連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝分析

高菁陽

（石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050081）

0 引言

隨著建筑工程的發(fā)展，橋梁施工技術(shù)也在不斷進(jìn)步，為我國的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。連續(xù)箱梁橋是一種使用連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁，也是目前橋梁技術(shù)改良后的主要建設(shè)橋梁[1-3]。連續(xù)箱梁橋具有穩(wěn)定性高、剛度較強(qiáng)、成本耗費(fèi)低廉，以及抗震性能好的優(yōu)勢，但隨著交通技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)的連續(xù)箱梁橋施工技術(shù)已經(jīng)無法滿足目前的機(jī)械化需求，因此需要設(shè)計(jì)新的連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝[4-6]。

連續(xù)箱梁橋在施工時(shí)通常選取預(yù)應(yīng)力混凝土，但這種混凝土可能會隨著施工場地的變化出現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致橋梁變形。因此設(shè)計(jì)連續(xù)箱梁橋頂推施工技術(shù)時(shí)需考慮混凝土澆筑對整個(gè)頂推施工工藝造成的影響，因此本文在傳統(tǒng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上研究了新的連續(xù)箱梁橋施工技術(shù)，以期為提高橋梁建設(shè)的穩(wěn)定性，促進(jìn)橋梁建筑技術(shù)的發(fā)展作出一定貢獻(xiàn)。

1 連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝設(shè)計(jì)

1.1 移動式懸臂施工掛籃

應(yīng)用移動式懸臂施工掛籃可以保證施工效果，提高施工效率，受預(yù)應(yīng)力混凝土特性的影響，在施工過程中需要保證掛籃設(shè)備的穩(wěn)定性，保證掛籃能重復(fù)利用，降低工程的成本，施工掛籃整體可以看作一個(gè)移動的支架，如圖1所示。

圖1 掛籃示意圖

由圖1可知，該掛籃呈桁架式分布，整個(gè)掛籃可以完成抗壓式走位，保證懸灌的效率，在橋梁的預(yù)應(yīng)力管道敷設(shè)及灌漿循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。整體施工工藝流程較簡單，首先進(jìn)行墩梁的臨時(shí)錨固，將施工掛籃正確安裝；其次關(guān)注中間部分，設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼索；最后將掛籃逐漸向兩側(cè)移動，完成下一梁柱的澆筑。在施工過程中一定要預(yù)先保證頂?shù)啄?biāo)的高度，避免出現(xiàn)掛籃遷移的現(xiàn)象，還需對澆筑的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證橋梁頂推施工的施工效果。

1.2 連續(xù)箱梁橋段混凝土澆筑

掛籃完畢后，需要對現(xiàn)有的橋梁段進(jìn)行混凝土澆筑，需注意混凝土泵送過程中懸臂的角度，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，施工現(xiàn)場的溫度環(huán)境和濕度環(huán)境都會影響澆筑混凝土的狀態(tài)，因此在混凝土澆筑之前需要根據(jù)澆筑需求及現(xiàn)場環(huán)境的變化及時(shí)調(diào)整澆筑速度，連續(xù)箱梁橋澆筑很容易出現(xiàn)掛籃中線無法確定導(dǎo)致的澆筑問題，因此在施工前應(yīng)該確保掛籃中線處于掛籃標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，連續(xù)箱梁橋段混凝土澆筑掛籃結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 連續(xù)箱梁橋段混凝土澆筑掛籃結(jié)構(gòu)簡圖

由于澆筑管道較多，且各個(gè)管道附近都設(shè)置了相應(yīng)的施工預(yù)埋件，因此需要計(jì)算箱梁各階段的實(shí)際立模標(biāo)高，保證混凝土澆筑的有效性。如果在澆筑的過程中出現(xiàn)全斷面多次澆筑問題，需要及時(shí)設(shè)置澆筑的次序，保證澆筑效果，首先需要由橋梁底板至橋梁的腹板進(jìn)行承托澆筑，即一次澆筑；其次將腹板下承托中未成功澆筑的位置進(jìn)行承托預(yù)應(yīng)力頂板澆筑，即二次澆筑；最后對仍然剩余的部分進(jìn)行澆筑，即三次澆筑，澆筑過程中需要避免混凝土裂痕產(chǎn)生，影響橋梁整體的穩(wěn)定性。

在管道進(jìn)行澆筑前，需要預(yù)選管道的類型，保證管道不會由于強(qiáng)度過低而出現(xiàn)破損問題，固定管道的鋼筋需要使用井字形排布，避免出現(xiàn)管道上浮產(chǎn)生的分力現(xiàn)象，如果現(xiàn)場施工時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布不合理，很容易出現(xiàn)混凝土崩裂事故影響正常的混凝土澆筑施工，在施工時(shí)應(yīng)避免混凝土受環(huán)境因素影響造成的質(zhì)量下降問題，因此可以設(shè)置風(fēng)雨棚或相關(guān)的保溫設(shè)施，保證施工的整體效率，在混凝土澆筑完畢后需要使用相應(yīng)的檢測儀器進(jìn)行檢測，避免出現(xiàn)其他安全問題。

1.3 構(gòu)建連續(xù)箱梁橋頂推移動施工模架

受橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的限制，施工過程中各個(gè)墩柱的承重支撐力可能隨時(shí)出現(xiàn)某些變化，因此在連續(xù)箱梁橋的施工過程中需要構(gòu)架連續(xù)頂推移動施工模架。設(shè)計(jì)的移動模架主要包含幾個(gè)重要的部分，其中最主要的組成部分就是模架的承重梁，設(shè)計(jì)的施工工藝選取跨徑承重橫梁，通過與已經(jīng)完成施工的梁段連接實(shí)現(xiàn)承重梁的施工，在工作過程中承重梁可以與模架一起移動施工，實(shí)現(xiàn)綜合控制。

承重梁的兩側(cè)含有許多橫梁覆蓋板，并與承重鋼索進(jìn)行連接，從而增加承重梁的高度，整個(gè)移動施工模架與主橋下端相連并使用吊桿進(jìn)行定位，施工的過程中能始終保持移動，增加施工的靈活性。

設(shè)置的模架承重梁完成定位后可以使用螺旋式千斤頂實(shí)現(xiàn)外模調(diào)整，并設(shè)置內(nèi)模板完成移動式施工，在移動施工的過程中施工模架需要克服平衡性問題，因此設(shè)計(jì)的施工工藝添加了外托架及混凝土平衡梁，以保證施工效率。本文選取HJDI-5554鋼梁配件進(jìn)行移動施工模架的組裝，提高了模架的組裝效率，降低模架的使用難度。在移動施工模架施工前需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算及拱度測試，選取500 mm×400 mm的工字?jǐn)嗝?，進(jìn)行調(diào)整并將其設(shè)置于支撐臺上，保證其呈穩(wěn)定的狀態(tài)，其次通過三相液壓系統(tǒng)進(jìn)行固定，完成施工模架的搭建，在該模架內(nèi)側(cè)進(jìn)行拱度測試及強(qiáng)度驗(yàn)算，得出其慣性矩為22 607 219.46 m4，由此可知此時(shí)的移動模架符合后續(xù)的施工需求，可以使用該模架進(jìn)行后續(xù)的連續(xù)橋梁頂推施工。

1.4 預(yù)制場滑道、箱梁頂推

在預(yù)制底膜內(nèi)側(cè)，使用滑板和滑道板共同組裝成單塊底膜，在單塊底膜的頂部設(shè)置了升降千斤頂，調(diào)試由外側(cè)模骨架及升降千斤頂?shù)葮?gòu)成的外側(cè)膜，保證箱梁的頂推效果。在預(yù)制臺座前布置小距離的過渡墩，保證梁段從預(yù)制臺座能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化過渡。由于縱向預(yù)應(yīng)力索是錯(cuò)位張拉狀態(tài)的，因此需要使用距離過渡法來支撐控制梁的撓曲變形，避免梁尾出現(xiàn)豎直轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生較高的作用力導(dǎo)致橋梁失穩(wěn)，箱梁頂推現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 箱梁頂推現(xiàn)場

預(yù)制臺座的過渡墩必須使用滑道支撐法進(jìn)行連接，且必須保證連接作用力始終與過渡段的摩擦力相平衡。施工過程中，還需要慢慢調(diào)試鋼導(dǎo)梁的受力，降低鋼導(dǎo)梁的實(shí)際剪力，避免負(fù)重過高導(dǎo)致的使用強(qiáng)度不足及動力系數(shù)下降問題，常見的鋼導(dǎo)梁包括鋼析梁、鋼板梁2種，在實(shí)際施工的過程中需要根據(jù)施工工程的狀態(tài)選取符合的鋼導(dǎo)梁，增加施工效率，保證施工的穩(wěn)定性。

2 實(shí)例分析

2.1 概況及準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝的有效性，選取了某橋梁工程進(jìn)行了實(shí)例分析。該工程橫跨某市的2個(gè)相鄰區(qū)，走勢自西向東，全長共18 km，該橋梁限速80 km/h，本次實(shí)例分析選取的施工范圍為K3+665.564～K4+465.565，線路相交總里程符合頂推橋梁施工需求，工程使用上下橋分布式頂推方法進(jìn)行施工，根據(jù)各個(gè)高度箱的截面大小設(shè)計(jì)實(shí)際的橋梁寬度，擬定橋梁的梁高2.5 m，頂板寬30 m，底板寬25 m，橋梁的兩側(cè)還設(shè)置了懸臂板。整個(gè)橋梁的全部建筑面積為3 565.65 m2，采用鋼箱梁頂推法進(jìn)行施工，施工現(xiàn)場如圖4所示。

圖4 鋼箱梁頂推法施工現(xiàn)場

受現(xiàn)場施工環(huán)境的限制，某橋梁施工工程的施工場地較小，施工的立面構(gòu)造如圖5所示。

圖5 施工立面構(gòu)造

在正式開始橋梁頂推施工前需要將施工線路封閉，設(shè)置100 m的預(yù)留距離，準(zhǔn)備工作完成后需要安裝橋梁頂推設(shè)備，設(shè)置頂推設(shè)備的頂推速度，根據(jù)橋梁的速度要求，測試橋梁的基礎(chǔ)頂推數(shù)據(jù)，結(jié)合橋梁的實(shí)際方向設(shè)計(jì)頂推位置，安裝頂推系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的頂推系統(tǒng)包含ZLD100千斤頂、ZTB88.0泵站、JDHK-4頂推控制臺及控制電纜，選取的施工設(shè)備的型號及名稱見表1。

表1 施工設(shè)備型號及名稱 個(gè)

根據(jù)上述的施工設(shè)備，設(shè)計(jì)施工拉錨器，將拉錨器的牽引系數(shù)設(shè)置為2.465，并與孔鋼絞線相連接。連接后可以設(shè)置后續(xù)的施工方案，頂推法施工現(xiàn)場如圖6所示。

圖6 橋梁頂推施工現(xiàn)場

2.2 應(yīng)用效果與討論

分別使用本文設(shè)計(jì)的連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝和傳統(tǒng)的橋梁施工工藝對橋梁的多處墩柱進(jìn)行穩(wěn)定性檢測，分別計(jì)算2種施工工藝的穩(wěn)定性數(shù)值，應(yīng)用效果見表2。

由表2可知，在相同條件下本文設(shè)計(jì)的連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝的墩柱施工穩(wěn)定性數(shù)值較高，證明設(shè)計(jì)的橋梁頂推施工技術(shù)的施工效果較好，具有可靠性。

表2 應(yīng)用效果

3 結(jié)語

綜上所述，研究橋梁施工技術(shù)對我國的交通運(yùn)輸和交通安全性有重要意義，在傳統(tǒng)的橋梁施工過程中，經(jīng)常受到施工技術(shù)的限制導(dǎo)致橋梁的墩柱失穩(wěn)，因此本文在傳統(tǒng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新的連續(xù)箱梁橋頂推施工工藝，并通過實(shí)例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)施工工藝的可行性，取得了初步結(jié)論。未來將就此方向作出擴(kuò)充研究，希望為橋梁施工工藝發(fā)展盡綿薄之力。