小曲線半徑段連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)研究

霍新杰

（中交一公局西北工程有限公司，西安 710000）

1 工程概況

G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段公路工程，設(shè)計(jì)斜溝5號(hào)特大橋橋梁全長(zhǎng)1 380 m，主橋下部結(jié)構(gòu)采用80∶1 變截面薄壁空心墩，最大墩高為91 m；上部結(jié)構(gòu)采用兩聯(lián)43 m+5×80 m+43 m 連續(xù)剛構(gòu)，左右幅各12 個(gè)T 構(gòu)。最小平曲線半徑400 m，最大縱坡3.9%，連續(xù)超高橫坡4%。 左幅位于加寬段范圍，頂板寬度由12.18 m 變化至13.368 m；右幅箱梁頂板等寬12 m。

橋址區(qū)地形條件復(fù)雜，位于兩山一溝間，地形起伏較大，溝壑發(fā)育，通過螺旋曲線展現(xiàn)。 同時(shí)，項(xiàng)目區(qū)域?qū)賰?nèi)陸高寒氣候區(qū)，冰凍期長(zhǎng)，日照溫差較大，多風(fēng)少雨、干燥寒冷，工點(diǎn)海拔達(dá)到3 000 m，每年有效施工期僅為6 個(gè)月。

小曲線半徑連續(xù)剛構(gòu)施工在懸臂澆筑階段， 兩懸臂端存在向曲線內(nèi)側(cè)產(chǎn)生扭曲變形的影響，施工線形控制難度大，加上日照溫差、風(fēng)速變化的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度要求更高。

2 小曲線半徑連續(xù)剛構(gòu)施工需要解決的問題

1）由于作業(yè)面最大高度達(dá)到96 m，0#塊施工作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)屬于高空作業(yè)，吊裝工序多，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

2）連續(xù)剛構(gòu)超高橫坡為4%，為達(dá)到掛籃行走穩(wěn)定性的要求，需根據(jù)掛籃兩片主桁設(shè)計(jì)中心間距對(duì)橫坡進(jìn)行調(diào)整，保證掛籃行走時(shí)兩側(cè)主桁處于同一標(biāo)高，確保行走穩(wěn)定。

3）加寬段的連續(xù)剛構(gòu)受橋面橫坡及寬度影響，為達(dá)到翼緣板端部最小厚度要求，需對(duì)翼緣板寬度和底部線形進(jìn)行調(diào)整。

4）橋址區(qū)日照溫差大，常年多風(fēng)，溫度和風(fēng)速對(duì)結(jié)構(gòu)位移和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度影響較大。

5）多跨連續(xù)剛構(gòu)橋每聯(lián)需分4 次合龍，施工工藝復(fù)雜，占用時(shí)間較長(zhǎng)。

3 墩頂0#塊施工

由于受現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)高度影響， 承臺(tái)頂至墩頂0#塊高度達(dá)到91 m，現(xiàn)場(chǎng)施工承重平臺(tái)只能選擇托架進(jìn)行。 由于在91 m 高空中作業(yè)，施工平臺(tái)很難搭建，所以，要求托架的拼裝工藝不能過于煩瑣，應(yīng)避免較多的組合或拼組工序。

1）托架按照組裝形式分為焊接式和裝配式，目前采用最多的形式是裝配式托架。 裝配式托架由預(yù)埋件、鋼牛腿、三角托架、卸落裝置、承重分配梁和作業(yè)平臺(tái)組成。 為方便拼裝，簡(jiǎn)化高空作業(yè)工序，確定受力三角托架為整體式，由型鋼直接在地面上采用銷軸拼裝組合而成， 這樣可以避免在高空中過多地拼組桿件，可一次性進(jìn)行吊裝。

2）托架與墩身預(yù)埋牛腿為銷軸連接，連接操作方便，避免了傳統(tǒng)的焊接連接工藝需要在高空中耗費(fèi)大量的作業(yè)時(shí)間，降低安全風(fēng)險(xiǎn)和作業(yè)人員的工作強(qiáng)度。

3）卸落裝置采用卸落鋼塊，卸落塊由4 組上、下、左、右墊塊組成， 通過左、 右墊塊內(nèi)設(shè)的高強(qiáng)精軋螺紋鋼進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)操作方便，同時(shí)，卸落鋼塊可根據(jù)0#塊底板橫坡進(jìn)行坡度設(shè)置，與承重分配梁間貼合緊密，安全性更高。

4）承重分配梁可以采用掛籃前下橫梁和后下橫梁的型鋼，在0#塊施工完成后可轉(zhuǎn)至掛籃施工。采用這種方式不僅可以節(jié)省工程成本，而且便于掛籃拼裝，減少了吊裝次數(shù)[1]。

4 懸臂澆筑施工掛籃的設(shè)計(jì)

1）連續(xù)剛構(gòu)頂面橫坡為4%，為保證掛籃行走穩(wěn)定性要求，可采取調(diào)整下墊梁和支座高度， 以保證掛籃行走時(shí)兩側(cè)主桁處于同一標(biāo)高。 如果只在采取墊梁上進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，可能會(huì)由于軌道錨固精軋螺紋鋼外伸長(zhǎng)度較大，存在軌道失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)；如果只在支座上進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整， 掛籃行走時(shí)會(huì)存在支座脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。

2）掛籃兩片主桁設(shè)計(jì)中心間距為6.25 m，按照4%橫坡計(jì)算，兩側(cè)軌道高差為25 cm。軌道墊梁一側(cè)采用雙20b 槽鋼，一側(cè)采用雙32b 槽鋼，墊梁頂面及底面采用10 mm 加勁板組焊，實(shí)現(xiàn)單側(cè)調(diào)整高度為14 cm。單側(cè)前后支座與主桁節(jié)點(diǎn)箱間增設(shè)高度11 cm 剛性調(diào)節(jié)塊， 與支座節(jié)點(diǎn)箱間通過連接鋼板螺栓連接。

3）在保證掛籃下部操作空間和掛籃整體穩(wěn)定性的要求下，采用低吊點(diǎn)菱形掛籃，即可將菱形掛籃主桁前上橫梁位置降低，在保證作業(yè)空間的條件下，降低了前吊點(diǎn)，縮短了前吊桿長(zhǎng)度， 這樣由吊桿變形引起的質(zhì)量影響就小， 同時(shí)重心降低，行走穩(wěn)定性更高[2]。

5 連續(xù)剛構(gòu)模板的設(shè)計(jì)

1）左幅位于加寬段范圍，箱梁頂板寬度由12.18 m 漸變至13.368 m，頂板寬度漸變由箱梁中心線兩側(cè)翼緣板對(duì)稱等寬調(diào)整。 曲線段橋面變寬連續(xù)剛構(gòu)橋受橋面橫坡及頂面寬度的影響，為保證翼緣板端部最小厚度要求，翼緣板底部線形發(fā)生改變，模板轉(zhuǎn)動(dòng)1.95°，翼緣板下降54 mm。

2）考慮到模板的通用周轉(zhuǎn)性，模板頂板寬度均按照左幅最大寬度制作，且在模板加工時(shí)設(shè)置可調(diào)節(jié)翼緣板端頭板，以及在翼緣板底部設(shè)置調(diào)節(jié)絲桿， 保證翼緣板線形及斷面尺寸可調(diào)節(jié)，滿足設(shè)計(jì)要求。

3）翼緣板底部面板采用整體加工，在翼緣板漸變處模板邊部鋼帶加工成25°三角豁口，用于適用調(diào)整翼緣板底部高度調(diào)整。

4）模板外部橫橋向主背肋在翼緣板高度調(diào)整處間斷設(shè)置。 翼緣板底部主背肋與模板外側(cè)桁架水平桿間應(yīng)通過3 個(gè)調(diào)節(jié)絲桿連接，背肋和桁架上焊接的耳板通過鋼銷連接，方便安裝拆除。

5）在進(jìn)行翼緣板底部標(biāo)高調(diào)整時(shí)，應(yīng)拆除翼緣板下部?jī)?nèi)側(cè)2 個(gè)調(diào)節(jié)絲桿，只保留外部調(diào)節(jié)絲桿，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)絲桿，調(diào)整翼緣板底部標(biāo)高。

6 小曲線半徑掛籃行走的控制

1）連續(xù)剛構(gòu)位于半徑為400 m 圓曲線上，施工中采用以直代曲的方式。 為保證掛籃行走至設(shè)計(jì)軸線位置，軌道采用分段設(shè)計(jì)，使同一條軌道的前后段形成一定的夾角，然后再采用軌道連接器連接，掛籃行走時(shí)，利用軌道與支座間的間隙實(shí)現(xiàn)掛籃的整體轉(zhuǎn)彎。

2）行走采用兩個(gè)千斤頂進(jìn)行頂拉施工。 先同步頂推掛籃左右兩片主桁，使掛籃整體前移至2 個(gè)軌道接頭的位置處，再采用內(nèi)、外弧側(cè)不同步行走的方法來實(shí)現(xiàn)掛籃的整體轉(zhuǎn)彎，即外弧側(cè)掛籃行走快于內(nèi)弧側(cè)掛籃行走， 以達(dá)到掛籃在軌道上適應(yīng)軌道的夾角，完成掛籃的整體轉(zhuǎn)彎。

7 施工線形的控制研究

對(duì)于小曲線半徑連續(xù)剛構(gòu)橋， 除了考慮懸臂端在結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力、施工荷載引起的線形變化外，還需考慮受結(jié)構(gòu)受曲線結(jié)構(gòu)的影響，懸臂澆筑階段有向曲線內(nèi)側(cè)發(fā)生轉(zhuǎn)的可能，造成線形發(fā)生變化。

為使合龍后的線形符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求， 應(yīng)對(duì)各懸臂澆筑節(jié)段的撓度和軸線進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 同時(shí)對(duì)不同時(shí)段溫差變化對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響進(jìn)行量測(cè)，獲取結(jié)構(gòu)變形影響的變化規(guī)律，在施工過程中及時(shí)進(jìn)行修正和調(diào)整有關(guān)參數(shù)， 為下節(jié)模板安裝提供數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)線形控制。

在開展連續(xù)剛構(gòu)橋施工中的線性控制工作時(shí)，應(yīng)結(jié)合橋梁工程項(xiàng)目實(shí)況，測(cè)定線形控制相關(guān)參數(shù)，計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工預(yù)偏度。（1）通過掛籃荷載試驗(yàn)，測(cè)定施工過程中掛籃變形值。（2）測(cè)定掛籃自重、施工設(shè)備等施工過程中的臨時(shí)荷載，以及混凝土彈性模量、重度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，為建模仿真分析提供數(shù)據(jù)。（3）分別測(cè)定施工中橋梁的混凝土收縮徐變以及溫度變化引起的變形，然后按照掌握的所有參數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算預(yù)偏度[3]。

8 施工線形監(jiān)測(cè)方法和數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)過程劃分為混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力張拉后、掛籃行走后4 個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此確定掛籃變形、預(yù)應(yīng)力、施工荷載等對(duì)結(jié)構(gòu)線形的影響。

在監(jiān)測(cè)過程中， 日照溫差和混凝土收縮徐變?cè)斐傻挠绊懯窍嗷クB加的， 因此， 監(jiān)測(cè)分為同日按一定時(shí)間間隔連續(xù)監(jiān)測(cè)，以及連續(xù)對(duì)每日的固定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此分析溫差對(duì)測(cè)量?jī)x器精度的影響、 日照溫差產(chǎn)生的疲勞變形和混凝土收縮徐變變形。

1）通過對(duì)固定點(diǎn)一日不同時(shí)段的連續(xù)監(jiān)測(cè)，獲取位移量顯著增大的溫度場(chǎng)和風(fēng)力場(chǎng)， 施工測(cè)量盡可能避免在該時(shí)段進(jìn)行。 通過對(duì)時(shí)間、溫度場(chǎng)、風(fēng)力場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)早晨無論是風(fēng)力和溫度都變化較小，相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于掛籃的校核、測(cè)量精度的影響都是最小；中午和下午溫度變化快，風(fēng)速較高且強(qiáng)風(fēng)次數(shù)多， 對(duì)于掛籃的固定和測(cè)量精度的影響較大，因此，選擇溫度變化速率較小、3 級(jí)風(fēng)以下的時(shí)段監(jiān)測(cè)，線形控制精度能大幅提升。

2）通過連續(xù)對(duì)每日的固定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以獲取在一定時(shí)間內(nèi)受混凝土收縮徐變、梁段自重、預(yù)應(yīng)力和溫度變化影響產(chǎn)生的線形變化規(guī)律。 在實(shí)際對(duì)每梁段平面位置的監(jiān)測(cè)中，可以發(fā)現(xiàn)箱梁受混凝土徐變、自重和風(fēng)力溫度的影響，會(huì)使梁體向曲線內(nèi)側(cè)產(chǎn)生一定的偏移，最大偏移量為1 cm。通過整體對(duì)掛籃中心向橋梁外側(cè)預(yù)偏移1 cm， 確保橋梁的軸向偏位均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)[4]。

9 合龍段施工

合龍施工是連續(xù)剛構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)， 它對(duì)保證成橋質(zhì)量至關(guān)重要。 合龍前，將兩懸臂端臨時(shí)連接，保持相對(duì)固定， 以防止合龍混凝土在早期因?yàn)榱后w混凝土的熱脹冷縮開裂。 多跨連續(xù)剛構(gòu)按照設(shè)計(jì)的合龍順序?yàn)椋合冗吙纭芜吙纭獬B續(xù)梁墩頂臨時(shí)固結(jié)，完成體系轉(zhuǎn)換→次中跨（施加頂推力）→中跨（施加頂推力），形成連續(xù)剛構(gòu)。

合龍施工工序復(fù)雜，需要在不同階段穿插其他施工作業(yè)。完成體系轉(zhuǎn)換時(shí)，臨時(shí)固結(jié)墩可以采用繩鋸切割，切割面應(yīng)平順，對(duì)結(jié)構(gòu)擾動(dòng)小，且施工速度較快。

頂推力施加的作用點(diǎn)為腹板與頂、底板的交接位置，由于頂推力施加位置的限制，合龍段鋼筋無法進(jìn)行綁扎，可以采用調(diào)整頂推力施加位置，在頂、底板焊接型鋼反力架，采用此種方式時(shí)可以同步進(jìn)行鋼筋綁扎。 頂推力施工時(shí)，應(yīng)采用智能千斤頂同步施加，確保均衡、對(duì)稱。

10 結(jié)語

本文對(duì)小曲線半徑連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)開展研究。 在工程案例中通過采取裝配式托架， 降低了作業(yè)強(qiáng)度， 提高了安全性；通過在掛籃主桁架下部增設(shè)調(diào)節(jié)塊的方式調(diào)整橋面4%橫坡，提高了掛籃使用的穩(wěn)定性；軌道采用分段設(shè)計(jì)，鋪設(shè)時(shí)使同一條軌道的前后段形成一定的夾角，采用內(nèi)、外弧側(cè)不同步行走的方法來實(shí)現(xiàn)掛籃的整體轉(zhuǎn)彎， 確保了掛籃行走至既定位置；通過對(duì)連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑自由端在日照溫差、風(fēng)速作用下的變形和位移研究，掌握了連續(xù)剛構(gòu)橋的變形規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)剛構(gòu)施工平面線形及撓度控制。