某剛構(gòu)橋懸臂澆筑施工階段的穩(wěn)定性分析

李治發(fā)

摘要 連續(xù)剛構(gòu)橋梁因其良好的整體性和較高的承載力，以及施工技術(shù)簡單，在高速公路建設(shè)上得到廣泛運用。其上部結(jié)構(gòu)與橋墩固結(jié)，梁體承受較大荷載時，會出現(xiàn)負(fù)彎矩，混凝土收縮徐變也會造成一定的不利影響?；诖?，文章以某高速公路大橋項目為案例，分析了剛構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)特性以及施工控制方法，總結(jié)了橋梁施工過程中的穩(wěn)定性控制技術(shù)，具體包括從施工變形、施工應(yīng)力、施工穩(wěn)定性及安全性等方面進(jìn)行控制的技術(shù)要點，以最大限度地減少誤差，提高施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高速公路橋梁項目；連續(xù)剛構(gòu)橋梁；懸臂澆筑；施工穩(wěn)定性分析

中圖分類號 U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0123-03

0 引言

建設(shè)高速公路橋梁，通常會使用連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)形式，其整體性較好，可承受較大壓力，且便于施工建設(shè)，橋梁的上部結(jié)構(gòu)和橋墩牢固連接，梁體受荷載影響，會出現(xiàn)負(fù)彎矩，混凝土收縮形變、溫度變化也會影響其整體質(zhì)量。所以，該文論述了連續(xù)剛構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)特點以及施工控制方法，分析了施工穩(wěn)定性，旨在提高施工質(zhì)量。

1 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的特點

1.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)特點

連續(xù)剛構(gòu)橋梁的上部結(jié)構(gòu)與橋墩相互固結(jié)，未安裝支座，其上部結(jié)構(gòu)沒有伸縮縫，行車的穩(wěn)定性較高。該橋梁屬于多次超靜定結(jié)構(gòu)，橋墩頂端的梁體，會出現(xiàn)明顯的負(fù)彎矩，需通過設(shè)計變截面，來消除不利影響。

1.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)特點

該橋梁為多次超靜定結(jié)構(gòu)，不論是施工階段還是后期運營，混凝土形變及溫度變化，都會對其產(chǎn)生影響，導(dǎo)致梁體縱向大幅度地移動，且橋梁的下部結(jié)構(gòu)需承受水平方向的荷載。設(shè)計橋梁時，其下部結(jié)構(gòu)使用柔性雙薄壁墩，主要是為了避免出現(xiàn)較大彎矩[1]。

1.3 橋梁受力特點

受力程度相同時，相較于連續(xù)橋梁，剛構(gòu)橋梁的跨中截面的正彎矩較小，而兩者的橋墩頂部負(fù)彎矩非常接近。建造剛構(gòu)橋梁時，其下部結(jié)構(gòu)使用柔性雙薄壁墩，是為了避免受到水平荷載的較大影響，并使橋梁能抵抗更高等級的振動。

2 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工控制方法

為確保橋梁安全高效施工，在施工過程中需要實時監(jiān)測剛構(gòu)橋梁的狀態(tài)，通過收集并分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，達(dá)到有效控制其穩(wěn)定性的目的?；诟黜椃治鰧嵺`可知，建造施工連續(xù)剛構(gòu)橋梁過程中，所用的施工控制方法主要有四種：

2.1 橋梁施工變形控制

建造橋梁時，受橋梁自身重量的影響，梁體會出現(xiàn)撓曲變形，而采用的施工技術(shù)不當(dāng)會加劇變形問題。針對此問題，需采取相關(guān)措施有效控制變形，避免影響到橋梁合龍[2]。

2.2 橋梁施工應(yīng)力控制

施工建設(shè)剛構(gòu)橋梁時，梁體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，會影響到其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。橋梁合龍階段，還未產(chǎn)生連續(xù)剛構(gòu)作用效應(yīng)，其承載力較小，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)力大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重傷害，導(dǎo)致橋梁的安全性明顯降低。在連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工環(huán)節(jié)，為了解橋梁受力情況，需要實時監(jiān)測橋梁的應(yīng)力，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，采取有效措施控制施工活動[3]。

2.3 橋梁施工穩(wěn)定性控制

連續(xù)剛構(gòu)橋梁設(shè)計跨度不斷增大，橋墩越來越高，會導(dǎo)致剛構(gòu)橋梁部分位置的剛度下降，不利于安全穩(wěn)定地推進(jìn)橋梁施工，所以需針對橋梁施工環(huán)節(jié)的梁體變形及內(nèi)力開展全面分析，采取相關(guān)措施有效控制施工穩(wěn)定性，從而準(zhǔn)確評價橋梁穩(wěn)定性。

2.4 橋梁施工安全控制

為確保順利建設(shè)連續(xù)剛構(gòu)橋梁，必須對其施工安全進(jìn)行有效控制。有效控制措施主要分為橋梁結(jié)構(gòu)及施工人員兩方面的安全控制。剛構(gòu)橋梁承受外部荷載，其形狀會發(fā)生改變，為實現(xiàn)橋梁的結(jié)構(gòu)安全，一方面要控制橋梁在受力狀態(tài)方面的形變，另一方面要控制施工穩(wěn)定性。橋梁施工過程中，施工方應(yīng)制定并實施具體的安保措施，以確保施工人員的安全，實現(xiàn)人員安全控制的目標(biāo)[4]。

3 工程概況

某高速公路大橋的長度為898 m，其中心、起點及終點的樁號依次為DZK20+780、DZK20+331和DZK21+229。該橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩墩四跨，邊跨與中跨的長度分別為60 m和120 m，橋梁頂寬12.5 m，其上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)體系。建設(shè)其上部結(jié)構(gòu)，使用掛籃法澆筑而成，2#節(jié)段懸臂現(xiàn)澆梁重達(dá)149 t，掛籃重70 t。圖1～2表示T橋梁的中跨與邊跨梁體節(jié)段布置情況。

4 橋梁施工穩(wěn)定性控制技術(shù)

4.1 0#與1#塊的施工

該大橋項目位于山地，需設(shè)計較高的橋梁主墩，建造0#塊與1#塊時，地形因素加大了施工難度。綜合考慮當(dāng)?shù)貜?fù)雜地形因素，在該段施工選用錨固三角托架方案[5]。

采用該方法進(jìn)行施工，用錨固筋和牛腿將三腳架與柱墩牢固連接，得到牢固穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，在上面放置支架托架平臺，確保實現(xiàn)順利澆筑。圖3表示錨固三角托架法結(jié)構(gòu)受力形式。

4.2 掛籃的懸臂澆筑

連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工階段，掛籃法懸臂澆筑結(jié)構(gòu)時，會損害到橋梁的內(nèi)部構(gòu)造。所以，加工制作的懸臂掛籃，應(yīng)提升施工質(zhì)量為目標(biāo)，采取措施改進(jìn)結(jié)構(gòu)及施工技術(shù)。通過比較各種掛籃結(jié)構(gòu)形式，發(fā)現(xiàn)菱形掛籃的拼裝難度較低，可快速完成拆卸[6]。結(jié)合項目建設(shè)的具體需求，依照相關(guān)設(shè)計規(guī)范，選用了菱形掛籃形式。

4.3 合龍段施工

溫度變化、施工技術(shù)等會影響到剛構(gòu)橋梁的合龍施工效果。施工過程中，運用吊架法先合龍邊跨，再運用掛籃法合龍中跨，從而確保施工質(zhì)量符合要求。

合龍施工前，需在梁體節(jié)段頂板及底板處設(shè)置鋼筋骨架，并焊接在一起，合龍段混凝土為C55高強混凝土，從而全面提升合龍質(zhì)量，確保梁體能承受較大壓力。并依照經(jīng)評審的施工方案要求，確保各工序的順利推進(jìn)，以提升合龍段整體質(zhì)量[7]。圖4為合龍段施工工藝流程。

4.4 立模標(biāo)高的計算

剛構(gòu)橋梁施工環(huán)節(jié)，梁體出現(xiàn)撓度彎曲，會影響到橋梁的線形及合龍施工質(zhì)量。為有效減小橋梁線形的偏差值，避免出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，需測算不利因素對立模預(yù)拱度及標(biāo)高的影響，從而指導(dǎo)項目施工，圖5表示其立模預(yù)拱度。

在剛構(gòu)橋梁的施工階段，及時監(jiān)測了梁體的運行狀態(tài)，且根據(jù)工藝流程有效控制立模標(biāo)高：

（1）開始施工之前，通過分析梁體受力情況，并綜合考慮立模標(biāo)高，從而明確施工控制的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）如果實際數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差不足2 cm，可根據(jù)施工方案繼續(xù)推進(jìn)施工，如果偏差大于2 cm，則需進(jìn)行優(yōu)化后再繼續(xù)推進(jìn)建設(shè)[8]。

5 施工穩(wěn)定性分析

梁體完成合龍之后，測量梁體節(jié)段的高程，將其比對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，從而確定各個節(jié)段的誤差，圖6為各節(jié)段的標(biāo)高誤差。

分析圖6發(fā)現(xiàn)：

（1）有些節(jié)段的標(biāo)高誤差為正，完成施工后，各梁體節(jié)段的標(biāo)高誤差相互間具有差異，但并未影響到梁體整體線形，充分表明控制施工穩(wěn)定性的措施，發(fā)揮了良好作用。

（2）繼續(xù)推進(jìn)橋梁建設(shè)，各節(jié)段誤差會不斷累積，且與0#塊與1#塊距離越遠(yuǎn)，則會產(chǎn)生更大的標(biāo)高誤差，梁體合龍段的誤差最大[9]。

（3）通過分析剛構(gòu)橋梁施工階段的相關(guān)內(nèi)容與梁體結(jié)構(gòu)特性發(fā)現(xiàn)，混凝土發(fā)生收縮徐變會導(dǎo)致標(biāo)高誤差的出現(xiàn)，此類影響有時效性，會持續(xù)一段時間，隨著時間的推移會趨于穩(wěn)定，且梁段標(biāo)高會逐漸實現(xiàn)與設(shè)計值基本一致[10]。

6 結(jié)論

綜上所述，該文論述了大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)特點及施工控制方法，并結(jié)合工程項目案例，分析了各種施工穩(wěn)定性控制技術(shù)，運用梁段標(biāo)高誤差總結(jié)了施工穩(wěn)定性，所得結(jié)論如下：

（1）連續(xù)剛構(gòu)橋梁的上部結(jié)構(gòu)與梁墩相互固結(jié)，混凝土收縮徐變及溫度對其有較大影響，且會出現(xiàn)明顯的次內(nèi)力。

（2）連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工控制方法主要有施工變形、應(yīng)力、穩(wěn)定性及安全性等控制技術(shù)。

（3）通過監(jiān)控手段，測量了施工階段及建成后的橋梁線形，通過分析測量數(shù)據(jù)可知：①針對大跨徑連續(xù)性剛構(gòu)橋梁施工，使用的穩(wěn)定性控制方法取得了良好效果；②混凝土收縮徐變及溫度會影響到梁體，另外施工作業(yè)流程缺乏規(guī)范性，都會導(dǎo)致出現(xiàn)標(biāo)高誤差。

參考文獻(xiàn)

[1]韋道松. 連續(xù)剛構(gòu)橋掛籃施工工藝及穩(wěn)定性分析[J]. 西部交通科技， 2022（7）： 164-166.

[2]楊鑫. 高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中穩(wěn)定性分析[J]. 交通世界， 2021（16）： 83-86.

[3]楊龍， 沈林麗， 段永鳳， 等. 高墩大跨剛構(gòu)橋施工穩(wěn)定性分析及控制[J]. 施工技術(shù)， 2020（S1）： 1215-1218.

[4]王申， 謝曉杰. 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂澆筑施工穩(wěn)定性分析[J]. 公路工程， 2019（2）： 138-142.

[5]許紅勝， 劉岐， 顏東煌， 等. 連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工過程主梁變形影響因素研究[J]. 公路與汽運， 2021（6）： 102-105.

[6]賴清海. 翔安大道跨線橋懸臂澆筑施工安全管理[C]. 《施工技術(shù)》雜志社， 亞太建設(shè)科技信息研究院有限公司. 2020年全國土木工程施工技術(shù)交流會論文集（下冊）， 2020： 145-148.

[7]于松波. 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工線形控制分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（11）： 108-110.

[8]任涵. 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁懸臂澆筑施工技術(shù)要點[J]. 四川建材， 2022（5）： 115-116.

[9]賴清海. 翔安大道跨線橋懸臂澆筑施工安全管理[C]. 《施工技術(shù)》雜志社， 亞太建設(shè)科技信息研究院有限公司. 2020年全國土木工程施工技術(shù)交流會論文集（下冊）， 2020： 145-148.

[10]宋少騫. 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁懸臂澆筑施工關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量控制[J]. 建設(shè)監(jiān)理， 2020（3）： 83-85.