大跨度連續(xù)梁橋施工及關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要 進(jìn)入“十四五”開局之年，我國交通運輸業(yè)發(fā)展迅速。與普通道路相比，高速公路、高速鐵路的修建標(biāo)準(zhǔn)更高，連續(xù)梁橋以其適應(yīng)性強、施工難度低、剛度大的優(yōu)點在高速公路、高速鐵路鐵路修建中得到了廣泛應(yīng)用。針對這種情況，文章對大跨度連續(xù)梁橋常用的施工方法進(jìn)行了研究，分析了大跨度連續(xù)梁橋施工過程中的關(guān)鍵技術(shù);結(jié)合實際工程，對大跨度連續(xù)梁橋關(guān)鍵施工技術(shù)在橋梁線形控制方面的效果進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞 大跨度連續(xù)梁橋;橋梁施工;技術(shù)研究

中圖分類號 U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0142-03

引言

為保證道路線形順暢，新建高速公路和鐵路的橋梁的數(shù)量逐年增加。其中，連續(xù)梁橋以其適應(yīng)性強、投資少、施工難度低、剛度大的優(yōu)良特性在高速公路與高速鐵路的修建過程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，大跨度連續(xù)梁橋在施工過程中體系變化復(fù)雜，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，將直接影響整條線路的運營安全。因此，應(yīng)當(dāng)高度重視大跨度連續(xù)梁橋的施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。該文結(jié)合連續(xù)梁橋常見的施工方法，對大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對提高工程質(zhì)量具有積極意義[1-2]。

1 大跨度連續(xù)梁橋施工方法

大跨度連續(xù)梁橋施工技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)較為完善。常用的施工方法有支架現(xiàn)澆法、頂推法、懸臂施工法、轉(zhuǎn)體施工法。

1.1 支架現(xiàn)澆法

支架現(xiàn)澆法是指先支立模架后整體澆筑的一種連續(xù)梁橋施工方法。根據(jù)架設(shè)模架的方式不同可以分為支架就地澆筑法和移動模架澆筑法。

支架就地澆筑法是指通過架設(shè)滿堂支架為模板提供支撐，根據(jù)設(shè)計布設(shè)鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋管道，整體澆筑形成連續(xù)梁橋的施工方法。采用該方法建造的連續(xù)梁橋具有質(zhì)量高、施工簡單、一體性較好的優(yōu)點。但是，該施工方法需要架設(shè)大量支架，施工進(jìn)度較慢、周期長，在跨線橋梁的建設(shè)中還會對地面交通產(chǎn)生影響。

移動模架澆筑法是指通過可移動式的模架去澆筑連續(xù)梁橋。該方法提高了橋梁施工機械的利用率，適用于橋梁跨度不大、跨數(shù)較多的連續(xù)梁橋施工。

1.2 頂推法

連續(xù)梁橋頂推施工法是指在橋梁施工場地后方建設(shè)梁體預(yù)制拼接場地，將需要架設(shè)的梁體結(jié)構(gòu)分節(jié)預(yù)制，并通過預(yù)應(yīng)力鋼筋連接成為整體，在千斤頂?shù)捻斶M(jìn)作用下逐漸移動到指定位置的一種施工方法。

1.3 懸臂施工法

連續(xù)梁橋的懸臂施工法分為懸臂澆筑法和懸臂拼裝法兩種。其中，懸臂拼裝法是指將預(yù)制好的梁體塊通過預(yù)應(yīng)力鋼筋在橋墩兩側(cè)對稱拼接加長，直至橋梁合龍的一種施工方法。懸臂澆筑法是指在梁體位置綁扎鋼筋并澆筑混凝土，完成養(yǎng)護(hù)并施加預(yù)應(yīng)力后，逐步在橋墩兩側(cè)對稱加長梁體直至合龍的一種施工方法[3-4]。

由于采用懸臂澆筑的方法施工連續(xù)梁橋存在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，在施工過程中注意對橋梁的線形和受力情況進(jìn)行檢測。

1.4 轉(zhuǎn)體施工法

連續(xù)梁橋的轉(zhuǎn)體施工方法是指提前完成橋梁的上部結(jié)構(gòu)后，通過特殊支座將橋梁的上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體合龍，從而完成橋梁修建的一種工法。根據(jù)轉(zhuǎn)體的方式不同，可以將橋梁轉(zhuǎn)體施工法分為豎向轉(zhuǎn)體法和水平轉(zhuǎn)體法。通過水平轉(zhuǎn)體是否需要配重，將水平轉(zhuǎn)體法分為無平衡配重轉(zhuǎn)體法和平衡配重轉(zhuǎn)體法[5]。該工法多適用于跨線橋以及道口多障礙物的大跨徑連續(xù)梁橋的施工中。

2 大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 混凝土澆筑技術(shù)

鋼筋混凝土是一種組合材料，材料性能不穩(wěn)定，其力學(xué)性能受環(huán)境溫濕度等因素的影響。橋梁工程中，梁體澆筑階段混凝土放熱會導(dǎo)致其產(chǎn)生應(yīng)力和位移，使橋梁的實際狀態(tài)偏離設(shè)計值，對橋梁的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度產(chǎn)生影響。因此，在橋梁施工中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土配合比，確保其符合設(shè)計方案和實際工程情況;否則會影響混凝土的凝固時間，不利于后續(xù)工程的順利施工。工程中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程施工進(jìn)度調(diào)整機械設(shè)備數(shù)量，保證混凝土的生產(chǎn)和運輸能力[6]。

2.2 連續(xù)梁橋施工線形控制技術(shù)

橋梁線形控制是大跨度連續(xù)梁橋的施工的施工過程中重要環(huán)節(jié)，是指對連續(xù)梁橋各個施工階段的測量結(jié)果進(jìn)行分析，與模型預(yù)測相比較，識別較大的偏差。結(jié)合橋梁施工的實際情況，有針對性地進(jìn)行優(yōu)化和解決。實際工程中主要通過計算立模標(biāo)高對連續(xù)梁橋的線形進(jìn)行控制，公式（1）為連續(xù)梁橋中立模標(biāo)高計算公式。

（1）

式中，Hi——待澆筑梁體立模標(biāo)高;Hoi——待澆筑梁體設(shè)計標(biāo)高;f——立模預(yù)拱度的值。

2.3 監(jiān)控量測技術(shù)

連續(xù)梁橋施工過程中的監(jiān)控量測是橋梁線形控制的重要步驟。在連續(xù)梁橋的施工過程中，橋梁的受力體系會發(fā)生改變，其結(jié)構(gòu)變形也會隨著施工進(jìn)行逐漸累積。如果不對連續(xù)梁橋的施工過程中的變形進(jìn)行監(jiān)控量測，并根據(jù)監(jiān)控量測反饋信息及時調(diào)整施工方法，則會導(dǎo)致建成后的橋梁存在線形以及受力狀態(tài)不合理的情況。因此，在大跨度連續(xù)梁橋的施工過程中進(jìn)行監(jiān)控量測是十分必要的[7]。

3 工程實例研究

3.1 項目概況

該文依托某高速公路大跨度連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋采用懸臂澆筑法施工。在51#、52#橋墩施工完成后，將16個節(jié)段對稱布置在51#、52#橋墩兩側(cè)，16個節(jié)段中除0#塊與1#塊采用現(xiàn)澆法澆筑外，其他節(jié)段均采用懸臂澆筑法進(jìn)行施工。

3.2 線形控制

3.2.1 建模分析

結(jié)合實際工程，該文采用Midas Civil 2020建立模型進(jìn)行有限元分析，根據(jù)設(shè)計資料對梁單元進(jìn)行劃分。連續(xù)梁橋梁體通過用梁單元模擬，模型建立過程中考慮荷載包括結(jié)構(gòu)恒載、附加力的作用。通過有限元計算得出各單元在恒載作用下的撓度，其結(jié)果見表1所示。

3.2.2 掛籃彈性變形計算

根據(jù)現(xiàn)場測試，并結(jié)合設(shè)計資料經(jīng)過計算得到掛籃彈性變形值見圖1所示。圖1描述了在掛籃作用下連續(xù)梁橋各梁體節(jié)段的彈性變形值，受到梁體節(jié)段自重的影響，0#段在掛籃的作用下會產(chǎn)生較大的彈性變形，該段掛籃彈性變形可達(dá)33 mm。隨著懸臂澆筑的進(jìn)行，梁體在掛籃作用下的彈性變形值的變化是非線性的，這是由于梁截面型狀的變化以及梁體節(jié)段自重不同導(dǎo)致的。在中跨合龍段附近A14梁塊的掛籃彈性變形的值為28 mm，變形值較小。計算掛籃彈性變形值，考慮了懸臂施工過程中掛籃對橋梁線形的影響，在懸臂施工的大跨度連續(xù)梁橋的線形控制方面具有積極意義。

3.2.3 立模標(biāo)高計算

該連續(xù)梁橋采用掛籃澆筑法施工。為了更好控制橋梁線形，應(yīng)對施工過程以及混凝土自重等引起的位移提前考慮，每一梁體節(jié)段都應(yīng)當(dāng)設(shè)置預(yù)拱度，使得橋梁建成后的實際高程與設(shè)計高程相等。該文考慮掛籃彈性變形以及恒載引起的撓度按照公式（2）、（3）對立模標(biāo)高進(jìn)行計算。

（2）

（3）

式中，Hi——立模標(biāo)高;Hoi——設(shè)計標(biāo)高;f1——預(yù)拱度（根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果以及設(shè)計資料對預(yù)拱度進(jìn)行修正，忽略活載作用）;f2——掛籃彈性變形值;f——立模預(yù)拱度。連續(xù)梁橋進(jìn)行施工時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)修正后的立模高度進(jìn)行施工，以保證建成后的橋梁線形滿足要求。

根據(jù)以上公式計算得到51#、52#立模預(yù)拱度數(shù)據(jù)如圖2所示。圖2中，由于受到恒載等作用，該橋梁中跨段會產(chǎn)生較大撓度，因此在中跨段的A14梁塊立模預(yù)拱度較大，立模預(yù)拱度為56 mm。橋墩0#梁塊受到掛籃彈性變形的影響，也應(yīng)當(dāng)設(shè)置較大立模預(yù)拱度值，該處立模預(yù)拱度值為34 mm。經(jīng)過計算，在懸臂施工過程中，梁體中跨產(chǎn)生的變形略大于邊跨產(chǎn)生的變形，這是由于施工流程以及恒載作用引起的，為保證大跨度連續(xù)梁橋線形的精確控制應(yīng)當(dāng)結(jié)合數(shù)值模擬等手段對立模預(yù)拱度進(jìn)行計算。

3.3 橋梁線形控制結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行測點的布置，并且對橋梁合龍后的梁底標(biāo)高進(jìn)行計算，整理得到梁底部實際與設(shè)計標(biāo)高之間的誤差。圖3為梁底標(biāo)高誤差分布圖。由圖3可知，采用上述線形控制技術(shù)的誤差控制效果較好，橋梁各部位沉降在沉降允許范圍內(nèi)。其中中跨與邊跨合龍段附近的誤差較大，跨中合龍段誤差值為7 mm，表明大跨度連續(xù)梁橋邊跨和中跨段的線形受到其他因素的影響較大難以控制，在大跨度連續(xù)梁橋施工過程中應(yīng)當(dāng)對合龍段的施工采取必要的施工質(zhì)量控制措施。

4 結(jié)論

連續(xù)梁橋地形適應(yīng)性強、投資少、施工難度低，在公路鐵路的修建中應(yīng)用廣泛。因此，對連續(xù)梁橋常見的施工方法進(jìn)行分析，針對影響大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化是極為重要的。該文依托實際工程，對大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要得出以下結(jié)論：

（1）當(dāng)采用掛籃懸臂澆筑工法施工的大跨度連續(xù)梁橋施工線性控制計算時，應(yīng)當(dāng)充分考慮掛籃彈性變形的影響。計算掛籃彈性變形值分布圖過程中也應(yīng)當(dāng)考慮到其分布非線性的情況。

（2）在立模預(yù)拱度的計算中，應(yīng)考慮在懸臂施工過程中恒載作用下引起的撓度，結(jié)合數(shù)值模擬提高立模預(yù)拱度計算的精確度。為盡可能減小成橋后的梁底標(biāo)高誤差，在立模預(yù)拱度的計算中應(yīng)當(dāng)考慮活載的作用。

（3）成橋后梁底標(biāo)高誤差多集中于橋梁合龍?zhí)帯Ｒ虼?，在大跨度連續(xù)梁橋修建過程中應(yīng)當(dāng)對邊跨以及中跨合龍段的施工采取必要的施工控制措施，保證成橋后橋梁線形符合規(guī)定。

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收稿日期：2022-03-18

作者簡介：趙波（1988—），男，本科，工程師，從事路橋建設(shè)管理工作。