橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用分析

文／王召康 浙江省建投交通基礎(chǔ)建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310012

引言：

橋梁工程建設(shè)技術(shù)日益復(fù)雜，越來(lái)越多的施工技術(shù)被運(yùn)用其中，如何加強(qiáng)對(duì)橋梁工程施工技術(shù)的落實(shí)，是需要重點(diǎn)探索的問(wèn)題。PBG 大橋工程中的橋梁為大跨徑連續(xù)橋梁，施工技術(shù)較為復(fù)雜，很容易出現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)與實(shí)際設(shè)計(jì)的偏差，也容易引發(fā)施工安全事故。因此，工程工作人員立足工程實(shí)際情況，考慮橋梁的經(jīng)濟(jì)、施工、安全性需求，優(yōu)化調(diào)整橋梁跨徑的布置，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)連續(xù)橋梁的施工環(huán)節(jié)的控制，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致操作。

1、大跨徑連續(xù)橋梁相關(guān)闡述

大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)就是指一種連續(xù)性剛構(gòu)橋梁的施工技術(shù)，橋梁主要結(jié)構(gòu)是連續(xù)型梁為主體，將橋墩與橋梁固結(jié)，形成橋梁結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng)橋梁施工技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)的橋梁體系載重能力更強(qiáng)，能夠有效減小橋墩頂部位置的負(fù)彎矩。大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)實(shí)施中，可以采用柔性墩，對(duì)變強(qiáng)度較大的橋梁進(jìn)行處理，進(jìn)一步提升橋梁整體的抗震能力，增強(qiáng)橋梁的可靠性與安全性。施工技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，可能會(huì)在混凝土現(xiàn)澆環(huán)節(jié)出現(xiàn)混凝土收縮、預(yù)應(yīng)力變化、不均勻沉降等，這些均會(huì)引起附加應(yīng)力值的變化，從而影響大跨徑連續(xù)橋梁的穩(wěn)定性。大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的復(fù)雜程度較高，很多大型器械裝置無(wú)法使用，這就對(duì)施工人員的技術(shù)水平、專業(yè)能力提出了較高的要求。

2、橋梁中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)原理

對(duì)大跨徑連續(xù)橋梁進(jìn)行正裝分析的最終目的是確認(rèn)橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，隨著施工技術(shù)的落實(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)形式、荷載形式與約束條件逐漸發(fā)生變化，早期結(jié)構(gòu)發(fā)生徐變，幾何位置也會(huì)發(fā)生變化。因此，在之前一個(gè)施工階段完成之后橋梁結(jié)構(gòu)狀況就是下一個(gè)施工階段開(kāi)始時(shí)的初始狀態(tài)。按照這樣的順序記性分析，以施工應(yīng)力為根據(jù)，調(diào)整施工應(yīng)力的控制參數(shù)，從而確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)均能夠安全、有序落實(shí)，最終得到的成品橋梁狀況是符合設(shè)計(jì)圖紙要求的。根據(jù)大跨徑連續(xù)橋梁的施工狀況，需分析的施工技術(shù)內(nèi)容包括：掛籃行走、預(yù)應(yīng)力張拉與損失、快件重量、混凝土收縮與徐變。

3、大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 大跨徑連續(xù)橋梁工程及其施工方案

PBG 大橋工程位于三門(mén)縣東南部區(qū)域，大橋的橋位水面寬度800m，水深5m，橋梁起止樁號(hào)為K120+184～K123+036，橋梁跨徑布置情況：（5×30+30×（4×30））預(yù)制T 梁+（68+120+68）連續(xù)鋼構(gòu)+（8×（4×30）+2×（3×30）+3×33+7×（4×30））預(yù)制T 梁。

PBG 大橋工程中橋梁結(jié)構(gòu)是大跨徑的連續(xù)鋼構(gòu)橋，主橋長(zhǎng)度為68m+120m+68m，邊跨：中跨=0.57，梁高按照1.8 次的拋物線線形變化。工作人員根據(jù)橋梁的實(shí)際情況，對(duì)橋梁分段進(jìn)行劃分，除了邊跨現(xiàn)澆段、合攏段之外，還可以劃分為16 對(duì)階段，0-1’號(hào)塊長(zhǎng)度為120m（一共3 塊），2-6 號(hào)塊長(zhǎng)3m，7-10 號(hào)塊長(zhǎng)3.5m，11-16 號(hào)塊長(zhǎng)4m；邊跨現(xiàn)澆段的長(zhǎng)度是6.84m，邊跨與中跨的合攏段長(zhǎng)是2m。

本次橋梁施工采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工技術(shù)，懸澆梁段的重量是181.1t；主橋橫截面是單箱單室結(jié)構(gòu)，頂板寬1605m，底板寬8.75m，懸臂成3.65m。橋梁結(jié)構(gòu)中，墩頂?shù)? 號(hào)塊上方設(shè)置兩塊150cm 規(guī)格的橫隔板，主跨的跨中設(shè)施50cm 規(guī)格的橫隔板；頂板橫坡為2%，主梁張拉分別采用順橋向、橫向與豎向的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，縱向的預(yù)應(yīng)力錨具為群錨、扁錨。

3.2 大跨徑連續(xù)橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）預(yù)壓技術(shù)

0 號(hào)塊段的托架預(yù)壓，預(yù)壓是為了檢驗(yàn)托架的荷載承受情況，保證托架在施工過(guò)程中的安全；同時(shí)了解托架彈性變形的情況，根據(jù)預(yù)壓結(jié)果為0 塊立模標(biāo)高，為之后的施工實(shí)施提供參照。在橫向分配梁、裝配式公路背蕾桁架、牛腿安裝完成之后進(jìn)行托架預(yù)壓，根據(jù)0塊設(shè)計(jì)重量計(jì)算支架可承受的總荷載為210t，考慮荷載與其他因素的影響，得到支架承受預(yù)壓總荷載參數(shù)為252t（2520KN）。預(yù)壓實(shí)施過(guò)程：分布式方法堆載鋼筋→分級(jí)加載處理，分別為42t、105t、210t、252t →持續(xù)加載24h，每完成一次加載之后測(cè)量一次，獲取數(shù)據(jù)。

邊跨現(xiàn)澆段的托架預(yù)壓，采用錨具、鋼板將 32 精軋螺紋鋼與 15.24 鋼絞線連接起來(lái)，通過(guò)張拉鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，以此達(dá)到掛籃預(yù)壓的目的。加載時(shí)采用分級(jí)加載方式，逐步加載，在加載程度達(dá)到120% 之后測(cè)量所有檢測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在卸載完成之后測(cè)量所有測(cè)點(diǎn)的變形情況。根據(jù)預(yù)壓方案，邊跨現(xiàn)澆段的總荷載為135t，配重之后的總荷載為67.5t，預(yù)壓配重端，檢測(cè)墩身的受壓情況，分析是否出現(xiàn)偏移變形，之后對(duì)現(xiàn)澆段逐級(jí)加壓，加載力值分別為：18t、35t、45t。

（2）掛籃懸澆施工技術(shù)

這一施工技術(shù)的實(shí)施對(duì)象是非邊跨與中跨合攏段的塊段，也就是PBG 大橋工程的2-16 塊段。根據(jù)這些塊段的梁結(jié)構(gòu)、重量與規(guī)格，采用菱形掛籃懸臂節(jié)段現(xiàn)澆作業(yè)工藝；工藝實(shí)施中，在工廠集中加工鋼筋，將鋼筋運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次拼裝；在現(xiàn)場(chǎng)周邊自建混凝土拌合站，之后將混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，采用地泵泵送，采用QTZ80 塔吊設(shè)施負(fù)責(zé)垂直運(yùn)輸，將其防止在柱墩之間。掛籃懸澆施工中，掛籃體系包括：主桁架、懸吊系統(tǒng)、底部平臺(tái)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)與防護(hù)系統(tǒng)。

主桁架負(fù)責(zé)承擔(dān)下部系統(tǒng)傳遞出來(lái)的重量，主桁架按照順橋向的方向、以兩榀菱形桁架搭設(shè)在結(jié)構(gòu)上，采用橫向聯(lián)結(jié)系與菱形桁架垂直聯(lián)結(jié)。主桁架長(zhǎng)9.8m，高3.5m，桁架間隔8.45m。

底部系統(tǒng)負(fù)責(zé)承受掛籃施工，此時(shí)混凝土、鋼筋材料等重量均施加在底部系統(tǒng)，且施工人員的工作面重量也會(huì)施加于底部系統(tǒng)。底部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為鋼模板+ 工字鋼橫縱梁，前后兩的中心距離確定為5.3m，采用焊接法將縱梁與橫梁進(jìn)行連接。在前側(cè)下橫梁的施工中，可以使用2HN400×5200 組合加工形成，剩下的橫梁則采用2HN600×200 組合加工形成，縱梁可以采用單根的HN350×175 型鋼。

懸吊系統(tǒng)負(fù)責(zé)連接底部系統(tǒng)與主桁架結(jié)構(gòu)，可以將底部系統(tǒng)所承載的荷載傳遞給主桁架。一般來(lái)說(shuō)，懸吊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為多個(gè)吊桿，包括：底模平臺(tái)的吊桿、前上橫梁、外模走行梁吊桿、內(nèi)外模走形梁的吊桿、螺旋千斤頂?shù)?。前上橫梁吊桿可以采用Q345 鋼板（120+140mm），其余吊桿可以采用 32mm 精軋螺紋鋼筋。

錨固系統(tǒng)是掛籃懸澆作業(yè)中確保施工安全的主要結(jié)構(gòu)，在懸澆施工的過(guò)程中，錨固系統(tǒng)能夠有效抵消混凝土的傾覆力。錨固系統(tǒng)可細(xì)化分為4 組，每組由扁擔(dān)梁、后錨桿構(gòu)成，分別設(shè)置在桁架的節(jié)點(diǎn)位置。錨固系統(tǒng)使用中，力的傳導(dǎo)過(guò)程為：主桁架厚街店→上扁擔(dān)梁→后錨桿位置→精軋螺紋鋼筋→混凝土。

行走系統(tǒng)是本次大跨境連續(xù)梁橋懸臂現(xiàn)澆施工的重要構(gòu)成，在每個(gè)塊段橋梁施工完成之后，掛籃向前移動(dòng)，以此便于開(kāi)展下一塊段橋梁的施工。一般來(lái)說(shuō)，掛籃的前進(jìn)依靠行走系統(tǒng)。行走系統(tǒng)的構(gòu)成為：梁墊+ 工字鋼軌道+ 內(nèi)外行走梁支座等。在行走時(shí)，可以先移動(dòng)橋面的軌道，將其固定，之后掛籃會(huì)整體向外移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主桁架與底部的同時(shí)移動(dòng)。

（3）混凝土現(xiàn)澆技術(shù)

混凝土現(xiàn)澆技術(shù)是本次橋梁工程施工的主要技術(shù)之一，負(fù)責(zé)對(duì)邊跨塊段橋梁、墩柱進(jìn)行連接，促使二者固結(jié)形成橋梁整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程實(shí)際情況，為了避免本地區(qū)氣候變化引起現(xiàn)澆成果質(zhì)量的變化，引起混凝土開(kāi)裂，需要在邊跨現(xiàn)澆之前調(diào)查最近時(shí)間的氣候情況，選擇前后2 天沒(méi)有降雨、溫度在24-35℃之間的時(shí)間。

泵送是現(xiàn)澆作業(yè)的主要環(huán)節(jié)，根據(jù)本工程橋梁規(guī)格，考慮橋梁長(zhǎng)寬度、邊跨橋梁段的規(guī)格情況、橋墩的高度參數(shù)等情況，選擇C55 混凝土進(jìn)行泵送，將混凝土泵送到160m 高度的位置，采用兩端同時(shí)澆筑的方法?？紤]“氣溫升高梁體下?lián)希瑯I(yè)之梁體上翹”的情況，為了避免出現(xiàn)邊跨現(xiàn)澆段混凝土在澆筑之后出現(xiàn)由于強(qiáng)度不斷增加而開(kāi)裂的其概況，可以采用水箱控制懸臂端，通過(guò)增加、減少水箱的重量對(duì)懸臂端進(jìn)行平衡，避免其產(chǎn)生變形。在邊跨段現(xiàn)澆作業(yè)完成之后，需要每次間隔2h 測(cè)量橋墩頂?shù)奈灰魄闆r，及時(shí)調(diào)整鄰近橋梁塊段與橋墩位置，確?，F(xiàn)澆作業(yè)成果滿足技術(shù)要求。

（4）合攏頂推技術(shù)

合攏頂推的目的是確保橋墩始終處于受力狀態(tài)，提升橋梁合攏質(zhì)量水平，促使橋梁在運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)安全、穩(wěn)定。根據(jù)本工程實(shí)際情況，橋梁結(jié)構(gòu)為連續(xù)鋼構(gòu)，本身具有較強(qiáng)的跨越能力、穩(wěn)定性，且之前采用的掛籃施工技術(shù)成熟可靠。考慮橋梁施工過(guò)程中外界因素的影響，為了避免出現(xiàn)：預(yù)應(yīng)力流失、橋墩與梁位置偏移、主梁下?lián)系葐?wèn)題，需啊喲采用合攏頂推技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)橋梁線形的控制，以水平頂推力抵消橋墩產(chǎn)生的業(yè)向力，弱化由于溫差引起的附加內(nèi)力，從而降低橋梁長(zhǎng)期荷載作用的影響。

在合攏頂推施工之前，需固定骨架，讓主梁段向外移動(dòng)，讓骨架儲(chǔ)存壓力促使其在合攏時(shí)釋放，減少徐變效用，優(yōu)化內(nèi)部應(yīng)力的分配，對(duì)主梁下部的梁體進(jìn)行保護(hù)，避免其由于作用力出現(xiàn)開(kāi)裂。本次實(shí)施的合攏頂推施工流程為：預(yù)埋合攏段預(yù)埋件→焊接頂推傳力桿→固定千斤頂→按照順序施加頂推壓力→施加100% 的頂推力→分析效果，固結(jié)安裝體外骨架→卸載千斤頂→后續(xù)施工。

在合攏頂推施工過(guò)程中，考慮外界環(huán)境溫度變化會(huì)對(duì)施工效果產(chǎn)生影響，比如：溫度變化拿起梁內(nèi)應(yīng)力的變化，導(dǎo)致橋墩位置出現(xiàn)彎矩，引起橋墩與主梁的分離，在固結(jié)處出現(xiàn)裂縫。為了改善這種影響，需要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度控制，根據(jù)施工組織方案，施工環(huán)境中的平均溫度設(shè)定為合攏溫度；但是實(shí)際施工中合攏溫度與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度一定會(huì)產(chǎn)生差值，此時(shí)就要考慮這溫差的影響，適當(dāng)弱化溫差。根據(jù)合攏段（18#、19# 為合攏段）兩端的數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果（如表1），需要考慮合攏實(shí)際溫度與設(shè)計(jì)溫度的一致性需求，為了確保本工程中大跨徑連續(xù)梁橋在施工之后具有較強(qiáng)受力能力，就要適當(dāng)施加此時(shí)的頂推力度。若出現(xiàn)實(shí)際溫度高于設(shè)計(jì)溫度的情況，則會(huì)引起施工之后的主墩向內(nèi)側(cè)傾斜，因此，此時(shí)需要適當(dāng)增加頂推力；若出現(xiàn)實(shí)際溫度低于設(shè)計(jì)溫度的情況，則要適當(dāng)減小頂推力，避免主墩出現(xiàn)向外傾斜的情況。

表1 橋梁工程合攏段兩端的數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果

頂推力施加環(huán)節(jié)，需要根據(jù)之前的測(cè)試情況，先施加40% 的頂推力持續(xù)這一力度20 分鐘，等待合攏段與橋墩穩(wěn)定之后，測(cè)量位移數(shù)據(jù)（如表2），之后逐步增加頂推力。在60% 頂推力施加20 分鐘之后，等待合攏段與橋墩位置穩(wěn)定，測(cè)量應(yīng)力與位移數(shù)據(jù)，繼續(xù)施加80%頂推力。

表2 測(cè)量位移數(shù)據(jù)

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，通過(guò)本次研究，可以看出大跨境連續(xù)橋梁施工具有一定復(fù)雜性，很容易遭受外界因素影響，引起施工隱患，影響橋梁工程的整體建設(shè)質(zhì)量。因此，在大跨徑連續(xù)橋梁的施工技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況，分析工程施工情況、得出具體可行的施工方案，梳理施工流程，并且把握橋梁施工中的關(guān)鍵技術(shù)，包括：預(yù)壓技術(shù)、掛籃吊架設(shè)施、合攏頂推技術(shù)等，以此確保工程施工與設(shè)計(jì)要求相符合，保證橋梁施工質(zhì)量符合技術(shù)要求。