連續剛構橋梁施工控制

陳芳

【摘要】連續剛構橋型數跨相連，跨中不設鉸或掛梁，行車舒適。并且主梁與橋墩固結，不設支座，因此具有T形剛構橋和連續梁橋的優點。但其在施工中也會出現一些問題，為了確保橋梁的施工質量、安全以及健康運營，做好連續剛構梁橋的施工監控就顯得尤為重要。本文結合連續鋼構橋施工特點，對常用的施工方法——懸臂施工進行了研究，最后提出了施工過程中質量控制方法，希望為類似橋梁的施工提供參考。

【關鍵詞】連續剛構橋； 懸臂施工； 施工監控

前言

連續剛構橋由于墩梁固結，主墩不設支座，順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度較大，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求。這種橋型尤其適用于大跨度、高橋墩的情況。高橋墩一般采用柔性薄壁墩，作用如同擺柱，利用它的柔性以適應各種外力所引起的縱向位移。此外，橋墩柔性大，對梁的嵌固作用小，梁的受力情況接近于連續梁橋。目前，連續剛構橋已成為我國大跨度橋梁的主導橋型之一。連續梁跨徑增大以后，大型支座的使用、維護和更換成為一個重要的問題，而且經濟性也在下降。因此為了保橋梁在施工過程的質量、避免短期的病害，加強橋梁施工控制是不可或缺的。

1.連續鋼構橋施工特點分析

連續剛構橋的主梁一般采用變截面箱梁。從結構適應位移的角度看，連續剛構體系利用高墩的柔度來適應結構由預加力、混凝土收縮、徐變和溫度變化等引起的縱向位移，即把高墩視為一種可擺動的支承體系。連續剛構橋，一聯內無縫，改善了行車條件；梁、墩固結，不設支座，便于施工與養護；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。所以，連續剛構保持了T形剛構和連續梁的優點。

連續剛構橋施工的主要特點表現在以下幾方面[1]：

1）梁墩固結有利于懸臂施工，且可以減少大型支座及其養護、維修和更換；

2）受力方面，上部結構仍表現出連續梁特點，但必須計入由于橋墩受力及混凝土收縮、徐變和溫度變化引起的變形對上部結構的影響；因橋墩具有一定柔度，與T形剛構橋相比，其根部所受彎矩很小，而在墩梁結合處仍有剛架受力特點；

3）在構造方面，主梁常采用變截面箱形梁，橋墩多采用矩形和箱形截面的柱式墩或雙薄壁墩；在橋梁兩端的伸縮裝置應能適應結構縱向位移的需要，同時，橋臺處需設置控制水平位移的擋塊，以保證結構的水平穩定性。

2.連續鋼構橋施工方法研究

對于連續剛構來說，由于主梁與橋墩是固結的而沒有支座。其施工過程比連續梁更為簡單，懸臂法是其最常用的施工方法。當施工方法采用懸臂澆筑方法施工時，施工前期的結構為懸臂結構，需通過體系轉換才能形成最終的連續剛構結構。對施工中存在體系轉換的橋梁，結構設計與施工方法密不可分。結構恒載作用下的內力與變形計算應根據施工工程進行計算。

懸臂施工法，指梁部施工從橋中間墩處開始，按對稱方式逐步接長，懸出梁段直至合龍的施工方法。懸臂施工法的優點是：施工支架和臨時設備少，施工時不影響橋下通航、通車，也不受季節、河道水位的影響，并能在大跨度橋上采用。

（1）懸臂施工的程序

懸臂方法施工的基本程序有兩步，一是形成T構（指墩梁臨時固結組成的結構立面形狀），二是各T構及邊跨端部梁段之間的合龍。不過，由于跨數的不同及各T構及邊跨端部梁段之間的合龍次序不同，懸臂施工的程序也不盡相同。現以最簡單的三跨連續梁為例來說明懸臂施工的一般程序和相關事項。如圖1所示的三跨連續梁，在完成橋梁墩臺工作、懸臂施工開始前，還需要在B、C墩頂上先施工一合適長度的梁段，這一梁段包括 塊甚至 塊附近的梁段，其長度能基本滿足在梁頂布設掛籃或吊機的要求。通常，需在墩頂兩側設置托架來輔助該梁段的施工[2]。

圖1懸臂梁施工程序

（2）采用掛籃的懸臂澆筑法

懸臂澆筑法可采用掛籃、桁式吊等設備，最常用的是掛籃。掛籃是一個可移動的（鋼）支架，它為懸臂澆筑提供了架設模板、布置鋼筋、灌注混凝土、張拉預應力等的一個工作平臺。掛籃通常由承重梁、懸吊模板、錨固裝置、行走系統、張拉平臺等幾部分組成。承重梁是掛籃的主要構件，可采用型鋼、實腹鋼梁、桁架梁等形式。它承受施工設備和新澆梁段混凝土的重量并將其傳遞到已完成的結構上去。掛籃的形式較多，構造各異。對掛籃的一般要求是，構造簡單、使用方便、安全可靠、穩定性好、承載力大、拆移靈活等。掛籃自身所用的材料重量與其所能承受的荷載重量之比，是衡量掛籃設計的主要技術指標。該比值越低，掛籃的使用效率越高，而施工荷載相對越小，一般該值在0.6左右。

3.連續剛構橋施工控制

3.1孔道摩阻控制

在大跨連續剛構橋中，長預應力束較多，孔道摩阻實際值和理論值的偏差將引起梁體內有效預應力的減小。為準確掌握孔道內實際摩阻及偏差系數，必須對孔道實際摩阻系數進行實測，并根據實測結果對張拉控制應力進行調整。

除對摩阻系數進行實測、調整張拉控制應力外，在每個節段混凝土施工過程中，應在波紋管內加設PVC管，以防在澆筑混凝土時波紋管發生變形，造成后期穿束困難、引起附加的摩擦力，增大孔道摩擦阻力。

節段接頭處波紋管的連接應平順，波紋管坐標應按設計要求設置，并和鋼筋骨架綁扎牢固，避免波紋管出現折點、不平順現象，以減小可能的預應力鋼束和波紋管的接觸。

3.2張拉時間控制

對于節段施工橋梁，每段施工時間會影響整個工期。以往設計只對張拉時混凝土強度有明確要求，為盡快達到強度要求值，施工單位會在混凝土中加入早強劑，以提高混凝土的早期強度，但早期強度的增大對后期強度、彈性模量影響不大。混凝土彈性模量及張拉時齡期對結構瞬時變形及后期徐變影響較大，應在控制張拉混凝土強度同時，控制混凝土彈性模量及混凝土齡期。目前，在高速鐵路、部分高速公路橋梁設計文件中，都對張拉時混凝土強度、彈性模量、齡期有具體要求，一般要求混凝土強度、彈性模量均應達到設計強度的100%、張拉齡期不少于5d，但在施工過程中施工單位為加快施工進度，往往控制不嚴或只控制混凝土強度，給大跨剛構或連續梁橋的后期下撓埋下隱患[3]。

3.3孔道壓漿質量控制

實踐證明，有黏結預應力混凝土的極限承載能力較無黏結混凝土極限承載能力高20%左右，預應力孔道壓漿質量將影響預應力鋼束和混凝土的黏結力，同時影響后期預應力鋼束的銹蝕。以往孔道壓漿存在很大隱患，多次現場壓漿孔道開孔表明：預應力孔道壓漿質量非常差，孔道內幾乎無水泥漿；現在橋梁結構中正推行真空壓漿，但由于孔道密封性差或因為操作復雜，現場在長束預應力孔道中應用的較少，如何更有效地控制孔道壓漿質量仍是業界應關注的問題之一。

3.4豎向預應力高強精軋螺紋鋼筋施工質量控制

豎向預應力鋼筋一般采用高強精軋螺紋鋼筋，設置豎向預應力鋼筋的目的是提高箱梁的預剪力，減小主梁主拉應力。在實際工程中。由于以下原因的影響，豎向預應力體系很難達到設計要求：①受梁高限制，豎向預應力筋長度較短，張拉伸長量很小。如果螺母不能擰緊，高強粗鋼筋發生回縮，損失應變較大，預應力損失很大，不能保證豎向預應力鋼筋的有效預壓應力；②豎向預應力粗鋼筋張拉后，往往采用從箱梁內部壓漿、頂部出漿方式。在澆筑混凝土施工、拆除內模過程中，常發生堵塞豎向預應力孔道、損傷壓漿孔情況，影響壓漿效果，注漿質量不易保證；③在長期運營階段，車輛荷載對橋面不斷沖擊，若封錨質量不好，可能會導致粗鋼筋錨頭逐漸松動，造成豎向預應力完全失效。

為保證豎向高強鋼筋的張拉質量，應首先使施工單位重視控制豎向預應力鋼筋張拉、錨固的重要性。具體操作時可設置若干豎向預應力鋼筋錨下傳感器，檢驗豎向預應力鋼筋張拉、錨固后有效預應力大小，根據實測有效預應力大小，采取相應施工控制措施。在張拉施工過程中，可采取分兩次張拉方法，即在第一次張拉完成后，進行橋面鋪裝以前，再對所有豎向預應力鋼筋進行一次張拉：一方面可補足由于混凝土徐變、高強鋼筋松弛引發的預應力損失；另一方面可對所有高強鋼筋張拉效果進行一次檢驗[4]。

3.5“T”構頂開施工

連續剛構的結構特點是橋墩較高，一般采用薄壁結構，墩梁固結，在二期恒載、混凝土徐變、溫差作用下，橋墩會發生水平位移，造成中跨跨中撓度增大。因此，不論采用哪種合龍順序，都可以在合龍前對“T”構進行頂開施工（圖2），即頂梁，頂梁的目的是在合龍前對“T”

施加水平頂力，使“T”構中跨在合龍前產生和二期恒載、活載相反的轉角、水平位移、豎向位移，從而抵消部分由于混凝土徐變等引起的中跨下撓，調整成橋后結構的內力和線形。頂梁施工一般采用頂裸梁，即所有模板均不密貼，所有鋼筋、預應力管道均留一端為自由端。頂梁施工采用大噸位張拉千斤頂，可采用四臺千斤頂，左右對稱布置在箱梁懸臂端腹板頂、底板上，分級施加到設計頂開力。頂開過程按張拉力和位移控制，并以頂開力控制為主。頂開過程中應觀測懸臂端的豎向位移、水平位移變化及橋墩頂部水平位移變化。達到設計頂開力后，應立即對兩相鄰懸臂端進行臨時鎖定，即安裝合龍段臨時固結型鋼、張拉臨時預應力束，實現兩相鄰懸臂端的臨時固結.然后澆筑合龍段混凝土；邊跨合龍時一般不再進行頂開施工。

如2連續鋼構頂開施工示意圖

4.結語

總的來說，造成連續剛構橋跨主梁開裂問題的成因有：對預應力孔道摩阻損失估計不足，導致梁體內有效預應力不足；施工過程質量原因引起有效預應力降低；施工過程中混凝土內加入早強劑雖提高了混凝土的早期強度等，在施工過程中要加強這幾個方面的質量控制。并且隨著計算機仿真技術的發展，智能控制系統的不斷完善，還應在今后的施工中不斷引入現代控制理論，以提高橋梁結構受力合理性以及橋梁結構的安全可靠性。

參考文獻：

[1]于明聰. 連續剛構橋施工監控分析研究[D].西安：長安大學；2012.

[2]焦臣，羅波等.連續剛構橋懸臂箱梁施工控制[J].公路交通科技（應用技術版）2012，（12）：110-116

[3]黃建躍，王樹林等，大跨度連續剛構橋施工主梁變形監測的必要性與方法[J].橋梁建設.2013，（1）：48-51

[4]黃建躍，王樹林，劉成龍，等.大跨度連續剛構橋施工主梁變形監測的必要性與方法[J].橋梁建設，2013，（1）：48-51