預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制

文/孫富軍 中鐵一局集團(tuán)有限公司 廣東梅州 514021

1、工程概況

黃草烏江特大橋是重慶至長(zhǎng)沙公路武隆段高速公路的一座重點(diǎn)特大橋，主橋范圍左右分幅設(shè)計(jì)，主橋平面位于直線上，橋上縱坡為2.8%，最大超高橫坡為單向2%。

主橋?yàn)?13+200+113m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，大橋分左右兩幅，主橋左右幅寬度均為12m，其中行車(chē)道11m，外側(cè)護(hù)欄寬0.5m，內(nèi)側(cè)護(hù)欄寬0.5m，主橋每幅箱梁頂板寬12m，底板寬6.7m，外翼緣板懸臂長(zhǎng)2.65m，箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高4m，0號(hào)塊高度為12m，從中部跨中至箱梁根部梁高以1.8次拋物線變化。

主墩下部結(jié)構(gòu)：4號(hào)主墩和5號(hào)主墩均采用鋼筋混凝土空心薄壁墩，空心墩頂部橫向?qū)挾扰c主梁箱底同寬，采用46.55：1的比例放坡至墩底，空心墩順橋向?qū)挾?3m，左右幅橋的承臺(tái)連在一起，承臺(tái)厚度為5.5m，每個(gè)主墩承臺(tái)下設(shè)置20根群樁基礎(chǔ)，樁徑均為2.5m。

2、箱梁懸臂施工標(biāo)高控制的意義

在主梁懸臂施工過(guò)程中梁段立模標(biāo)高的合理與否關(guān)系到主梁的線形是否平順。一般確定梁段立模標(biāo)高由以下幾部分組成：梁段的設(shè)計(jì)標(biāo)高、梁段的設(shè)計(jì)預(yù)拱度值、施工中的溫度，掛籃變形及施工誤差等。

為了使竣工后的結(jié)構(gòu)保持設(shè)計(jì)線形，在施工過(guò)程中設(shè)置預(yù)拱度，可采用前進(jìn)法或倒退分析法。但在實(shí)際施工中，很難控制到每個(gè)節(jié)段的施工理想狀態(tài)，造成許多大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁在施工合攏時(shí)平面及高程的誤差較大，影響合攏，成橋后不同程度出現(xiàn)中跨下?lián)希沟贸蓸蚝髣倶?gòu)橋線形不美觀并改變受力結(jié)構(gòu)，影響橋梁使用安全。

3、箱梁懸臂施工標(biāo)高控制措施

3.1 懸臂法施工測(cè)量控制

3.1.1 標(biāo)高測(cè)量計(jì)算

施工過(guò)程中現(xiàn)澆箱梁節(jié)段的高程是實(shí)時(shí)變化的，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的線形高程以及實(shí)時(shí)測(cè)量，由于施工過(guò)程中會(huì)使懸臂梁端的實(shí)際高程與控制高程之間有較大的誤差，并且施工工藝、材料參數(shù)等與規(guī)范取值不同，如果按照計(jì)算的預(yù)抬值施工最終成橋狀態(tài)不一定是理想狀態(tài)，必須對(duì)其進(jìn)行誤差分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)接下來(lái)施工節(jié)段計(jì)算預(yù)抬值進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)須修正計(jì)算模型。通過(guò)接下來(lái)連續(xù)幾個(gè)節(jié)段箱梁標(biāo)高的調(diào)整，使之誤差在控制范圍內(nèi)，從而保證成橋線形平順、美觀。

3.1.2 控制網(wǎng)及測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

箱梁施工控制網(wǎng)包括平面坐標(biāo)控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩部分，初期設(shè)置作為樁基承臺(tái)墩身的平面及高程控制網(wǎng)，箱梁施工時(shí)作為控制其平面坐標(biāo)及高程控制網(wǎng)。本橋在施工過(guò)程中采用LeicaTC702全站儀作為測(cè)量控制儀器，測(cè)量精度不低于二等。在0號(hào)塊箱梁頂部布設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)4-1、4-2、5-1、5-2，是大橋施工的線形控制導(dǎo)線點(diǎn)。為便于視準(zhǔn)線法控制橋梁中線，4個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)也是中線控制點(diǎn)。如圖1所示。

圖1 箱梁施工控制網(wǎng)

為滿足施工過(guò)程中控制箱梁各懸臂段中線位置，每個(gè)箱梁0號(hào)塊上布設(shè)7個(gè)（包括一個(gè)中線控制點(diǎn)）控制點(diǎn)，如圖2所示。控制點(diǎn)采用Φ16mm的螺紋鋼筋制作，露出混凝土面1cm其下部抵緊底板模板，和上下層鋼筋網(wǎng)焊接牢固，測(cè)完后刻上十字，澆注混凝土后，在復(fù)測(cè)無(wú)誤差后方可使用。每個(gè)懸臂段設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，以箱梁中線為準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)布設(shè)，測(cè)點(diǎn)離節(jié)段前端。懸臂梁段設(shè)的測(cè)點(diǎn)即為控制箱梁中線平面位置的測(cè)點(diǎn)，又為箱梁標(biāo)高和撓度變形觀測(cè)點(diǎn)。

圖2 0號(hào)塊控制基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)

3.1.3 現(xiàn)澆梁節(jié)段軸線的控制

當(dāng)右幅4#墩箱梁當(dāng)前澆注節(jié)段的施工掛籃初步就位后，根據(jù)箱梁施工控制網(wǎng)在其0號(hào)塊工作基點(diǎn)（4-1）上架設(shè)J2級(jí)經(jīng)緯儀以5#號(hào)墩墩頂0號(hào)塊上的基點(diǎn)（5-1）為定向點(diǎn)（主橋處在直線段上），以長(zhǎng)視距控制短視距的放樣原則，放樣現(xiàn)澆梁段的中線位置，然后根據(jù)箱梁節(jié)段立模標(biāo)高通知單，用水準(zhǔn)儀控制安裝底模側(cè)模和頂模。通過(guò)調(diào)整掛籃前吊桿高度等方法，使底模、側(cè)模和頂模標(biāo)高滿足立模標(biāo)高通知單，誤差應(yīng)控制在±5mm（高程）和±5mm（中軸線位置）之內(nèi)。

3.1.4 現(xiàn)澆梁段標(biāo)高控制

以0號(hào)塊水準(zhǔn)網(wǎng)作為工作基點(diǎn)，采用二等水準(zhǔn)精度測(cè)定底板和頂板測(cè)點(diǎn)的高程值。

首先，高程控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)的控制過(guò)程，在預(yù)應(yīng)力箱梁懸臂施工中，其自重作用使得箱梁懸臂段向下位移，當(dāng)張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)又將使梁體向上位移，同時(shí)由于混凝土結(jié)構(gòu)的徐變和收縮機(jī)理復(fù)雜，結(jié)構(gòu)發(fā)生的非線性變形值不易精確確定；其次，考慮到施工中所用材料的變異性、實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力條件及施工中溫度變化等因素，將使得懸臂澆注的箱梁標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高明顯偏差，因此對(duì)每一個(gè)懸澆梁段要進(jìn)行6種工況的線形控制觀測(cè)。

3.1.5 施工掛籃的變形測(cè)量及計(jì)算

懸臂施工的掛籃為鋼結(jié)構(gòu)，在混凝土澆注后產(chǎn)生變形，造成箱梁下?lián)希渥冃沃底畲筮_(dá)25mm，這在線形分析中必須考慮，因此，應(yīng)通過(guò)實(shí)際計(jì)算來(lái)確定第i節(jié)段箱梁立模標(biāo)高預(yù)抬值。

3.2 承臺(tái)、墩身測(cè)量控制

（1）對(duì)于承臺(tái)及墩身的沉降測(cè)量每15天作為一個(gè)周期進(jìn)行測(cè)量一次，一般安排在早上太陽(yáng)出來(lái)半小時(shí)之前完成。

（2）承臺(tái)施工完成后，要在主墩承臺(tái)四周預(yù)埋四個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，作為觀測(cè)在施工中不斷增加恒荷載情況的沉降變形值，為后續(xù)施工中確定預(yù)抬值提供依據(jù)。

（3）本橋主墩高度分別為109m和118m，橋梁上部施工對(duì)墩身的壓縮量及墩身的徐變不能不考慮，監(jiān)控單位提供的理論數(shù)據(jù)分別為4cm及4.5cm，在實(shí)際施工中，墩身的強(qiáng)度、彈模、材料、溫度、施工周期和實(shí)際的計(jì)算的差異，對(duì)墩身的徐變及壓縮值影響比較大，應(yīng)在電梯附著側(cè)，箱梁底2m處預(yù)埋兩處沉降觀測(cè)點(diǎn)。主要利用電梯附著，方便觀測(cè)。測(cè)得實(shí)際的壓縮及徐變值提為箱梁的預(yù)抬值提供依據(jù)。

3.3 施工工藝控制

3.3.1 超方

在連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過(guò)程中，一方面施工線形如控制不嚴(yán)，起伏過(guò)大，不但全橋的美觀受影響，而且，必然出現(xiàn)增加調(diào)平混凝土的問(wèn)題，造成橋面鋪裝超方。另一方面模板變形、混凝土容重不準(zhǔn)確、施工粗糙造成結(jié)構(gòu)超方。二期恒載的加大，使得箱梁自重作用效應(yīng)將顯然加大，直接影響主梁的豎向變形，導(dǎo)致下?lián)显黾樱_(dá)到一定范圍影響橋梁安全。

3.3.2 中跨合攏

中跨合攏時(shí)，要選擇一個(gè)較低的溫度不超過(guò)20℃，在施工中不可能在合攏時(shí)正好處在這個(gè)溫度，所以此橋合攏采用主動(dòng)頂推的方法合攏，預(yù)留一定的偏位對(duì)合攏段形成一定的預(yù)壓應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的頂推力和位移雙控進(jìn)行合攏。但實(shí)際施工中中跨合攏時(shí)要根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫度環(huán)境，墩身彈模情況還要進(jìn)一步調(diào)整頂推力和位移值。

3.3.3 邊跨合攏

先澆注靠近橋墩梁段，再澆注合攏段2m梁段。采用導(dǎo)梁現(xiàn)澆邊跨合。不論活載布設(shè)在任意位置，當(dāng)連續(xù)剛構(gòu)邊中跨的最小比值為0.54-0.56時(shí)，邊墩支座上保留足夠的正壓力而不出現(xiàn)負(fù)壓力，同時(shí)也不因?yàn)檫吙鐭o(wú)支架合攏而增加預(yù)應(yīng)力索，本橋113/200≈0.56滿足要求。

3.3.4 強(qiáng)度和齡期要求

早期混凝土彈性模量的增長(zhǎng)滯后于強(qiáng)度增長(zhǎng)，混凝土雖達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求，但混凝土彈性模量往往僅達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%甚至還小些，因此在預(yù)應(yīng)力彎矩不能完全抵消自重彎矩時(shí)，會(huì)使施工階段彈性下?lián)现翟龃螅掖藭r(shí)加載，也會(huì)加大混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，只有混凝土彈性模量和強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才能最大限度的減少混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

3.4 其他控制措施

主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）箱梁混凝土應(yīng)采用高性能混凝土；（2）對(duì)混凝土的徐變及養(yǎng)護(hù)應(yīng)采取合理措施。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)對(duì)本橋大跨預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)施工各方面的控制避免了大跨預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋的中跨下?lián)虾褪┕ち芽p等病害，為以后提高高墩大跨預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋梁使用壽命及耐久性提供了施工保證，可供類(lèi)似工程參考。