高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)與病害研究

李夢(mèng)嵐

摘 要：文章分析了高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡述了高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工病害進(jìn)行系統(tǒng)地分析，可為類似工程項(xiàng)目提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高墩;大跨徑;剛構(gòu)橋;施工技術(shù);病害

0 引言

高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋則主要指的是墩高超過(guò)65 m，跨徑超過(guò)120 m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系。連續(xù)剛構(gòu)是長(zhǎng)大跨徑、高墩橋梁最普遍采用的結(jié)構(gòu)形式，其構(gòu)造特點(diǎn)是中間2個(gè)以上主墩采用墩梁固結(jié)，下部結(jié)構(gòu)一般采用柔性橋墩，以減少主梁的預(yù)應(yīng)力張拉、溫度變化、混凝土收縮、徐變等作用引起的變形受到橋墩約束后產(chǎn)生的次內(nèi)力。由于其施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、通用技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)受力合理、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)，因此該結(jié)構(gòu)在我國(guó)高速公路建設(shè)中得到了迅速的推廣應(yīng)用。

1 高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）連續(xù)剛構(gòu)橋橋墩和梁體固結(jié)，橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)共同承受荷載，有效降低了橋墩頂部的負(fù)彎矩。

（2）橋梁墩身的總體剛度小，設(shè)計(jì)上采用柔性墩，允許產(chǎn)生較大的變位。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)采用多次超靜定結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中混凝土收縮、徐變，預(yù)應(yīng)力作用，橋墩不均勻沉降和環(huán)境溫度變化等都會(huì)增大附加內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

（4）連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)整體性好，具有較好的抗震性，抗彎剛度和抗扭剛度大。橋梁結(jié)構(gòu)受力合理，主梁連續(xù)，無(wú)伸縮縫，行車平穩(wěn)。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 0#塊邊跨直線段施工

為了保證施工荷載能夠傳遞到墩身，在墩身兩側(cè)各搭設(shè)5片三角形桁架，每?jī)善旒荛g距為1.4 m，并在墩身安裝預(yù)埋件，用于連接托架，與墩身連接。另外，為了防止預(yù)埋件下部混凝土產(chǎn)生較大的豎向作用力，應(yīng)在預(yù)埋件下50 cm范圍內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)。

0#塊邊跨直線段采用掛籃施工，在預(yù)應(yīng)力張拉以后，將掛籃前移并將主桁架與原主桁架拼裝，并通過(guò)力的傳遞作用將桁架所承載的最不利荷載組合進(jìn)行有效控制。

2.2 橋梁合攏施工

（1）注意周邊的大氣溫度。澆筑合攏段前一星期的時(shí)間內(nèi)，對(duì)大氣溫度進(jìn)行觀測(cè)，并找出溫度所具有的變化規(guī)律，明確一天中溫度最低的時(shí)段，并在低溫時(shí)段澆筑混凝土。此工程的大橋所設(shè)計(jì)的合攏溫度范圍在 10℃～15℃。

（2）配重。為了能夠?qū)蠑n段所存在的高差進(jìn)行調(diào)整則需要施加一定的配重，并且逐漸提高合攏段的施工質(zhì)量，值得注意的是，所施加的配置大小跟合攏段相比只占有其重量的1/2左右，其中施加配重時(shí)要注意懸臂T 構(gòu)能夠均勻?qū)ΨQ的受力。

（3）混凝土。進(jìn)行合攏段的混凝土澆筑時(shí)所使用的混凝土為早強(qiáng)型的，為了進(jìn)一步提高其早期強(qiáng)度，則需要適當(dāng)?shù)奶砑右恍┩鈸絼?，?duì)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整，避免合攏段有裂縫出現(xiàn)。

（4）施加相應(yīng)的水平頂推力。當(dāng)合攏段施工的氣溫難以跟設(shè)計(jì)所需要的溫度相符時(shí)，則需要施加相應(yīng)的水平頂推力，從而能夠有效減少溫度發(fā)生變化后影響到結(jié)構(gòu)的合攏。

2.3 懸臂施工的撓度施工

在施工過(guò)程中，根據(jù)施工進(jìn)度對(duì)撓度進(jìn)行計(jì)算和校核，及時(shí)對(duì)模板標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)主梁預(yù)拱度嚴(yán)格控制。為了嚴(yán)格控制主梁變位，施工中應(yīng)對(duì)主梁進(jìn)行變形測(cè)量。一般在懸臂端距離翼緣板邊緣10 cm～20 cm位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)分析監(jiān)測(cè)結(jié)果控制主梁的梁頂標(biāo)高。在混凝土澆筑過(guò)程中必須嚴(yán)格控制施工溫度，降低環(huán)境溫度對(duì)混凝土施工質(zhì)量的影響。在施工過(guò)程中對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行嚴(yán)格控制，要保證混凝土的施工和易性。

3 病害原因以及防治

3.1 病害原因

3.1.1 梁體下?lián)线^(guò)大

（1）從設(shè)計(jì)角度分析，主要是對(duì)預(yù)應(yīng)力損失、混凝土收縮徐變的影響估計(jì)不足。大跨連續(xù)剛構(gòu)橋從建成起，混凝土徐變就一直存在，直到其生命周期結(jié)束。若對(duì)混凝土徐變估計(jì)不足，施加較小的預(yù)應(yīng)力，則可增大結(jié)構(gòu)徐變，導(dǎo)致主梁下?lián)霞哟蟆Ｏ聯(lián)线^(guò)大導(dǎo)致主梁跨中呈波浪狀線形，在車輛的振動(dòng)和沖擊作用下，又加速跨中下?lián)系陌l(fā)展。

（2）施工中，預(yù)應(yīng)力體系質(zhì)量不穩(wěn)定、灌漿不到位、混凝土齡期不足等都造成額外的預(yù)應(yīng)力損失、鋼束斷絲和松弛，使橋梁剛建成就有下?lián)犀F(xiàn)象。

（3）橋梁投入運(yùn)營(yíng)后，交通量日益增加和車輛超限超載，也是梁體下?lián)线^(guò)大的重要原因之一。

3.1.2 梁體裂縫

目前，我國(guó)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是按照全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，即在理論上要求結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)拉應(yīng)力。對(duì)于梁體已出現(xiàn)的各類裂縫，在施工方面主要有施工順序不當(dāng)、施工精度不足、預(yù)應(yīng)力鋼束的保護(hù)層厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、支架與模板變形過(guò)大、預(yù)應(yīng)力張拉不足、灌漿不及時(shí)等原因。運(yùn)營(yíng)期疏于管理及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)也是病害原因之一。

3.2 病害防治

3.2.1 解決箱梁下?lián)线^(guò)大問(wèn)題

（1）總體設(shè)計(jì)。擬定合理的邊中跨跨徑比例，使結(jié)構(gòu)受力合理。對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋，為使箱梁內(nèi)力變化較合理和減少邊跨支架現(xiàn)澆梁段的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)時(shí)邊跨長(zhǎng)度一般選用中跨長(zhǎng)度的65%左右。結(jié)合國(guó)內(nèi)外部分大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的工程實(shí)踐，建議邊跨與中跨的跨徑比控制在0.55～0.65范圍內(nèi)。

（2）縱向預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)?？紤]混凝土的收縮徐變和鋼束的預(yù)應(yīng)力損失，設(shè)置合理的預(yù)拱度，保證各個(gè)截面均有一定的應(yīng)力安全儲(chǔ)備。由于理論計(jì)算模式和計(jì)算結(jié)果往往與工程實(shí)際情況存在差異，加上在設(shè)計(jì)時(shí)難以計(jì)入的其他因素，故在設(shè)計(jì)中有必要對(duì)結(jié)構(gòu)各個(gè)截面應(yīng)力提供一定的安全儲(chǔ)備。箱梁預(yù)拱度的設(shè)置對(duì)截面的正應(yīng)力和混凝土主拉應(yīng)力提供一定的應(yīng)力儲(chǔ)備，同時(shí)謀求橋梁建成后有一個(gè)平順的行車條件。

3.2.2 解決箱梁裂縫問(wèn)題

（1）擬定合理的箱梁斷面尺寸。從出現(xiàn)裂縫的橋梁來(lái)看，箱梁特別是腹板尺寸小的斷面往往裂縫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)對(duì)腹板厚度的敏感性分析計(jì)算得知，腹板厚度對(duì)箱梁截面應(yīng)力狀態(tài)的變化十分敏感。當(dāng)腹板厚度稍有增加，箱梁截面的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力均可得到較大改善。又根據(jù)有關(guān)主拉應(yīng)力的敏感性分析得知，若豎向預(yù)應(yīng)力只考慮50%的效果時(shí)，計(jì)算所得的主拉應(yīng)力仍會(huì)出現(xiàn)大于規(guī)范規(guī)定值的情況，若不設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼束或者豎向預(yù)應(yīng)力失效，則必須加厚腹板。在實(shí)際工程實(shí)踐中，一般很難保證設(shè)計(jì)所要求的豎向預(yù)應(yīng)力度，建議在選定箱梁斷面尺寸時(shí)，除考慮梁高因素外，還應(yīng)該重視腹板厚度的優(yōu)化。

（2）合理布置預(yù)應(yīng)力鋼束，控制腹板斜向裂縫。工程實(shí)踐證明，在布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，有必要在靠近箱梁支點(diǎn)附近的節(jié)段內(nèi)，于腹板內(nèi)布置部分下彎束，并在邊跨現(xiàn)澆段端部腹板內(nèi)布置部分彎起束，使預(yù)壓應(yīng)力通過(guò)腹板分布到全斷面上，這是克服剪應(yīng)力最有效的布束形式。同時(shí)，建議加強(qiáng)邊跨箱梁端部腹板的配箍率，這些措施對(duì)克服腹板的斜向裂縫是十分有效的。

（3）重視氣溫變化對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，控制溫度裂縫。根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果，作用于連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)上的溫度變化會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生很大的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力，尤其是梯度溫度作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力。所以，設(shè)計(jì)時(shí)除了對(duì)這些截面進(jìn)行必要的應(yīng)力驗(yàn)算外，有必要采取一些構(gòu)造措施，使溫度應(yīng)力分布均勻，控制溫度裂縫的產(chǎn)生或發(fā)展。

4 總結(jié)

總之，進(jìn)行高墩大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工時(shí)，要做好有關(guān)施工控制，從而有效減少人為錯(cuò)誤而增加的工作量，減少現(xiàn)有造橋過(guò)程中存在的病害，進(jìn)一步增加橋梁的投資效益，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，使得建筑業(yè)能夠更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展下去。

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