組合支架現澆預應力混凝土連續箱梁施工控制技術

馮文瑋

（中鐵二十局集團市政工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

1 工程概況

某高架橋工程，上部結構為（51+61+51）m連續管翼緣組合梁，下部橋臺為輕型橋臺、鉆孔灌注樁基礎，橋墩為雙柱式橋墩，K4+480～K4+780加寬段設置三柱式橋墩，承臺厚度的設置標準包含2.5、3 m兩類，設置Ф1.5 m和Ф2 m兩種形式的灌注樁。預應力混凝土連續箱梁為重點施工內容，應用建模分析的方法，掌握施工情況，以便高效施工。

2 有限元模型的創建

依托MIDAS/Civil有限元軟件簡化建模，共計468個節點，243個單元。橋梁的橫截面為變截面形式，不利于實體模型的創建，為了給鋼管橫向受力特性的研究提供依據，采用的是等截面的三維實體模型，節點共546個，單元173個。箱梁自重615.2 kN，考慮所創建的模型、鋼管的軸向剛度特性，展開計算與分析，確定橫排向的碗扣支架軸力，根據此方面的數據可以進一步探討碗扣支架的橫向受力特點。碗口支架橫向軸力分布規律如表1所示。

表1 碗口支架橫向軸力分布規律表

3 數據分析

3.1 受力情況

根據表1內容展開分析，碗扣支架的受力特點各異，最大發生在腹板最外側的支架處，達到6.0 kN；最小為翼緣板下部的支架，為4.0 kN。整個施工流程可劃分為6個階段，總工期60 d，具體規劃為：

（1）第一階段，施工內容為4個橋墩，30 d。

（2）第二階段，組織梁體的澆筑作業，10 d。

（3）第三、第四、第五個階段均為預應力施加作業，操作對象分別為腹板、底板、頂板，作業時間均為5 d。

（4）第六階段，在前述各項工作均落實到位且無質量問題后，拆除腳手架，5 d。

綜合考慮建模結果以及箱梁在張拉后的受力特性，根據此方面的情況選取具有代表性的截面，對其展開分析，加深對受力情況的認識。

4 組合應力分析

經過預應力張拉作業后，結合掌握的箱梁頂板相關信息，對其組合應力展開分析。以控制截面的頂底板為例，在澆筑施工后，該處的受力相對較小。腹板預應力張拉作業落實到位后，箱梁具備較高的承受能力，可承載全截面的壓應力，具體為頂板2.35 MPa、底板2.1 MPa。

在完成頂底板的張拉作業后，底板壓力相對較大，在其作用下，箱梁呈上拱的特點，碗扣支架未處于受力的狀態。將支架拆除后，頂底板的應力有變動，但幅度較小，壓應力在各結構的分布為頂板3.89 MPa、底板7.21 MPa。選取6個截面，分別針對碗扣支架鋼管的受力特點展開探討，以各截面的軸力情況為依據，確定處于最大受力狀態下的碗扣支架，具體情況如表2所示。

表2 各階段受力最大的碗扣支架鋼管

在混凝土澆筑初期，混凝土尚未達到硬化的狀態，該部分材料的重量在支架可承受的范圍內，相比之下，以中墩支架受力最大，達到13.25 kN。經過腹板預應力張拉后，改變了受力狀態，跨中處存在上拱現象，跨中支架不再受力，最大受力發生在墩位置的支架處。選取底板和頂板兩處的支架，對其最大軸力展開分析后發現，此時碗扣支架的受力發生變化，跨中上拱幅度較大，墩臺受力增加，為19.77 kN。

5 施工技術分析

5.1 支架埋置

以鋼管樁為基礎材料，搭建支架，為保證支架的穩定性，要求埋入土層深度達到6 m以上；配套長度為100 mm×100 mm的斜撐，進一步提高鋼管樁的穩定性，以便支架可正常使用。

5.2 鋼支墩

鋼支墩由鋼管組成，單節長度10 m，厚度8 mm。以設計要求為準，在現場精確加工，切割底部，使其具有平整性。在底部加焊鋼板，使該部分與鋼管的軸線呈垂直的位置關系。施工中最下截的鋼管可焊接至基礎頂面鋼板處，再組織下一節鋼管的吊裝作業。以設計高度為準，結合最后一節鋼管的長度情況，對其進行靈活調整，保證鋼管整體高度的合理性。

5.3 鋼牛腿

立柱施工期間，按照要求在墩柱上預埋鋼板，采取焊接、錨固措施，通過此舉處理鋼板，提高穩定性。要求預埋鋼板面焊接的鋼板呈水平的狀態，焊接支撐水平鋼板，檢查焊縫質量，高度需達到6 mm以上，焊縫應具有飽滿性，內部不可出現空洞等問題。

5.4 底模平臺的制作

利用工字鋼制作底模平臺，合理布設前、后橫梁，在設置好此類橫梁后，可發揮出支撐的作用。施工期間，鋼牛腿之間用加勁板焊接，穩定連接鋼牛腿，確保其能夠維持穩定的狀態。

5.5 底模支架施工

技術人員利用全站儀測放鋼梁中心線，再標示底座十字線；以測放結果為準，穩定放置底座，檢測底座的水平程度，通過調節螺絲的方式調整水平面，若無誤則配套上托座橫桿等輔助裝置。

在第一層的橫桿和立桿均設置到位后，可進入第二層安裝環節，按照此方法持續推進，直至完成各層的安裝作業。最后安裝上托座，確保其能夠滿足設計標高要求，若無誤則鋪設地膜。

5.6 支架搭設

在支架的搭設過程中，需加強對其垂直度的檢測與控制，誤差應在100 mm內。搭設到位后，進入預壓加載環節，以消除非彈性變形，測定彈性變形量，用于分析支架的承載性能，給后續工作的開展提供參考。施工中，最大荷載取梁板設計荷載的1.4倍，加載物為沙袋，每級加載量為20 t。

為便于觀測，在跨中梁板、1/3跨及支座等關鍵的區域布設測點，用于展開沉降觀測，匯總得到觀測數據，分析預壓前后支架的實際情況，判斷其是否存在大范圍沉降等異常現象，若有不足之處，則由相關人員分析，視實際情況采取優化措施。

加載過程中，工作人員密切觀察支架桿體的實際情況，如是否變形或壓彎等。受加載的影響，支架方木模板逐步貼合，彼此間的縫隙量減小，初始狀態下存在的縫隙在經過約1/3的加載后幾乎完全消除，加載量增加至預壓荷載的2/3后，背板接觸方木的區域存在壓痕。

5.7 支架的拆除

支架的拆除需采取先上層、后下層的順序，遵循先裝后拆、后裝先拆的原則。拆除的支架構件不可隨意堆放，需轉至指定的區域，清理雜物并修整，篩選出具有可重復利用價值的構件，分類放置，以便投入后續的施工中。支架拆除過程中應加強防護，不可損傷既有結構。

6 組合支架現澆預應力混凝土連續箱梁施工的關鍵控制

6.1 線形的控制

平面線形控制的關鍵內容在于橋梁軸線的控制，需依據規范操作。縱觀現階段的橋梁建設狀況，平面線形的控制方法較多，在豎向線形的控制工作中，應充分關注合攏段橋梁的施工情況。若因現場條件特殊或其他原因無法精準控制豎向線形時，易出現合攏難度大、合攏效果差等問題，影響橋梁的整體觀感，甚至破壞橋梁的正常使用狀態。對此，應確保線形控制的精準性，及時消除誤差。

6.2 應力的控制

連續箱梁橋施工期間，工作人員需要充分考慮受力情況，保證實測值與設計值具有一致性，易影響橋梁受力的均衡性，導致其出現承載力不足或其他情況。在施工階段，若橋梁應力達到上限值，易誘發橋梁裂縫，導致部分構件的承載性能大幅下降。橋梁裂縫的發生概率較大，其在部分特殊的情況下會出現橋梁坍塌事故，造成不可估量的損失[1]。

針對此方面的情況，施工單位在施工中須檢測并合理控制橋梁的施工應力，應充分關注自重、溫度、沉降量等指標，根據掌握的監測數據做系統性的分析，準確判斷橋梁施工情況，在此基礎上靈活調整施工方案，采取有效的控制措施。

7 結語

綜上所述，連續箱梁橋所處的施工環境普遍復雜，施工期間的控制要點較多。對此，全體施工人員需要洞察全局，掌握材料、設備、外部環境等方面的情況，采取針對性的控制措施，共同協作，以進一步保證連續箱梁橋的施工質量。