連續(xù)剛構(gòu)橋橋面同步施工方案可行性分析

薛家偉，張偉斌，董世賦，焦衛(wèi)寧

1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430051 2.中建三局工程設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430074 3.湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430051 4.中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065

1 工程概況

大福河大橋是某高速公路上的一座大型橋梁，其主橋跨越大福河。大福河大橋主橋采用跨徑組合為（65+120+65）m的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，橋梁主跨布置及箱梁一般構(gòu)造如圖1～圖3所示。

圖1 橋梁主跨布置圖（單位：cm）

圖2 邊跨箱梁一般構(gòu)造圖（單位：cm）

圖3 中跨箱梁一般構(gòu)造圖（單位：cm）

2 上部結(jié)構(gòu)施工方案

2.1 原施工方案

大福河大橋主橋箱梁采用掛籃懸臂施工工藝，主要施工順序如下：（1）完成橋墩施工后在托架上現(xiàn)澆0號(hào)塊。（2）依次由墩頂向跨中對(duì)稱、平衡懸臂澆筑箱梁，混凝土齡期及強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后張拉頂板縱向預(yù)應(yīng)力鋼束、相應(yīng)腹板下彎鋼束、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，當(dāng)懸臂施工至最后1～2個(gè)梁段時(shí)，同時(shí)架設(shè)邊跨現(xiàn)澆段托架及托架預(yù)壓，現(xiàn)澆邊跨現(xiàn)澆段梁段。（3）懸臂澆筑梁段施工完成后，拆除懸臂施工掛籃，形成最大單“T”狀態(tài)。（4）合龍段澆筑應(yīng)選擇一天中氣溫較低的時(shí)間進(jìn)行，合龍溫度為15～18℃，嚴(yán)格按照施工圖中的合龍順序進(jìn)行合龍，邊跨合龍前應(yīng)在懸臂端附加和合龍段混凝土相等的壓重，可采用水箱蓄水法，以方便加載和卸載。（5）待邊跨合龍段混凝土齡期及強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后張拉相應(yīng)的縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼束、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。（6）安裝中跨合龍段吊架。在中跨兩懸臂端施加中跨合龍段壓重，壓重取中跨混凝土重量的一半。安裝中跨勁性骨架，張拉合龍束，澆筑合龍段混凝土并同步等量減少配重。（7）待中跨合龍段混凝土齡期及強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，張拉相應(yīng)的縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼束、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。（8）全橋合龍完成后，去掉吊架，并進(jìn)行橋面系及防幢墻的施工。

2.2 橋面同步施工方案

為保證工期要求，對(duì)大福河大橋原有施工方案進(jìn)行優(yōu)化，以加快施工進(jìn)度。優(yōu)化重點(diǎn)為在主梁各節(jié)段施工過程中同步施工兩側(cè)防撞護(hù)欄及現(xiàn)澆調(diào)平層，防撞護(hù)欄及調(diào)平層施工滯后主梁懸臂3個(gè)節(jié)段，具體內(nèi)容如下：（1）主梁按原有施工方案懸臂施工至6#節(jié)段，待6#節(jié)段張拉完畢、掛籃前移到位后，對(duì)稱現(xiàn)澆0#～3#節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層。現(xiàn)澆橋面層分兩次澆筑，第一次先現(xiàn)澆防撞護(hù)欄，第二次再現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層。（2）主梁按原有施工方案懸臂施工至9#節(jié)段，待9#節(jié)段張拉完畢、掛籃前移到位后，對(duì)稱現(xiàn)澆4#～6#節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層。現(xiàn)澆橋面層分兩次澆筑，第一次先現(xiàn)澆防撞護(hù)欄，第二次再現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層。（3）主梁按原有施工方案懸臂施工至12#節(jié)段，待12#節(jié)段張拉完畢、掛籃前移到位后，對(duì)稱現(xiàn)澆7#～9#節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層。現(xiàn)澆橋面層分兩次澆筑，第一次先現(xiàn)澆防撞護(hù)欄，第二次再現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層。（4）主梁按原有施工方案懸臂施工至15#節(jié)段，待15#節(jié)段張拉完畢、掛籃前移到位后，對(duì)稱現(xiàn)澆10#～12#節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層。現(xiàn)澆橋面層分兩次澆筑，第一次先現(xiàn)澆防撞護(hù)欄，第二次再現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層。（5）主梁按原有施工方案懸臂施工至18#節(jié)段，待18#節(jié)段張拉完畢、掛籃前移到位后，對(duì)稱現(xiàn)澆13#～15#節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層。現(xiàn)澆橋面層分兩次澆筑，第一次先現(xiàn)澆防撞護(hù)欄，第二次再現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層。（6）主梁按原有施工方案進(jìn)行邊、中跨合龍施工，待邊、中跨合龍完畢后，再一次性現(xiàn)澆剩余節(jié)段兩側(cè)防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層，最后進(jìn)行瀝青鋪裝。大福河大橋全橋共15個(gè)節(jié)段，施工順序按（1）～（4）、（6）進(jìn)行施工。

3 方案優(yōu)化可行性分析

3.1 成橋線形對(duì)比

采用橋梁分析軟件對(duì)大福河大橋的施工全過程進(jìn)行模擬，通過對(duì)比分析，驗(yàn)證橋面同步施工方案的可行性。通過理論計(jì)算，原方案施工和橋面同步施工在二期鋪裝完畢后的累計(jì)位移值對(duì)比結(jié)果如圖4所示。

圖4 兩種方案二期鋪裝完畢后累計(jì)位移對(duì)比圖

由圖4可知，與原方案施工相比，橋面同步施工主要對(duì)邊跨合龍口和跨中合龍口的線形影響較為明顯，其變化趨勢(shì)為邊跨下?lián)希畲笾蛋l(fā)生在邊跨合龍口，為7mm；主跨上拱，最大值發(fā)生在中跨合龍口，為11mm。通過分析可知，橋面同步施工對(duì)全橋線形影響不大。

3.2 應(yīng)力對(duì)比

通過理論計(jì)算，原方案施工和橋面同步施工在施工過程中應(yīng)力對(duì)比結(jié)果如圖5～圖7所示。

圖5 6#節(jié)段施工完畢（0#～3#節(jié)段橋面施工完畢）應(yīng)力對(duì)比圖

圖6 中跨合龍后剩余橋面施工完畢應(yīng)力對(duì)比圖

圖7 二期鋪裝完畢應(yīng)力對(duì)比圖

由圖5可知，6#節(jié)段施工完畢后，與原方案施工相比，橋面同步施工時(shí)主梁根部附近區(qū)域應(yīng)力變化較為明顯，其中上緣應(yīng)力減小，最大值為-0.1MPa；下緣應(yīng)力增加，最大值為0.1MPa。同理，9#節(jié)段施工完畢后，與原方案施工相比，橋面同步施工時(shí)主梁根部附近區(qū)域應(yīng)力較為明顯，其中上緣應(yīng)力減小，最大值為-0.2MPa；下緣應(yīng)力增加，最大值為0.2MPa。12#節(jié)段施工完畢后，與原方案施工相比，橋面同步施工時(shí)主梁根部附近區(qū)域應(yīng)力較為明顯，其中上緣應(yīng)力減小，最大值為-0.5MPa；下緣應(yīng)力增加，最大值為0.4MPa。15#節(jié)段施工完畢后，與原方案施工相比，橋面同步施工時(shí)主梁根部附近區(qū)域應(yīng)力較為明顯，其中上緣應(yīng)力減小，最大值為-0.9MPa；下緣應(yīng)力增加，最大值為0.8MPa。

由圖6可知，中跨合龍剩余橋面施工完畢后，與原施工方案相比，橋面同步施工時(shí)主梁根部以及中跨合龍段附近區(qū)域應(yīng)力變化較為明顯，其中主梁根部上緣應(yīng)力減小，最大值為-1.1MPa，下緣應(yīng)力增加，最大值為1.2MPa；跨中上、下緣應(yīng)力均減小，最大值為-0.9MPa。

由圖7可知，二期鋪裝（瀝青施工）完畢即成橋狀態(tài)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力整體差值不大，變化最明顯處發(fā)生在跨中，上、下緣應(yīng)力均增加，最大值為0.7MPa。

分析原因如下：（1）由圖5可知，與原方案施工相比，橋面同步施工導(dǎo)致橋面荷載增加，相同工況懸臂狀態(tài)下主梁上、下緣應(yīng)力出現(xiàn)變化，根部附近最為明顯，截面上緣應(yīng)力減小，下緣應(yīng)力增加；隨著橋面荷載逐漸增大，根部附近應(yīng)力變化也越明顯。（2）由圖6可知，中跨合龍后及橋面施工（防撞護(hù)欄及混凝土調(diào)平層）完畢，橋面荷載加載完畢，此時(shí)主梁根部附近區(qū)域應(yīng)力變化最為明顯，上緣應(yīng)力減小，最大值為-1.1MPa，下緣應(yīng)力增加，最大值為1.2MPa。（3）由圖7可知，待瀝青鋪裝完畢，橋面荷載大小一致，主梁根部區(qū)域應(yīng)力基本一致，主跨跨中應(yīng)力變化較為明顯，上、下緣應(yīng)力均增加，最大值為0.7MPa。

4 結(jié)束語

文章通過對(duì)跨徑組合為（65+120+65）m的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋在主梁各節(jié)段施工過程中同步施工兩側(cè)防撞護(hù)欄及現(xiàn)澆調(diào)平層的橋面同步施工方案進(jìn)行了施工過程模擬計(jì)算，對(duì)橋面同步施工方案和原施工方案在二期鋪裝完畢后的累計(jì)位移及施工過程中的應(yīng)力進(jìn)行了對(duì)比分析，進(jìn)而對(duì)橋面同步施工方案的可行性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，橋面同步施工方案是可行的，為連續(xù)剛構(gòu)橋加快施工速度、縮短工期提供了一種新方法。