預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)研究

吳雨夏

【摘 要】隨著預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)在各工程中廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)所發(fā)揮的作用越來(lái)越受到人們的重視。文章在分析預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)特點(diǎn)和作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)具體的施工流程和施工工藝，同時(shí)分析該技術(shù)在施工過(guò)程中的具體事項(xiàng)，為在工程項(xiàng)目施工中運(yùn)用這一技術(shù)的同類工程提供一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力;連續(xù)剛構(gòu)橋;施工技術(shù)

【中圖分類號(hào)】U448.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）03-0098-03

預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)是由多種復(fù)雜部件組合在一起的基礎(chǔ)橋梁形式，其結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)、變形小，有很好的穩(wěn)定性，特別是在連續(xù)“T”形剛構(gòu)大跨度的橋梁中得到廣泛運(yùn)用。隨著高新技在橋梁建設(shè)領(lǐng)域的運(yùn)用，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的跨越能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)的探究和分析，可以為我國(guó)公路橋梁建設(shè)和發(fā)展提供一些理論支撐，具有重要的意義。

1 預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的特征

連續(xù)剛結(jié)構(gòu)主要是一種融合了“T”形剛構(gòu)和連接梁各種優(yōu)點(diǎn)的新橋梁構(gòu)造系統(tǒng)。通過(guò)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，可以降低“T”形剛構(gòu)橋墩厚度，構(gòu)成柔性橋墩，把橋墩、梁體結(jié)構(gòu)、主梁連接形成一種剛構(gòu)系統(tǒng)。預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋就是墩梁結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土連接橋梁，橋梁上墩梁結(jié)構(gòu)有一部分是在大跨和高墩上運(yùn)用的 [1]。通過(guò)薄壁高墩的柔度，可以很好地適應(yīng)和調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)因預(yù)加力、混凝土收縮、溫度變化所出現(xiàn)的縱向位移?？梢詽M足大跨度橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)需求，提升橋梁穩(wěn)定性，耗材及建造成本更低，而且具有跨越能力大、平順性好、伸縮縫小、不需要大型支座及抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn) [2]。

2 預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工的工藝分析

當(dāng)前，我國(guó)基礎(chǔ)橋梁建設(shè)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)按工藝流程一般分為懸臂澆筑施工技術(shù)和懸臂拼裝施工技術(shù)兩種。兩種技術(shù)各有特點(diǎn)，懸臂澆筑施工技術(shù)一般以移動(dòng)式的掛籃為主要施工方略，其設(shè)備對(duì)混凝土進(jìn)行反復(fù)澆筑，通過(guò)預(yù)應(yīng)力的拉張等反復(fù)操作，在墩頂兩側(cè)形成對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，并分段進(jìn)行施工，當(dāng)一個(gè)梁段的建設(shè)施工基本完成之后，首先移除掛籃，然后進(jìn)行下一個(gè)工段的施工，按照這一方式和順序完成整個(gè)項(xiàng)目工程合龍施工。橋梁施工中的懸臂拼裝施工技術(shù)主要通過(guò)懸臂拼裝施工，工序與懸臂澆筑施工技術(shù)有所不同。最關(guān)鍵的是在兩大預(yù)制成型之后加懸臂，首先進(jìn)行適當(dāng)?shù)匚灰?，或者變換位置存放等待施工完成，這一工序的最大特點(diǎn)是方便、快捷，能夠很好地提升工作效率。

2.1 懸臂澆筑法

懸臂澆筑法是在墩的頂部?jī)蛇厡?duì)稱、逐段場(chǎng)地澆灌混凝土，在混凝土有一定強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力索，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)具、模板到下面的部分，按照這樣的方式反復(fù)操作直到跨中合龍 [3]。懸臂澆灌法施工步驟如下。

第一，在墩頂部處運(yùn)用預(yù)埋到橋墩中的結(jié)構(gòu)型剛建立臨時(shí)支撐，構(gòu)建一個(gè)實(shí)施場(chǎng)地。

第二，在逐漸建筑完成的梁段中裝上掛籃，掛籃完成后豎立模板，轉(zhuǎn)動(dòng)掛籃懸臂澆筑后的每個(gè)梁段。

第三，在支撐上澆筑邊框現(xiàn)澆段，之后澆筑邊跨合龍段。

第四，正式合龍。懸臂澆筑實(shí)施法的優(yōu)點(diǎn)即橋跨中間不需要設(shè)置臨時(shí)支撐，在施工過(guò)程中不會(huì)受到河道環(huán)境的影響，這樣的優(yōu)勢(shì)在復(fù)雜的地勢(shì)條件及有通航需要的河流中展現(xiàn)得特別突出 [4]。

同時(shí)，該結(jié)構(gòu)工藝還能夠減少機(jī)具設(shè)施的應(yīng)用，施工簡(jiǎn)單而且結(jié)構(gòu)總體性能很好。在建造橋梁過(guò)程中，能夠針對(duì)各個(gè)澆筑段進(jìn)行調(diào)節(jié)，按照?qǐng)龅刂蓄A(yù)測(cè)的狀況采取調(diào)整模板高度的策略，設(shè)計(jì)橋梁預(yù)拱度并且符合橋梁設(shè)計(jì)的線形需要 [5]。在橋梁工程建設(shè)施工過(guò)程中，懸臂長(zhǎng)度不斷變化，施工機(jī)具逐漸轉(zhuǎn)到梁的一端，懸臂下?lián)鲜置黠@。這樣的系統(tǒng)不需要任何支撐，因此懸臂澆筑施工法能夠運(yùn)用到通航河流及跨線立交的大跨徑橋梁。

懸臂上面的構(gòu)造必須在橋墩施工完成后才可以展開(kāi)，整體橋梁需要很長(zhǎng)的實(shí)施時(shí)間。澆梁段混凝土強(qiáng)度提高速度是影響施工進(jìn)度的一個(gè)重要因素，運(yùn)用掛籃懸臂澆筑施工時(shí)，混凝土強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度就需要轉(zhuǎn)動(dòng)到掛籃的下段實(shí)施 [6]。經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在具體實(shí)施工程中每個(gè)階段的施工時(shí)間是6～10 d，在氣溫很低的地方施工時(shí)，混凝土不符合張拉預(yù)應(yīng)力筋的需要就會(huì)嚴(yán)重影響工期。因?yàn)榛炷翉埨瓡r(shí)間比較短，混凝土收縮變化對(duì)于構(gòu)造受力具有很大影響。為此，可以采用懸臂拼接施工技術(shù)提升工程建設(shè)強(qiáng)度 [7]。

2.2 懸臂拼接法

懸臂拼接實(shí)施法即在預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)需要把每個(gè)主梁進(jìn)行分段預(yù)制，在梁端混凝土符合強(qiáng)度要求后，把預(yù)制的梁段逐漸運(yùn)送到吊裝場(chǎng)地;之后運(yùn)用吊機(jī)根據(jù)規(guī)定的順序把預(yù)制節(jié)段在橋墩對(duì)稱的兩邊起吊拼接完成安裝。懸臂拼接實(shí)施的主要程序包括分段預(yù)制梁段、放置與運(yùn)送、梁段逐段起吊和拼接、穿過(guò)預(yù)應(yīng)力束、實(shí)施預(yù)應(yīng)力。

懸臂拼接實(shí)施工程和現(xiàn)澆施工有以下優(yōu)勢(shì)：把整個(gè)大跨徑橋梁變?yōu)榉止?jié)段，提升了構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)度，同時(shí)降低施工難度，讓預(yù)制與拼接過(guò)程十分便捷;在施工時(shí)間層面的優(yōu)點(diǎn)是橋的上部和下部構(gòu)造能夠平行作業(yè)——在澆筑橋墩、橋臺(tái)時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)主梁中每個(gè)梁段的預(yù)制;拼接時(shí)施工速度比較快，拼接過(guò)程對(duì)環(huán)境要求較低;在準(zhǔn)則制作時(shí)預(yù)制節(jié)段的質(zhì)量可以得到有效控制，結(jié)構(gòu)附加力會(huì)逐漸變小 [8]。整體橋梁施工需要的時(shí)間比較短，在張拉預(yù)應(yīng)力剛束時(shí)，拼接部分的混凝土預(yù)制時(shí)間比較長(zhǎng)，混凝土收縮變化在拼接時(shí)已經(jīng)逐漸展開(kāi)，對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響變小。而懸臂拼接施工也有不足之處：第一，懸臂拼接部分對(duì)起重和運(yùn)送設(shè)施能力有很高的要求，因此一定要按照實(shí)際狀況明確預(yù)制梁段分段的長(zhǎng)度。第二，預(yù)制時(shí)對(duì)節(jié)段大小的準(zhǔn)確程度要求很高，場(chǎng)地橋梁實(shí)施線形調(diào)節(jié)不方便。預(yù)制各個(gè)部分主梁時(shí)，需要具備很高的準(zhǔn)確度，如留下預(yù)應(yīng)力孔的定位要十分準(zhǔn)確，特別是在墩頂處的梁段預(yù)制及安裝要求十分準(zhǔn)確。第三，在預(yù)制節(jié)段時(shí)需要較大的場(chǎng)地。

3 案例分析

某橋梁工程建設(shè)時(shí)，橋梁長(zhǎng)度為350 m，主橋長(zhǎng)260 m，整個(gè)橋的主跨度有100 m剛構(gòu)，板橋的寬度為16 m。橫跨一條主干河流，同時(shí)與其他支流交匯，地理位置特殊，該橋在建設(shè)過(guò)程中，施工范圍涉及3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的出行受到限制，人員出行主要通過(guò)渡口繞道到其他地區(qū)，對(duì)人們的生活造成一定影響，主管部門(mén)積極制訂解決方案，為項(xiàng)目工程的落實(shí)提供了有力支撐。該項(xiàng)目施工按照國(guó)家二級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度達(dá)到14 m，車輛通行路面寬度為2 m×3.85 m，項(xiàng)目通過(guò)兩年多時(shí)間提前完成，橫跨3條河流的交匯地帶，為本區(qū)域的交通提供了便利，相關(guān)優(yōu)勢(shì)資源得到有效開(kāi)發(fā)和利用，也帶動(dòng)了周邊群眾致富和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，為本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。

從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用來(lái)看，本項(xiàng)目具備很強(qiáng)的適應(yīng)能力，同時(shí)具有施工簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。橋梁均勻、整潔的外形構(gòu)造也讓更多設(shè)計(jì)人員給予了關(guān)注。當(dāng)然，目前該類技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了混凝土構(gòu)造體開(kāi)裂、梁體撓度異常等問(wèn)題，仍需要深入研究和完善。

4 預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)注意事項(xiàng)

受大跨徑下預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的地理?xiàng)l件限制，橋梁施工方案大多運(yùn)用懸臂實(shí)施策略。在應(yīng)用懸臂技術(shù)時(shí)，橋墩與梁固定結(jié)構(gòu)，從墩頂部開(kāi)始，逐漸向兩邊對(duì)稱的平衡懸臂實(shí)施策略。基于該技術(shù)工藝，可以構(gòu)建一個(gè)個(gè)“T”字形狀的雙懸臂構(gòu)造，一直到跨中合龍。完全運(yùn)用預(yù)應(yīng)力混凝土承受正、負(fù)彎矩的能力，是連續(xù)剛構(gòu)體系橋梁的一種明顯特征，把連續(xù)梁中原本比較大的跨中主梁正彎矩的一面轉(zhuǎn)到支點(diǎn)的地方，構(gòu)成主梁負(fù)彎矩。主梁跨徑按照主梁截面的受力情況來(lái)設(shè)計(jì)，不但節(jié)約了材料，減輕了自身重量，而且讓橋跨具備更高的跨越能力。懸臂施工時(shí)，墩頂位置主梁只承受負(fù)彎矩，基于該機(jī)制，橋梁和墩頂?shù)氖芰π螒B(tài)是相同的，所以在建造主梁及橋梁過(guò)程中不需要進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，構(gòu)造十分安全。在設(shè)計(jì)橋梁截面時(shí)，需要在懸臂施工就進(jìn)行調(diào)整，讓模板高度符合要求。此外，很多孔橋跨構(gòu)造中運(yùn)用懸臂施工策略能夠進(jìn)行平行施工，工程中運(yùn)用的懸拼吊機(jī)及掛籃都能夠?qū)嵤瑱C(jī)具都能夠反復(fù)運(yùn)用，這進(jìn)一步提升了施工效率，同時(shí)可以降低橋梁建設(shè)的材料、技術(shù)成本，提高項(xiàng)目效益。懸臂實(shí)施法在橋梁下面不用構(gòu)建支撐，所以在深水、大跨、通航、峽谷的情況下構(gòu)建橋梁，懸臂實(shí)施法是最好的實(shí)施方案。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代路橋工程建設(shè)數(shù)量不斷增長(zhǎng)、規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要的意義。得益于該技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提升了路橋工程的建設(shè)效率及質(zhì)量，同時(shí)對(duì)降低施工成本、提升橋梁美觀度等方面也有明顯優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)，提高橋梁建設(shè)水平和工程效益。簡(jiǎn)支梁、懸臂梁及連續(xù)梁是鋼筋混凝土梁式系統(tǒng)橋中比較傳統(tǒng)的橋梁構(gòu)造方式，在我國(guó)大量橋梁建設(shè)中得到應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)展的狀況，以后的橋梁發(fā)展趨勢(shì)有6個(gè)方面：路徑會(huì)逐漸增大;結(jié)構(gòu)輕型化;簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力束的種類;改變邊跨合龍落地支架;上部分構(gòu)造長(zhǎng)度增加，并且符合高速車行駛的需求;高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁逐漸增多。20世紀(jì)20年代末期，預(yù)應(yīng)力技術(shù)出現(xiàn)并被應(yīng)用到路橋工程施工建設(shè)中，這使得大跨徑混凝土橋梁構(gòu)造工程建設(shè)水平越來(lái)越高。得益于大量的實(shí)踐研究，目前我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)施工技術(shù)正在趨于成熟。為了進(jìn)一步發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提供工程質(zhì)量和效益，有必要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。

參 考 文 獻(xiàn)

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