橋梁施工中大跨徑連續橋梁施工技術研究——以河源市義合鎮阮嘯仙紀念大橋為例

陳偉成

東源縣交通管理總站，廣東 河源 517000

隨著河源市東江兩岸經濟發展及紫金橋、黨演大橋垮塌事故頻發，河源市大跨度橋梁取得了快速的發展，其中義合鎮阮嘯仙紀念大橋采用連續鋼構橋，大跨度的連續剛構橋有著整體性較好、跨越能力強、受力性能好、施工難度低的特點。該類橋墩頂未設置伸縮縫，增強了行車的舒適度，此外由于在橋墩和主梁之間采用了剛性的固結形式，無須設置支座，施工工藝得到了有效的簡化[1]。但是據研究調查發現，目前在懸臂施工的過程中容易出現開裂或者下撓過大的現象，除此之外對于橋梁的使用荷載及耐久性也均提出了更高的要求，因此需要加強對橋梁施工過程的控制，從而確保橋梁在運營過程中的安全性[2]。

1 連續鋼構橋施工控制理論及常用方法

阮嘯仙紀念大橋是分節段施工，施工方法和進度會對內力的疊加產生影響，其累積變形也會有所差異。在橋梁施工的過程中進行實時監測其內力狀態，并對監測數據加以分析，預測性的控制后續施工[3]。

1.1 連續剛構橋施工控制內容

（1）線形控制。線形控制主要包含平面軸線形及標高控制，線形控制中的標高控制是重點，也是難點。在對高橋墩大跨度的橋梁懸臂進行施工時，由于受到掛籃自重、施工臨時荷載、預應力等多方面因素的影響，施工段常出現下撓變形的現象，最終導致實測的標高與理論變形之間存在著較大的差異。若在施工的過程中不能夠及時進行監測和分析調整，就會使得誤差不斷積累，最終影響合龍。

（2）應力控制。懸臂施工時也需要對結構應力狀態進行嚴格監控，其中主要包括結構的自重、施工荷載產生的應力、溫度、收縮應力、預應力及其他應力。對于大跨度的連續剛構橋由于施工的節段較多，混凝土齡期長，整個橋梁的施工工期較長，因而應力監測設備需要具有耐久性、穩定性、數據可靠。

（3）穩定性控制。在施工時需要對墩頂的水平位移、0#塊托架、邊跨現澆支架、橫截面剛度等穩定性進行控制。澆筑梁端混凝土或者機械的不合規擺放均會導致橋墩頂偏位。0#塊的穩定性主要受托架加工、安裝及張拉預應力等方面的影響。

（4）合龍控制。合龍的順序通常為先邊跨、后次中跨，最后中跨合龍，合龍的時間點、溫度均會影響合龍段頂開力的大小。邊跨在合龍時需要設置支座預偏量，其中預偏量的大小通常是由混凝土的收縮變量所決定的。

（5）高墩的垂直控制。大跨度的連續剛構橋通常采取設置單肢薄壁型空心墩，來使得橋墩具有一定的柔度。在橋墩的施工過程中需要重視測量放樣，在開挖之前就需要嚴格按照規定來布設控制點。特別是對于水準點位置的布設，需要選擇地基穩定、地質條件好的區域。此外，還需要注重模板的加工控制，檢查模板板面的平整度、模板拼接縫的嚴密程度等。與此同時，還應對高墩的垂直度進行控制，在完成橋墩模板的安裝之后，采用質量較大的垂球進行模板垂直度的初步校驗，然后再應用全站儀進行精確的復核。

1.2 橋梁施工的控制方法

（1）事后控制法。事后控制法通常應用于結構在施工過程中出現了較大的偏差，且不能夠滿足工程要求的情況。事后控制法主要是對已經完成施工的構件內力及線形進行調整，通常是在每個工序完成后或者是在所有的工序均已完成之后進行。

（2）預測控制法。預測控制法也可以稱之為事前控制法，是在橋梁施工之前根據計算模型來預測可能出現的問題，并充分考慮其影響因素。但在橋梁實際的施工中，與預測的期望值之間通常會存在著一定的差異，為了能夠進一步縮短期望值與實際值之間的差距，可通過實際影響參數來對預測模型加以調整，盡可能提高預測的精度，指導施工，對已澆筑的節段內力和變形進行分析，并采取有效的措施。

（3）自適應控制法。自適應控制法通常應用于工序復雜、反復循環施工、超靜定的大跨度橋梁之中。對比分析實測值與模型理論分析值之間的差距，識別出內力和變形參數，尋找偏差原因、修正模型，用于指導下一階段的施工。

2 懸臂施工階段控制

2.1 標高線形控制

阮嘯仙紀念大橋在進行0#塊混凝土澆筑之前，將標高基準點布設于0#塊上部結構中，輔助基準點布設在靠近箱梁邊緣處，其平面位置如圖1所示，且在每個節段的箱梁頂板之上還設置了3個測點，底板處布設了2個測點，以監測箱梁截面的標高變化，其測點布設的位置如圖2所示。中軸線的觀測通常采用全站儀，完成基點的選擇，并直接測量目標兩端的直線坐標，通過對比判斷出中線是否偏位。每個懸臂施工時對最近已澆筑的3個梁段的標高控制點進行觀測，通過與理論值進行對比分析，確保施工過程中懸臂梁的安全穩定。標高的監測主要包括立模標高復測、澆筑前測量、澆筑后測量、預應力張拉后測量。掛籃立模的標高為設計標高、掛籃變形及預拱度之和。

圖1 標高基準點示意圖（單位：cm）

圖2 高程觀測點布置示意圖

2.2 應力控制

影響應力的因素較多，其中主要包括預應力管道埋設位置偏差、截面尺寸偏差等方面的施工誤差，應變傳感器埋設的位置，儀器的精度、溫度因素的影響，剪力滯效應，混凝土的收縮徐變效應等。大跨度的橋梁在施工的過程中具有復雜性、臨時性及不確定性的特點，因此在施工的過程中也會存在著不可預見的突發狀況。在施工之前首先需要根據有限元模型來分析出在各種施工工況下的累積應力，待每個節段均完成澆筑之后，通過修正后與理論值進行比較，實現動態控制。阮嘯仙紀念大橋施工控制中的預警分為三個等級，由一級到三級，觀測值與預測值之間的差距越來越大，所采取的措施也越來越嚴格，施工控制預警系統圖如圖3所示。

圖3 施工控制預警系統圖

3 合龍控制

連續剛構橋的合龍工藝相對而言更為復雜，技術難度也更大，合龍是整個橋梁施工的關鍵，合龍的質量也決定了成橋的質量。在合龍的過程中橋梁處于最大懸臂狀態，也是最為不利的狀態，穩定性最差，與其他的工序相比更為危險。勁性骨架能夠增強合龍段的剛度，在合龍的過程中抵抗由混凝土所產生的拉壓、彎曲等內力作用，也有利于降低在硬化過程中所承受的外力作用，此外還可以確保兩個T構懸臂端能夠可靠連接。合龍的配重通常包含基本配重和附加配重，基本配重通常選擇沙袋配重或者是水箱壓重法，附加配重則主要是采用沙袋配重。在進行拱橋施工時，通常借助千斤頂來施加頂推力來調整拱圈內力，通過頂推能夠消除高溫合龍的影響并改善橋墩的受力。其中千斤頂的具體位置需要通過計算來確定，而頂開的具體控制方式主要分為力控和位移控。通過設置臨時預應力鋼束來更好地分擔彎矩、扭矩等內力作用。

4 結束語

綜上所述，文章針對中大跨徑的橋梁在施工過程中的控制技術展開研究，以河源市義合鎮阮嘯仙紀念大橋為例，重點分析了橋梁在線性、應力、穩定性、合龍、高墩垂直度幾個方面的控制要點，橋梁的控制方法可以通過事后控制、預測控制及自適應控制來解決。在懸臂施工的階段，施工人員尤其需要注意標高線性及應力的控制，在應力控制過程中還需要建立施工控制預警系統。此外，合龍控制是橋梁施工的關鍵階段，在此階段需要加強對該方面的監測，通過設置臨時構件來分擔內力作用。