組合支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工控制技術(shù)

馮文瑋

（中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

1 工程概況

某高架橋工程，上部結(jié)構(gòu)為（51+61+51）m連續(xù)管翼緣組合梁，下部橋臺為輕型橋臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋墩為雙柱式橋墩，K4+480～K4+780加寬段設(shè)置三柱式橋墩，承臺厚度的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)包含2.5、3 m兩類，設(shè)置Ф1.5 m和Ф2 m兩種形式的灌注樁。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為重點(diǎn)施工內(nèi)容，應(yīng)用建模分析的方法，掌握施工情況，以便高效施工。

2 有限元模型的創(chuàng)建

依托MIDAS/Civil有限元軟件簡化建模，共計(jì)468個(gè)節(jié)點(diǎn)，243個(gè)單元。橋梁的橫截面為變截面形式，不利于實(shí)體模型的創(chuàng)建，為了給鋼管橫向受力特性的研究提供依據(jù)，采用的是等截面的三維實(shí)體模型，節(jié)點(diǎn)共546個(gè)，單元173個(gè)。箱梁自重615.2 kN，考慮所創(chuàng)建的模型、鋼管的軸向剛度特性，展開計(jì)算與分析，確定橫排向的碗扣支架軸力，根據(jù)此方面的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步探討碗扣支架的橫向受力特點(diǎn)。碗口支架橫向軸力分布規(guī)律如表1所示。

表1 碗口支架橫向軸力分布規(guī)律表

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 受力情況

根據(jù)表1內(nèi)容展開分析，碗扣支架的受力特點(diǎn)各異，最大發(fā)生在腹板最外側(cè)的支架處，達(dá)到6.0 kN；最小為翼緣板下部的支架，為4.0 kN。整個(gè)施工流程可劃分為6個(gè)階段，總工期60 d，具體規(guī)劃為：

（1）第一階段，施工內(nèi)容為4個(gè)橋墩，30 d。

（2）第二階段，組織梁體的澆筑作業(yè)，10 d。

（3）第三、第四、第五個(gè)階段均為預(yù)應(yīng)力施加作業(yè)，操作對象分別為腹板、底板、頂板，作業(yè)時(shí)間均為5 d。

（4）第六階段，在前述各項(xiàng)工作均落實(shí)到位且無質(zhì)量問題后，拆除腳手架，5 d。

綜合考慮建模結(jié)果以及箱梁在張拉后的受力特性，根據(jù)此方面的情況選取具有代表性的截面，對其展開分析，加深對受力情況的認(rèn)識。

4 組合應(yīng)力分析

經(jīng)過預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)后，結(jié)合掌握的箱梁頂板相關(guān)信息，對其組合應(yīng)力展開分析。以控制截面的頂?shù)装鍨槔?，在澆筑施工后，該處的受力相對較小。腹板預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)落實(shí)到位后，箱梁具備較高的承受能力，可承載全截面的壓應(yīng)力，具體為頂板2.35 MPa、底板2.1 MPa。

在完成頂?shù)装宓膹埨鳂I(yè)后，底板壓力相對較大，在其作用下，箱梁呈上拱的特點(diǎn)，碗扣支架未處于受力的狀態(tài)。將支架拆除后，頂?shù)装宓膽?yīng)力有變動，但幅度較小，壓應(yīng)力在各結(jié)構(gòu)的分布為頂板3.89 MPa、底板7.21 MPa。選取6個(gè)截面，分別針對碗扣支架鋼管的受力特點(diǎn)展開探討，以各截面的軸力情況為依據(jù)，確定處于最大受力狀態(tài)下的碗扣支架，具體情況如表2所示。

表2 各階段受力最大的碗扣支架鋼管

在混凝土澆筑初期，混凝土尚未達(dá)到硬化的狀態(tài)，該部分材料的重量在支架可承受的范圍內(nèi)，相比之下，以中墩支架受力最大，達(dá)到13.25 kN。經(jīng)過腹板預(yù)應(yīng)力張拉后，改變了受力狀態(tài)，跨中處存在上拱現(xiàn)象，跨中支架不再受力，最大受力發(fā)生在墩位置的支架處。選取底板和頂板兩處的支架，對其最大軸力展開分析后發(fā)現(xiàn)，此時(shí)碗扣支架的受力發(fā)生變化，跨中上拱幅度較大，墩臺受力增加，為19.77 kN。

5 施工技術(shù)分析

5.1 支架埋置

以鋼管樁為基礎(chǔ)材料，搭建支架，為保證支架的穩(wěn)定性，要求埋入土層深度達(dá)到6 m以上；配套長度為100 mm×100 mm的斜撐，進(jìn)一步提高鋼管樁的穩(wěn)定性，以便支架可正常使用。

5.2 鋼支墩

鋼支墩由鋼管組成，單節(jié)長度10 m，厚度8 mm。以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，在現(xiàn)場精確加工，切割底部，使其具有平整性。在底部加焊鋼板，使該部分與鋼管的軸線呈垂直的位置關(guān)系。施工中最下截的鋼管可焊接至基礎(chǔ)頂面鋼板處，再組織下一節(jié)鋼管的吊裝作業(yè)。以設(shè)計(jì)高度為準(zhǔn)，結(jié)合最后一節(jié)鋼管的長度情況，對其進(jìn)行靈活調(diào)整，保證鋼管整體高度的合理性。

5.3 鋼牛腿

立柱施工期間，按照要求在墩柱上預(yù)埋鋼板，采取焊接、錨固措施，通過此舉處理鋼板，提高穩(wěn)定性。要求預(yù)埋鋼板面焊接的鋼板呈水平的狀態(tài)，焊接支撐水平鋼板，檢查焊縫質(zhì)量，高度需達(dá)到6 mm以上，焊縫應(yīng)具有飽滿性，內(nèi)部不可出現(xiàn)空洞等問題。

5.4 底模平臺的制作

利用工字鋼制作底模平臺，合理布設(shè)前、后橫梁，在設(shè)置好此類橫梁后，可發(fā)揮出支撐的作用。施工期間，鋼牛腿之間用加勁板焊接，穩(wěn)定連接鋼牛腿，確保其能夠維持穩(wěn)定的狀態(tài)。

5.5 底模支架施工

技術(shù)人員利用全站儀測放鋼梁中心線，再標(biāo)示底座十字線；以測放結(jié)果為準(zhǔn)，穩(wěn)定放置底座，檢測底座的水平程度，通過調(diào)節(jié)螺絲的方式調(diào)整水平面，若無誤則配套上托座橫桿等輔助裝置。

在第一層的橫桿和立桿均設(shè)置到位后，可進(jìn)入第二層安裝環(huán)節(jié)，按照此方法持續(xù)推進(jìn)，直至完成各層的安裝作業(yè)。最后安裝上托座，確保其能夠滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，若無誤則鋪設(shè)地膜。

5.6 支架搭設(shè)

在支架的搭設(shè)過程中，需加強(qiáng)對其垂直度的檢測與控制，誤差應(yīng)在100 mm內(nèi)。搭設(shè)到位后，進(jìn)入預(yù)壓加載環(huán)節(jié)，以消除非彈性變形，測定彈性變形量，用于分析支架的承載性能，給后續(xù)工作的開展提供參考。施工中，最大荷載取梁板設(shè)計(jì)荷載的1.4倍，加載物為沙袋，每級加載量為20 t。

為便于觀測，在跨中梁板、1/3跨及支座等關(guān)鍵的區(qū)域布設(shè)測點(diǎn)，用于展開沉降觀測，匯總得到觀測數(shù)據(jù)，分析預(yù)壓前后支架的實(shí)際情況，判斷其是否存在大范圍沉降等異?，F(xiàn)象，若有不足之處，則由相關(guān)人員分析，視實(shí)際情況采取優(yōu)化措施。

加載過程中，工作人員密切觀察支架桿體的實(shí)際情況，如是否變形或壓彎等。受加載的影響，支架方木模板逐步貼合，彼此間的縫隙量減小，初始狀態(tài)下存在的縫隙在經(jīng)過約1/3的加載后幾乎完全消除，加載量增加至預(yù)壓荷載的2/3后，背板接觸方木的區(qū)域存在壓痕。

5.7 支架的拆除

支架的拆除需采取先上層、后下層的順序，遵循先裝后拆、后裝先拆的原則。拆除的支架構(gòu)件不可隨意堆放，需轉(zhuǎn)至指定的區(qū)域，清理雜物并修整，篩選出具有可重復(fù)利用價(jià)值的構(gòu)件，分類放置，以便投入后續(xù)的施工中。支架拆除過程中應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，不可損傷既有結(jié)構(gòu)。

6 組合支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工的關(guān)鍵控制

6.1 線形的控制

平面線形控制的關(guān)鍵內(nèi)容在于橋梁軸線的控制，需依據(jù)規(guī)范操作?？v觀現(xiàn)階段的橋梁建設(shè)狀況，平面線形的控制方法較多，在豎向線形的控制工作中，應(yīng)充分關(guān)注合攏段橋梁的施工情況。若因現(xiàn)場條件特殊或其他原因無法精準(zhǔn)控制豎向線形時(shí)，易出現(xiàn)合攏難度大、合攏效果差等問題，影響橋梁的整體觀感，甚至破壞橋梁的正常使用狀態(tài)。對此，應(yīng)確保線形控制的精準(zhǔn)性，及時(shí)消除誤差。

6.2 應(yīng)力的控制

連續(xù)箱梁橋施工期間，工作人員需要充分考慮受力情況，保證實(shí)測值與設(shè)計(jì)值具有一致性，易影響橋梁受力的均衡性，導(dǎo)致其出現(xiàn)承載力不足或其他情況。在施工階段，若橋梁應(yīng)力達(dá)到上限值，易誘發(fā)橋梁裂縫，導(dǎo)致部分構(gòu)件的承載性能大幅下降。橋梁裂縫的發(fā)生概率較大，其在部分特殊的情況下會出現(xiàn)橋梁坍塌事故，造成不可估量的損失[1]。

針對此方面的情況，施工單位在施工中須檢測并合理控制橋梁的施工應(yīng)力，應(yīng)充分關(guān)注自重、溫度、沉降量等指標(biāo)，根據(jù)掌握的監(jiān)測數(shù)據(jù)做系統(tǒng)性的分析，準(zhǔn)確判斷橋梁施工情況，在此基礎(chǔ)上靈活調(diào)整施工方案，采取有效的控制措施。

7 結(jié)語

綜上所述，連續(xù)箱梁橋所處的施工環(huán)境普遍復(fù)雜，施工期間的控制要點(diǎn)較多。對此，全體施工人員需要洞察全局，掌握材料、設(shè)備、外部環(huán)境等方面的情況，采取針對性的控制措施，共同協(xié)作，以進(jìn)一步保證連續(xù)箱梁橋的施工質(zhì)量。