連續剛構橋施工仿真建模與關鍵工序施工控制措施

王慶鳳

(雞西市公路管理處，黑龍江 雞西 158100)

1 施工工藝分析

1.1 參數選取

(1)C55混凝土及其性能

C55混凝土，設計強度fcd=24.4 MPa,ftd=1.89 MPa，彈性模量Ec=3.55×104MPa，容重考慮含筋率后采用26 kN/m3，其余材料指標按規范計。

(2)預應力鋼材

預應力鋼束標準強度fpk=1 860 MPa，鋼束彈性模量Ep=1.95×105MPa，錨下張拉控制應力σcon=0.75×fpk=1 395 MPa，管道每米局部偏差對摩擦系數的影響系數K=0.001 5/m，預應力鋼束與管道壁的摩擦系數斷μ=0.20，預應力鋼束松弛系數爭ζ=0.30，鋼筋回縮和錨具變形(單端)Δ=0. 006 m。

(3)設計合攏溫度:10 ℃

梯度溫度:橋面板與其他部分的溫差按《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004 )4.3.10條計算。

(4)掛籃:總重800 kN，吊架:總重200 kN。

(5)橋面鋪裝8 cm厚C40混凝土橋面現澆層+10 cm厚瀝青混凝土橋面鋪裝。

1.2 施工工藝流程

此處按照設計圖紙提供的施工工藝進行劃分，計劃其合攏順序為:先分別合攏邊跨和中跨，最后合龍次邊跨。

施工工藝流程為:基礎及墩身施工、墩頂托架施工0#, 1#塊和邊跨現澆段、拼裝掛籃并進行預壓、掛籃上懸臂澆筑2-20號塊、拆除全部掛籃、邊跨合龍段施工(采用平衡重及勁性骨架施工工藝)、中跨合攏段施工(采用平衡重及勁性骨架施工工藝)、次邊跨合攏段施工(采用平衡重及勁性骨架施工工藝)、清理橋面施工荷載、護桿施工、調平層施工、瀝青混凝土橋面鋪裝施工、運營。

1.3 其他荷載

(1)橋面鋪裝荷載:8 cm厚C40混凝土調平層+10 cm厚瀝青混凝土橋面鋪裝。 混凝土調平層:q1=0.08×12.15×26=25.27 kN/m

瀝青混凝土橋面鋪裝:q2=0.10×10.70×24=25.68 kN/m

(2) 護欄荷載:q3=11.35 kN/m.

2 合攏階段的施工控制

2.1 合攏溫度的確定及應對措施

在預應力混凝土連續剛構橋的實際施工工程中，常常會因為特殊情況(例如工期限制，氣候異常)的原因，使得主梁合攏溫度達不到設計要求，此時，為了按期完工，必須設置其它溫度條件使得滿足主梁合攏的所需的外界環境條件。例如本文依托工程X特大橋為例，其最終合攏時間為 7月份，平均最低氣溫為 16～21 ℃，明顯高于設計合攏溫度10 ℃。 此時在橋梁施工中，屬于特殊的情況無法使得主梁合攏在設計合攏溫度下進行，我們就可以嘗試通過采取一些措施來調整成橋后的結構的內力。由于溫度變化會使結構產生變形，因此，我們可以在合攏前先對由于溫度對合攏造成的影響的結構的變形，提前做出適當的修正，具體思路如下：

(1)先假想結構合攏時合攏溫度小于設計合攏溫度，根據提前進行結構受力分析，當結構溫度達到設計溫度時，升高的溫度會對整體造成影響：主梁跨中截面下緣產生相應的壓應力，而上緣產生拉應力，會對墩頂截面下緣產生相應的拉應力，對上緣產生相應的壓應力，與此同時，在各墩身位置處也將產生縱向背離橋梁中心的偏位，在墩身部位處會產生相應的附加內力。但是這一變化趨勢與后期活載和長期收縮徐變將產生的效應會正負號相反，可以部分抵消的結果，因此對結構產生有益處的結果。故對于這種情況，我們可以不用額外采取特殊措施進行調整。

(2)相反，若結構合攏時合攏溫度大于設計合攏溫度，當結構溫度達到設計溫度時，降低的溫度會對整體造成影響：主梁跨中截面下緣產生相應的拉應力，而上緣位置處產生相應的壓應力，墩頂截面位置處下緣產生相應的壓應力，上緣產生相應的拉應力，與此同時，各墩身位置也將產生縱向趨近橋梁中心的偏位，使墩身產生相應的附加內力。即當合攏溫度高于設計合攏溫度時，其變化趨勢與活載和長期收縮徐變產生的效應同號，長期以往將會對結構性能產生不利的影響，因此必須采取措施調節來減少這種不利的影響。具體方法有，在澆筑合攏段混凝土前，在合攏段位置施加一定的水平頂推力，用來補充因溫度影響而降低的控制截面應力儲備。水平頂推力的具體數值的確定應根據對比合攏時的溫度與設計溫度差值，并進行結構分析計算。這樣在非設計溫度下橋梁的合龍控制問題就能得到解決，從而達成符合設計要求的目標，即最終成橋后的內力和線形能夠滿足結構要求，這種方式在保證了施工質量的前提下，成功實現了在環境因素不利的條件下能夠順利進行施工。

2.2 合攏頂推力的大小

根據前述計算結果及合攏鎖定時的溫度，黃河特大橋中跨及次邊跨實際合攏頂推力大小見表1。

表1 X特大橋合攏頂推力

當中出現了實際頂推力比理論計算值偏大的情況，分析其原因是由于在合攏施工前，受到了合龍段的模板施工、普通鋼筋的綁扎，提前穿好了部分合攏鋼束等等因素影響而造成數據的偏差。而在結構理論計算的過程中，不能完全模擬出模板與混凝土之間形成的摩阻力，以及鋼筋綁扎、合攏鋼束之間的摩阻力等因素對合龍頂推力可能造成的影響。

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