橋梁線形控制中最主要的一個(gè)因素就是設(shè)置好預(yù)拱度，在進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置時(shí)要做好以下幾個(gè)方面因素的分析工作：（1）自重因素，主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)橋梁混凝土段自重；一個(gè)是橋梁造橋機(jī)設(shè)備系統(tǒng)的自重。（2）箱梁預(yù)應(yīng)力。（3）橋面系荷載。（4）混凝土收縮徐變、結(jié)構(gòu)體系變化。（5）活動(dòng)載荷。

三、結(jié)束語

應(yīng)用移動(dòng)模架法施工連續(xù)梁具有明顯的優(yōu)越性，但是應(yīng)用于大跨度橋梁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生意想不到問題，如懸臂端梁體的空間效應(yīng)致使產(chǎn)生裂縫以及橋梁線形不平順的問題，這些問題的出現(xiàn)不是偶然的，要對(duì)它們產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析并采取有針對(duì)性的措施加以解決，只有這樣才能保證橋梁施工質(zhì)量，并更好地推廣該項(xiàng)技術(shù)。