城市軌道交通連續(xù)U梁邊跨預(yù)應(yīng)力優(yōu)化分析

呂明亮

（中交一航局路橋分公司，天津 300456）

在連續(xù)梁施工過程中，做好連續(xù)梁邊跨預(yù)應(yīng)力施工屬于非常重要的工作內(nèi)容。尤其是對于城市軌道交通連續(xù)U梁設(shè)計為薄壁結(jié)構(gòu)，邊跨厚度僅40cm。在開展預(yù)應(yīng)力連續(xù)橋梁施工的過程中，必須制定完善的監(jiān)管機制，通過多個方面進行管理和監(jiān)管，保證施工方案的合理性以及所有施工材料的質(zhì)量，具體的施工也應(yīng)嚴格按照施工流程開展。只有這樣，才能切實保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免其在應(yīng)用過程中發(fā)生變形，推動整個橋梁工程可持續(xù)發(fā)展。

1 影響連續(xù)U梁邊跨預(yù)應(yīng)力效果的因素

1.1 施工流程不規(guī)范

總結(jié)以往的施工經(jīng)驗，在連續(xù)梁邊跨施工過程中，流程不規(guī)范是影響預(yù)應(yīng)力效果的重要因素之一。其具體體現(xiàn)在以下幾方面：①在鋼筋安裝時，沒有對橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和架體進行綜合性評估及驗算，從而造成安裝時所使用的鋼筋結(jié)構(gòu)自重超出支撐體系承載能力，引起結(jié)構(gòu)形變、裂縫等問題，降低了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性；②在施工過程中對于一些常見病害，如結(jié)構(gòu)裂縫、積水等，如果沒有及時對其進行處理，會逐步擴大病害帶來的負面影響，使預(yù)應(yīng)力影響逐漸過大，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用年限縮減。

1.2 材料質(zhì)量不合格

在工程施工期間，材料質(zhì)量不合格也是影響預(yù)應(yīng)力效果的重要因素，其具體體現(xiàn)在以下幾點：①在設(shè)計階段所參考的數(shù)據(jù)總量較少，這也降低了采購方案中相關(guān)內(nèi)容的合理性，使初始狀態(tài)下采購的材料合規(guī)性較差，從而影響連跨結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量；②材料出入庫管理合理性較差，在連續(xù)梁邊跨施工過程中，需要應(yīng)用到不同強度、不同級配的施工材料，而材料在進入現(xiàn)場后也需要按要求進行分類堆放，由于缺乏可靠的管理計劃，導(dǎo)致材料管理過程中出現(xiàn)混用的情況，使結(jié)構(gòu)初始強度不滿足既定要求，從而影響整個結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量；③水泥、外加劑等材料長時間未使用容易出現(xiàn)變質(zhì)的情況，若沒有及時篩選出來，也會降低結(jié)構(gòu)原有預(yù)應(yīng)力參數(shù)，影響材料本身的應(yīng)用質(zhì)量。

1.3 澆筑方法不規(guī)范

連續(xù)梁施工時，需要注重澆筑過程的控制，確保連續(xù)梁最終的成型效果。而部分施工單位所使用澆筑方法的合規(guī)性較低，直接降低了澆筑后連續(xù)梁的成型質(zhì)量。其具體體現(xiàn)在以下幾個方面：①混凝土振搗工藝不合理。由于連續(xù)U梁邊跨鋼筋分布較密，尤其是拉鉤筋梅花分布，且縱向落差較大，采用常規(guī)插入式振搗棒很難形成有效振搗通道；同時，邊跨與底板交接倒角位置無法插入振搗，導(dǎo)致振搗效果較差；②澆筑間隔時間過長，連續(xù)U梁施工期間主要采用分層澆筑的方法進行施工，相互層間的間隔時間不能超過60min，若間隔時間過長導(dǎo)致下表面出現(xiàn)初凝的情況，這樣也會導(dǎo)致連續(xù)梁出現(xiàn)分層問題，影響到預(yù)應(yīng)力分布效果；③沒有按照既定要求對振搗時機和振搗時間進行控制，使混凝土凝結(jié)后出現(xiàn)麻面、蜂窩、裂縫等病害，此問題也會影響結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.4 懸臂施工不合理

進行區(qū)間連續(xù)梁邊跨預(yù)應(yīng)力作業(yè)時，懸臂施工屬于非常重要的工作內(nèi)容，該環(huán)節(jié)控制質(zhì)量較差時也將直接影響結(jié)構(gòu)的成型質(zhì)量?？偨Y(jié)以往施工經(jīng)驗，相關(guān)問題具體體現(xiàn)在以下幾方面：①懸臂長度不滿足要求，無法和預(yù)應(yīng)力鋼筋所在位置達到平衡態(tài)，這也使得橋梁中心位置出現(xiàn)較為嚴重的偏移，增加橋梁結(jié)構(gòu)倒塌的風險；②在懸臂工作期間沒有做好監(jiān)管工作，使其沒有按照既定工序完成施工，這也在很大程度上埋下了安全隱患，如果在驗收階段才發(fā)現(xiàn)該問題，也會增加返工的時間成本和經(jīng)濟成本，降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合規(guī)

除了上述提到的應(yīng)用問題外，在城市軌道交通連續(xù)U梁邊跨預(yù)應(yīng)力施工過程中，還存在結(jié)構(gòu)設(shè)計不合規(guī)的問題，具體體現(xiàn)在以下幾方面：①各項參數(shù)計算結(jié)果合規(guī)性較低，在有限元模型中所依托的數(shù)據(jù)基數(shù)較少，在很大程度上提高了計算結(jié)果的偏差性，從而影響后續(xù)施工活動的順利進行；②結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容牽涉到許多學科內(nèi)容，并且存在設(shè)計沖突的問題，因為前期溝通頻率相對較低，沒有及時處理沖突問題，這也導(dǎo)致后續(xù)施工時施工變更頻率的增加，降低了結(jié)構(gòu)設(shè)計方案本身的指導(dǎo)價值。

2 連續(xù)U梁邊跨預(yù)應(yīng)力優(yōu)化措施

2.1 規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工流程

通過規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工流程，有利于各環(huán)節(jié)施工活動的順利進行，確保結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力分布的合規(guī)性。在實際應(yīng)用中：①在鋼筋安裝過程中，需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)對架體進行嚴格驗算，可以依托于有限元模型完成鋼筋結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，確保結(jié)構(gòu)自重處于安全范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)自重超出支撐體系承載能力的情況，也需要及時做好加固處理工作，以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；②在施工過程中對于一些常見病害，需要及時對其進行處理，同時也需要做好病害處理過程的記錄工作，降低病害帶來的負面影響，使連續(xù)梁結(jié)構(gòu)維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.2 加強材料質(zhì)量管理

通過加強材料質(zhì)量管理，可以為結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力均勻分布創(chuàng)造良好條件，提升結(jié)構(gòu)施工后的穩(wěn)固性。在具體應(yīng)用中：①在設(shè)計階段利用大數(shù)據(jù)技術(shù)增加參考數(shù)據(jù)總量，根據(jù)分析結(jié)果來擬定采購方案，提升所采購材料合規(guī)性，為連跨結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)；②加強材料出入庫管理，在區(qū)間連續(xù)梁邊跨施工過程中，會使用到許多類型的施工材料，在材料入庫時需要按照要求對其進行合理堆放，做好防潮、防曬等措施，同時做好出庫抽檢核對工作，避免材料混用的情況，使結(jié)構(gòu)初始強度滿足既定要求，提高結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量；③對于長時間未使用的材料，再次使用前需要重新進行質(zhì)量校驗，及時篩選出變質(zhì)材料，確保施工過程中，所使用材料的統(tǒng)一性[1]。

2.3 監(jiān)管懸臂施工流程

通過嚴格監(jiān)管懸臂施工流程，能減少不合規(guī)操作的發(fā)生，確保連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工的順利進行。在具體實施過程中：①在前期做好懸臂長度的計算工作，借助模擬實驗確定懸臂的具體長度，使其可以和預(yù)應(yīng)力鋼筋所在位置達到平衡狀態(tài)，避免橋梁在應(yīng)用中出現(xiàn)中心位置偏移的問題，提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；②在懸臂施工期間，也需要做好監(jiān)管工作，使其能夠按照既定工序完成施工，并且做好節(jié)點質(zhì)量的驗收工作，待驗收通過之后，再開展下道工序，確保成品結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[2]。

2.4 細化預(yù)應(yīng)力澆筑方法

通過細化預(yù)應(yīng)力澆筑方法，有利于提高連續(xù)梁成型質(zhì)量，確保預(yù)應(yīng)力分布過程的合理性。在具體實踐中：①優(yōu)化鋼筋分布及振搗工藝。采用附著式振搗器+插入式振搗棒相結(jié)合的振搗工藝。對于邊跨與底板連接倒角以上30cm范圍內(nèi)采用附著式振搗器進行振搗；對于上部邊跨分層振搗采用插入式振搗棒進行振搗。另外，在確保鋼筋整體結(jié)構(gòu)滿足受力要求前提下，對邊跨鋼筋進行調(diào)整分布，確保能夠形成有效插入振搗通道；②如上文所述，連續(xù)U梁在施工期間采用分層澆筑的方法進行施工，相互層間的間隔時間不能超過60min（或根據(jù)混凝土配比及現(xiàn)場工況確定）。如在夏季高溫施工還需要根據(jù)外界氣溫進一步調(diào)整間隔時間，現(xiàn)場應(yīng)重視該環(huán)節(jié)施工內(nèi)容，做好監(jiān)督管理工作，確保分層澆筑過程的順利進行；③在混凝土完成澆筑后，按要求開始振搗工作，單次振搗時間控制在30s以內(nèi)，待表面出現(xiàn)浮漿之后，移動振搗棒到下一區(qū)域繼續(xù)展開工作。完成所有振搗工作后，初凝前還需對混凝土表面進行收面抹灰，確保連續(xù)U梁成型后的外觀質(zhì)量[3]。

2.5 完善結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

通過完善結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容，可降低施工期間的變更頻率，提高連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。在具體實踐過程中：①增加有限元模型中的數(shù)據(jù)總量，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)補充數(shù)據(jù)，這樣可以提升計算結(jié)果的一般性，有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的順利制定；②結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容牽涉到許多學科內(nèi)容，在設(shè)計期間需要做好信息溝通工作，減少設(shè)計沖突的情況。同時在設(shè)計中還可以利用BIM技術(shù)進行沖突實驗，及時修正設(shè)計方案中的相關(guān)內(nèi)容，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的指導(dǎo)價值[4]。

2.6 完善全面監(jiān)測技術(shù)

通過完善全面監(jiān)測技術(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，提升施工過程的有序性。在開展連續(xù)梁邊跨預(yù)應(yīng)力施工的過程中，還要注意積極引入先進的監(jiān)測技術(shù)和施工技術(shù)，保證快速得到橋梁項目的相關(guān)參數(shù)，精準確定橋梁內(nèi)部構(gòu)件的數(shù)量，為后續(xù)的施工打好基礎(chǔ)。按照具體的測量結(jié)果，制定符合項目實際的施工方案，然后嚴格按施工方案內(nèi)容開展安裝工作，只有這樣橋面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性才能得到保證，整體結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力和收縮力才能得到提高，大大降低質(zhì)量不過關(guān)的現(xiàn)象產(chǎn)生。通過引入先進的監(jiān)測技術(shù)可以在短時間內(nèi)獲得精準的測量結(jié)果，大大降低測量的誤差，因為應(yīng)用了先進的監(jiān)測設(shè)備，所測得的數(shù)據(jù)和參數(shù)具有更高的可靠性，根據(jù)這些施工數(shù)據(jù)設(shè)計出來的施工方案也會更加合理。

3 結(jié)束語

綜上所述，規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工流程，有利于各環(huán)節(jié)施工活動的順利進行，加強材料質(zhì)量管理，可以為結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力均勻分布創(chuàng)造良好條件，監(jiān)管懸臂施工流程，能夠減少不合規(guī)操作的發(fā)生，細化預(yù)應(yīng)力澆筑方法，有利于提高連續(xù)梁成型質(zhì)量，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容，可以降低施工期間的變更頻率，完善全面監(jiān)測技術(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。基于城市軌道交通連續(xù)U梁邊跨預(yù)應(yīng)力施工期間的常見問題，采取恰當?shù)膬?yōu)化策略，對于提高連續(xù)梁邊跨結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性有著積極的意義。