橋梁施工中大跨徑連續(xù)梁施工技術(shù)的應(yīng)用研究

王立文

（昆明市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，昆明 650228）

1 引言

在我國(guó)現(xiàn)階段的公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域中，大跨徑連續(xù)梁橋是一種相對(duì)常用的結(jié)構(gòu)類型與技術(shù)體系。該結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)、便捷、高效的應(yīng)用特點(diǎn)，且能夠確保橋梁具備合理的建筑形態(tài)與受力分布。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)形式的橋梁對(duì)高山、峽谷、深水等特殊環(huán)境具有良好的適應(yīng)性，能夠滿足現(xiàn)代化路橋交通網(wǎng)絡(luò)的整體布置需求。從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋的施工技術(shù)已有較成熟、深入的研究，但仍有諸多實(shí)踐性問(wèn)題未得到妥善解決，如橋梁的線形控制、橋梁合龍段的質(zhì)量?jī)?yōu)化等。基于此，有必要對(duì)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)進(jìn)一步的探究。

2 工程概況

案例工程位于云南省西南部某市，主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用大跨徑連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，具體為三跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁，三段跨度分別為78 m、140 m、78 m。橋墩為鋼筋混凝土實(shí)心墩，與上部結(jié)構(gòu)固結(jié)，承臺(tái)斷面為矩形。主橋立面布置如圖1所示。

3 大跨徑連續(xù)梁橋施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工流程

本案例工程中，主要采用懸臂掛籃法進(jìn)行大跨徑連續(xù)梁橋的施工。該方法的優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)影響橋下環(huán)境及通行，不會(huì)受到水位的干擾。同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑、養(yǎng)護(hù)不會(huì)涉及過(guò)多的支撐與臨時(shí)設(shè)施，具備良好的施工經(jīng)濟(jì)性。所以，對(duì)于以深水區(qū)建設(shè)為背景的本工程而言，懸臂掛籃法可作為最優(yōu)選。具體的施工流程如下：

首先，進(jìn)行橋墩施梁部0號(hào)塊施工，并做好相關(guān)監(jiān)測(cè)與質(zhì)量驗(yàn)收工作。其后，采用懸臂澆筑的方式，以各主墩部位為起始，向墩頂兩側(cè)實(shí)施混凝土澆筑作業(yè)，澆筑時(shí)嚴(yán)格保證施工的對(duì)稱性與平衡性。澆筑完成后，做好混凝土構(gòu)件的保護(hù)與養(yǎng)護(hù)工作。待混凝土澆筑成型7 d后，且混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。張拉作業(yè)涉及橋梁頂板、底板以及腹板部位的預(yù)應(yīng)力束。單段的澆筑、養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉等環(huán)節(jié)完成且通過(guò)驗(yàn)收后，前移掛籃，循環(huán)上述流程。施工至連續(xù)梁兩端節(jié)段時(shí)，搭設(shè)邊跨現(xiàn)澆段支架，并對(duì)支架實(shí)施預(yù)壓處理。支架布置穩(wěn)定后，實(shí)現(xiàn)剩余節(jié)段的現(xiàn)澆成型。此時(shí)，箱梁澆筑作業(yè)基本完成。

然后，在各合龍段布置懸臂掛籃吊架，并對(duì)支架實(shí)施預(yù)壓處理。處理完成后，對(duì)跨中懸臂兩端施加配重，配重以吊架重量的1/2為準(zhǔn)。對(duì)單“T”結(jié)構(gòu)懸臂兩端施加配重，配重量以邊跨合龍段重量的1/2為準(zhǔn)。配重完成后，裝設(shè)剛性連接件，并開(kāi)展合龍段混凝土的澆筑作業(yè)。在澆筑過(guò)程中，依據(jù)實(shí)際的澆筑進(jìn)展情況，對(duì)單“T”結(jié)構(gòu)懸臂兩端的配重件進(jìn)行逐步卸除，將配重始終保持在已澆筑段重量的1/2。整體澆筑完成后，對(duì)合龍段混凝土構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期應(yīng)超過(guò)7 d。養(yǎng)護(hù)完成后，對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，確保實(shí)測(cè)值達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求?；炷翉?qiáng)度達(dá)標(biāo)后，開(kāi)展預(yù)埋鋼絞線及豎向鋼筋的預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。

最后，在橋梁中跨部位裝設(shè)懸臂掛籃吊架，并對(duì)跨中懸臂已安裝的配重件進(jìn)行卸除。按照橋梁中跨混凝土構(gòu)件重量的1/2對(duì)懸臂端配置平衡重。配置完成后，在中跨處裝設(shè)勁性骨架，并進(jìn)行混凝土澆筑施工。澆筑過(guò)程中，按澆筑進(jìn)展逐步、對(duì)稱地拆卸懸臂配重件。橋梁中跨部位整體澆筑完成后，對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期應(yīng)超過(guò)7 d。待混凝土強(qiáng)度超過(guò)工程設(shè)計(jì)值的90%時(shí)，開(kāi)展相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。至此，大跨徑連續(xù)梁橋的整體合龍工作完成，依據(jù)本案例工程的相關(guān)資料，對(duì)全橋施工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收[1]。

3.2 注意事項(xiàng)

在本案例工程的施工過(guò)程中，為了保證大跨徑連續(xù)梁橋的建設(shè)質(zhì)量，主要需明確如下注意事項(xiàng)：（1）注意環(huán)境溫度對(duì)混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)效果的影響。為了最大化地保證橋梁混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與成型質(zhì)量，應(yīng)選擇在環(huán)境溫度最低時(shí)開(kāi)展?jié)仓┕ぁ；诖耍竟こ倘藛T在澆筑施工前7 d對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，以明確環(huán)境的實(shí)際溫度區(qū)間與變化規(guī)律。最終，將開(kāi)展?jié)仓鳂I(yè)的環(huán)境溫度定為10~15℃。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于部分時(shí)段環(huán)境溫度超出合理區(qū)間的情況，使用頂推裝置在橋梁合龍段端側(cè)施加一定的外部作用力，從而進(jìn)一步保證合龍效果，有效避免了異常溫度對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋施工質(zhì)量的負(fù)面影響。（2）注意懸臂配重對(duì)橋梁合龍段建設(shè)質(zhì)量的影響。對(duì)此，在本工程中將配重量定為合龍段重量的1/2，并始終保證配重量的對(duì)稱性，以滿足受力平衡的要求。（3）注意混凝土材質(zhì)對(duì)橋梁合龍效果及結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響。在合理選擇高標(biāo)號(hào)混凝土的基礎(chǔ)上，在橋梁合龍段的澆筑建設(shè)中應(yīng)用早強(qiáng)混凝土，并適當(dāng)添加早強(qiáng)劑以提升混凝土的早期強(qiáng)度。在此支持下，橋梁合龍段混凝土構(gòu)件的成型質(zhì)量良好，未發(fā)生裂縫故障。

4 橋梁施工中大跨徑連續(xù)梁橋施工技術(shù)的控制要點(diǎn)

4.1 線形監(jiān)測(cè)控制

本案例工程中，主要通過(guò)短鋼筋埋設(shè)的方式，在橋梁主墩頂端0號(hào)塊處設(shè)置線形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，鋼筋伸出尺寸為2 cm，并進(jìn)行明確標(biāo)記。其后，使用全站儀獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，從而為主梁線形參數(shù)的工程監(jiān)測(cè)建立依據(jù)基礎(chǔ)。在主梁建設(shè)過(guò)程中，基準(zhǔn)點(diǎn)的核驗(yàn)校準(zhǔn)周期為每月1次。基準(zhǔn)點(diǎn)部署完成后，結(jié)合主梁線形監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容建立測(cè)點(diǎn)并確定相關(guān)事宜，主要包括以下幾點(diǎn)：

1）撓度的監(jiān)測(cè)。在距離懸臂端側(cè)10 cm處設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)量數(shù)量為2個(gè)，埋設(shè)方式與基準(zhǔn)點(diǎn)相同。測(cè)量時(shí)，主要分混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、掛籃位移3個(gè)階段，在相應(yīng)施工內(nèi)容完成后使用精密水平水準(zhǔn)儀對(duì)目標(biāo)橋梁段的撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與采集。監(jiān)測(cè)時(shí)，需要對(duì)撓度信息監(jiān)測(cè)采集的時(shí)間、頻率進(jìn)行把控。在本工程中，將監(jiān)測(cè)時(shí)段確定為日出前與日落后，此時(shí)段內(nèi)的環(huán)境溫度相對(duì)穩(wěn)定，可保證撓度信息獲取的穩(wěn)定性和可靠性。在此基礎(chǔ)上，選擇溫度變化明顯的某日，對(duì)橋梁撓度信息的日間波動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量頻率定為2 h/次。通過(guò)這樣的方式，能夠更加明確地了解環(huán)境溫度與橋梁撓度之間的作用關(guān)系。

2）立模標(biāo)高的監(jiān)測(cè)。選取橋梁斷面頂板、底板下緣的多個(gè)部位作為測(cè)點(diǎn)，并保證測(cè)點(diǎn)布設(shè)均勻且具有代表性。本工程中，立模標(biāo)高測(cè)點(diǎn)的布置如圖2所示。開(kāi)展監(jiān)測(cè)實(shí)踐時(shí)，監(jiān)測(cè)時(shí)段與撓度監(jiān)測(cè)相同，以確保環(huán)境溫度變化幅度小、立模標(biāo)高監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠。

3）頂面高程的監(jiān)測(cè)。頂面高程的監(jiān)測(cè)可與撓度監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行，在主梁頂面選擇3個(gè)具有代表性的斷面部位設(shè)置測(cè)點(diǎn)即可[2]。

基于JTG F80/1—2017《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》的規(guī)定要求，大跨徑連續(xù)梁橋施工的線形參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)為：立模標(biāo)高的允差范圍為±5 mm（正偏差為抬高，負(fù)偏差為降低），橋梁合龍段的高程偏差不應(yīng)超過(guò)20 mm。本工程中，混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等施工后邊跨、中跨各號(hào)塊的實(shí)測(cè)偏差均處在-2~3 mm，且與理論值基本吻合，即表示橋梁整體的線形狀態(tài)良好，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。從合龍精度方面來(lái)看，本工程各合龍段的實(shí)測(cè)高差見(jiàn)表1。

表1 各合龍段實(shí)測(cè)相對(duì)高差m

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，對(duì)各合龍段高差均值（Δh1、Δh2、Δh3）進(jìn)行計(jì)算表明橋梁合龍精度在規(guī)范區(qū)間內(nèi)，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

4.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制

在大跨徑連續(xù)梁橋施工中，結(jié)構(gòu)應(yīng)力也是影響和反映技術(shù)應(yīng)用效果與橋梁建設(shè)質(zhì)量的重要指標(biāo)。但需要明確的是，由于混凝土材料本身具有結(jié)構(gòu)性能上的不穩(wěn)定性，所以，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的理論值與實(shí)測(cè)值往往是不可能高度一致的。在本案例工程中，主要使用弦式數(shù)碼應(yīng)變計(jì)實(shí)現(xiàn)主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測(cè)。具體實(shí)踐時(shí)，應(yīng)力的測(cè)算主要基于εc=Af2+Bf+C這一函數(shù)公式實(shí)現(xiàn)。其中，εc為橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變值；f為弦式數(shù)碼應(yīng)變計(jì)內(nèi)置弦絲的振動(dòng)頻率；A、B、C為待定系數(shù)。在實(shí)測(cè)獲取各橋段混凝土構(gòu)件的應(yīng)變值后，即可代入相關(guān)工程計(jì)算軟件，對(duì)橋梁各個(gè)施工部位的應(yīng)力情況進(jìn)行推導(dǎo)。

布置應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，需要確保傳感器緊密貼合監(jiān)測(cè)對(duì)象，并盡量設(shè)在受力分布體系中的危險(xiǎn)截面處。所以，在本工程中，將弦式數(shù)碼應(yīng)變計(jì)的安裝部位設(shè)置為箱梁頂板的受力鋼筋處、箱梁底板的受力鋼筋處、主墩根部。與線形監(jiān)測(cè)相同，應(yīng)力監(jiān)測(cè)也采取分階段測(cè)量的方式，具體階段涉及混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉以及掛籃移動(dòng)3個(gè)環(huán)節(jié)。為了保證應(yīng)力監(jiān)測(cè)質(zhì)量，選擇在各階段施工完成后3~6 h內(nèi)實(shí)施監(jiān)測(cè)，并保證監(jiān)測(cè)期間環(huán)境溫度無(wú)過(guò)度變化。由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，橋梁應(yīng)力與理論應(yīng)力間的偏差相對(duì)較小，最大值約為4 MPa，表明橋梁整體的受力分布情況較為理想，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在路橋工程建設(shè)中應(yīng)用大跨徑連續(xù)梁橋施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保證施工控制的全面性、精細(xì)性。一方面，要結(jié)合大跨徑連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與環(huán)境條件，選擇適合的施工方法。結(jié)合案例分析來(lái)看，懸臂掛籃法具有良好的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。另一方面，要做好施工流程的合理規(guī)劃，并保證各階段以上一階段施工的全面達(dá)標(biāo)作為基礎(chǔ)。除此之外，還需要切實(shí)做好撓度、高程、應(yīng)力等關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)工作，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)方法等方面的選擇應(yīng)用加以嚴(yán)格把控。只有這樣，才能最大化地發(fā)揮大跨徑連續(xù)梁橋施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，確保橋梁結(jié)構(gòu)整體做到線形流暢、結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。