高墩大跨連續剛構橋施工關鍵技術與病害研究

李夢嵐

摘 要：文章分析了高墩大跨徑連續剛構橋的結構特點，闡述了高墩大跨徑連續剛構橋施工關鍵技術，對連續剛構橋梁施工病害進行系統地分析，可為類似工程項目提供參考和借鑒。

關鍵詞：高墩;大跨徑;剛構橋;施工技術;病害

0 引言

高墩大跨連續剛構橋則主要指的是墩高超過65 m，跨徑超過120 m的預應力混凝土連續剛構體系。連續剛構是長大跨徑、高墩橋梁最普遍采用的結構形式，其構造特點是中間2個以上主墩采用墩梁固結，下部結構一般采用柔性橋墩，以減少主梁的預應力張拉、溫度變化、混凝土收縮、徐變等作用引起的變形受到橋墩約束后產生的次內力。由于其施工工藝相對簡單、通用技術成熟，結構受力合理、經濟適用性強，因此該結構在我國高速公路建設中得到了迅速的推廣應用。

1 高墩大跨徑連續剛構橋結構特點

（1）連續剛構橋橋墩和梁體固結，橋梁上部結構與下部結構共同承受荷載，有效降低了橋墩頂部的負彎矩。

（2）橋梁墩身的總體剛度小，設計上采用柔性墩，允許產生較大的變位。

（3）橋梁結構采用多次超靜定結構，施工過程中混凝土收縮、徐變，預應力作用，橋墩不均勻沉降和環境溫度變化等都會增大附加內力對結構的影響。

（4）連續剛構橋結構整體性好，具有較好的抗震性，抗彎剛度和抗扭剛度大。橋梁結構受力合理，主梁連續，無伸縮縫，行車平穩。

2 關鍵施工技術

2.1 0#塊邊跨直線段施工

為了保證施工荷載能夠傳遞到墩身，在墩身兩側各搭設5片三角形桁架，每兩片桁架間距為1.4 m，并在墩身安裝預埋件，用于連接托架，與墩身連接。另外，為了防止預埋件下部混凝土產生較大的豎向作用力，應在預埋件下50 cm范圍內布置鋼筋網。

0#塊邊跨直線段采用掛籃施工，在預應力張拉以后，將掛籃前移并將主桁架與原主桁架拼裝，并通過力的傳遞作用將桁架所承載的最不利荷載組合進行有效控制。

2.2 橋梁合攏施工

（1）注意周邊的大氣溫度。澆筑合攏段前一星期的時間內，對大氣溫度進行觀測，并找出溫度所具有的變化規律，明確一天中溫度最低的時段，并在低溫時段澆筑混凝土。此工程的大橋所設計的合攏溫度范圍在 10℃～15℃。

（2）配重。為了能夠對合攏段所存在的高差進行調整則需要施加一定的配重，并且逐漸提高合攏段的施工質量，值得注意的是，所施加的配置大小跟合攏段相比只占有其重量的1/2左右，其中施加配重時要注意懸臂T 構能夠均勻對稱的受力。

（3）混凝土。進行合攏段的混凝土澆筑時所使用的混凝土為早強型的，為了進一步提高其早期強度，則需要適當的添加一些外摻劑，對混凝土的配合比進行調整，避免合攏段有裂縫出現。

（4）施加相應的水平頂推力。當合攏段施工的氣溫難以跟設計所需要的溫度相符時，則需要施加相應的水平頂推力，從而能夠有效減少溫度發生變化后影響到結構的合攏。

2.3 懸臂施工的撓度施工

在施工過程中，根據施工進度對撓度進行計算和校核，及時對模板標高進行調整，并對主梁預拱度嚴格控制。為了嚴格控制主梁變位，施工中應對主梁進行變形測量。一般在懸臂端距離翼緣板邊緣10 cm～20 cm位置設置監測點，通過分析監測結果控制主梁的梁頂標高。在混凝土澆筑過程中必須嚴格控制施工溫度，降低環境溫度對混凝土施工質量的影響。在施工過程中對混凝土坍落度進行嚴格控制，要保證混凝土的施工和易性。

3 病害原因以及防治

3.1 病害原因

3.1.1 梁體下撓過大

（1）從設計角度分析，主要是對預應力損失、混凝土收縮徐變的影響估計不足。大跨連續剛構橋從建成起，混凝土徐變就一直存在，直到其生命周期結束。若對混凝土徐變估計不足，施加較小的預應力，則可增大結構徐變，導致主梁下撓加大。下撓過大導致主梁跨中呈波浪狀線形，在車輛的振動和沖擊作用下，又加速跨中下撓的發展。

（2）施工中，預應力體系質量不穩定、灌漿不到位、混凝土齡期不足等都造成額外的預應力損失、鋼束斷絲和松弛，使橋梁剛建成就有下撓現象。

（3）橋梁投入運營后，交通量日益增加和車輛超限超載，也是梁體下撓過大的重要原因之一。

3.1.2 梁體裂縫

目前，我國大跨徑預應力混凝土連續剛構橋是按照全預應力結構設計的，即在理論上要求結構不出現拉應力。對于梁體已出現的各類裂縫，在施工方面主要有施工順序不當、施工精度不足、預應力鋼束的保護層厚度達不到設計要求、支架與模板變形過大、預應力張拉不足、灌漿不及時等原因。運營期疏于管理及養護不當也是病害原因之一。

3.2 病害防治

3.2.1 解決箱梁下撓過大問題

（1）總體設計。擬定合理的邊中跨跨徑比例，使結構受力合理。對于連續剛構橋，為使箱梁內力變化較合理和減少邊跨支架現澆梁段的長度，設計時邊跨長度一般選用中跨長度的65%左右。結合國內外部分大跨徑連續剛構橋的工程實踐，建議邊跨與中跨的跨徑比控制在0.55～0.65范圍內。

（2）縱向預應力鋼束設計?？紤]混凝土的收縮徐變和鋼束的預應力損失，設置合理的預拱度，保證各個截面均有一定的應力安全儲備。由于理論計算模式和計算結果往往與工程實際情況存在差異，加上在設計時難以計入的其他因素，故在設計中有必要對結構各個截面應力提供一定的安全儲備。箱梁預拱度的設置對截面的正應力和混凝土主拉應力提供一定的應力儲備，同時謀求橋梁建成后有一個平順的行車條件。

3.2.2 解決箱梁裂縫問題

（1）擬定合理的箱梁斷面尺寸。從出現裂縫的橋梁來看，箱梁特別是腹板尺寸小的斷面往往裂縫現象比較嚴重。根據有關對腹板厚度的敏感性分析計算得知，腹板厚度對箱梁截面應力狀態的變化十分敏感。當腹板厚度稍有增加，箱梁截面的正應力、剪應力和主拉應力均可得到較大改善。又根據有關主拉應力的敏感性分析得知，若豎向預應力只考慮50%的效果時，計算所得的主拉應力仍會出現大于規范規定值的情況，若不設置豎向預應力鋼束或者豎向預應力失效，則必須加厚腹板。在實際工程實踐中，一般很難保證設計所要求的豎向預應力度，建議在選定箱梁斷面尺寸時，除考慮梁高因素外，還應該重視腹板厚度的優化。

（2）合理布置預應力鋼束，控制腹板斜向裂縫。工程實踐證明，在布置縱向預應力鋼束時，有必要在靠近箱梁支點附近的節段內，于腹板內布置部分下彎束，并在邊跨現澆段端部腹板內布置部分彎起束，使預壓應力通過腹板分布到全斷面上，這是克服剪應力最有效的布束形式。同時，建議加強邊跨箱梁端部腹板的配箍率，這些措施對克服腹板的斜向裂縫是十分有效的。

（3）重視氣溫變化對結構的作用，控制溫度裂縫。根據相關計算結果，作用于連續剛構結構上的溫度變化會在結構內產生很大的結構次應力，尤其是梯度溫度作用產生的結構次應力。所以，設計時除了對這些截面進行必要的應力驗算外，有必要采取一些構造措施，使溫度應力分布均勻，控制溫度裂縫的產生或發展。

4 總結

總之，進行高墩大跨度連續剛構橋施工時，要做好有關施工控制，從而有效減少人為錯誤而增加的工作量，減少現有造橋過程中存在的病害，進一步增加橋梁的投資效益，延長橋梁的使用壽命，使得建筑業能夠更長遠的發展下去。

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