多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工技術(shù)研究

摘要：橋梁施工流程較為復(fù)雜，各項施工步驟均會對整體造成影響，在施工時應(yīng)加強對施工質(zhì)量的把控，以確保成橋狀態(tài)滿足要求。以某多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋為研究對象，通過有限元分析軟件Midal Civil進行建模，并以此為基礎(chǔ)探討了施工關(guān)鍵技術(shù)和控制要點。

關(guān)鍵詞：多跨；預(yù)應(yīng)力；有限元軟件；施工要點；線形控制

0" "引言

連續(xù)梁橋具有大剛度、小變形、舒適度高和養(yǎng)護成本低等特點[1]，因而在各類大型工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在橋梁的施工技術(shù)中，不僅應(yīng)關(guān)注橋梁施工所用的設(shè)備和環(huán)境，也需結(jié)合所建造橋梁的結(jié)構(gòu)特點進行考慮。不同的施工方法意味著橋梁施工時的內(nèi)力表現(xiàn)也有所不同[2-3]，因此針對橋梁的施工方法開展研究非常有必要。本文以某多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋為研究對象，通過有限元分析軟件Midal Civil進行建模，并以此為基礎(chǔ)探討了施工關(guān)鍵技術(shù)和控制要點。

1" "有限元建模

本文所依托的背景橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋。該橋梁共有七跨，以58m+5×100m+58m的跨徑進行布置，如圖1所示。“T”箱梁的懸臂澆筑段數(shù)為15段，這15段有各自不同的長度，0#段的長度為5m，其余則是6×2.5m+9×3.5m，其他的中跨和邊跨合攏段均有2m以上的澆筑長度。此外，澆筑方式也有差異，0#段使用的是支架澆筑，其余使用的是掛籃懸澆，兩岸邊跨采用支架澆筑。懸澆連續(xù)梁采用三向預(yù)應(yīng)力進行張拉，所用預(yù)應(yīng)力束的規(guī)格為縱向915.24mm、橫向315.24mm、豎向32mm。主梁典型截面構(gòu)造如圖2所示。

通過Midas Civil建立單主梁模型，根據(jù)圖紙信息進行材料和截面的建模[4]，根據(jù)支座實際位置模擬邊界條件，所模擬的一個施工節(jié)段包括支架搭設(shè)、預(yù)應(yīng)力張拉和前移掛籃。所建立有限元模型如圖3所示。

2" "施工流程和控制要點

2.1" " 主梁0/1號梁端施工

2.1.1" "施工主要流程

將底膜承重構(gòu)件I36型鋼鋪設(shè)到墩頂?shù)啄＃蛊浜虸12型鋼相互配合以構(gòu)成完整底膜。在I36型鋼下墊入調(diào)整塊，以便于后續(xù)調(diào)整底膜標高和拆除工作。以整體式鋼模作為0#塊側(cè)模，將其吊重控制在5t以下，以便于施工時的安裝和拆卸。在0#塊的底模和側(cè)模安裝完畢之后，需將其調(diào)整到設(shè)計狀態(tài)。在操作完成之后，需按照設(shè)計圖紙綁扎好底板和腹板的鋼筋，并安裝好預(yù)應(yīng)力管道。

先澆筑底板和腹板，再進行墩頂橫隔板的澆筑。在完成各項工作之后需搭設(shè)頂板支架，并安裝和綁扎頂板支架、模板和鋼筋等，最后再澆筑頂板混凝土。在0#塊澆筑時，為便于后續(xù)各梁端的施工，可進行1#塊預(yù)埋件的預(yù)埋工作[5]。0#、1#梁端施工如圖4所示。

2.1.2" "施工關(guān)鍵點

先在墩上適當位置預(yù)埋鋼板，再焊接上托架桁片，按照先橫后縱的方式鋪設(shè)I36工字鋼，可在上下兩層間塞入木楔以預(yù)留一定的空間給后續(xù)調(diào)整模板標高用。0#和1#塊分別進行兩次澆筑，每次先進行底腹板和頂板的澆筑。

選擇以型鋼骨架作為模板，模板面采用厚度為10mm的鋼板。在底模和外側(cè)模完成驗收后，應(yīng)進行鋼筋和預(yù)應(yīng)力的安裝。此時應(yīng)注重預(yù)應(yīng)力安裝質(zhì)量是否達標，確保安裝足夠牢固，位置足夠準確。在整個結(jié)構(gòu)中，0#和1#塊有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，腹板較高且有較為密集孔道數(shù)量。考慮到混凝土較高，可分成兩次進行澆筑，先澆筑底板和腹板的混凝土，再澆筑剩余部分的混凝土。

在確保混凝土強度滿足設(shè)計要求之后即可進行預(yù)應(yīng)力的張拉。張拉時需配合合適的設(shè)備進行，按照既定程度進行張拉。及時進行張拉設(shè)備的校驗，現(xiàn)場千斤頂使用時間較長或者有較多次數(shù)時，應(yīng)重新進行校定。主梁設(shè)置有三項預(yù)應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)縱向、橫向、豎向的順序進行張拉。

2.2" " 掛籃拼裝和試壓

首先對現(xiàn)有掛籃進行檢查，若出現(xiàn)問題應(yīng)及時進行維修。在施工完0#和1#塊之后即可進行掛籃拼裝工作。先吊運組件到梁段上，再安裝各部位的組件，順序為：先進行吊裝軌道的安裝，再安裝主鋼架，然后進行前后桁架的安裝，最后依次安裝拉桿、斜撐、C型梁、平臺、底模、側(cè)模和內(nèi)頂板軌道。

考慮到施工時需要一定的作業(yè)空間，可以先進行側(cè)端掛籃的安裝。拼裝完掛籃后，應(yīng)全方位檢查掛籃質(zhì)量，確保質(zhì)量無問題之后再開展試壓，分階段對各極端情況進行模擬，并對掛籃狀況進行記錄，在確保掛籃安全無問題后即可使用[6]。

2.3" " 主梁2-15#梁段懸臂澆筑施工

在掛籃試壓完成之后，即可開始2#梁段的施工，在施工完之后即可前移掛籃，按照此步驟陸續(xù)進行3-15#梁段的施工。每個澆筑程序為：安裝掛籃→測定標高→立模和鋼筋的綁扎→澆筑箱梁混凝土→測定標高→預(yù)應(yīng)力張拉→前移掛籃→預(yù)應(yīng)力孔道壓漿。

2.3.1" "線形控制

勘測組應(yīng)組織測量梁截面中線和高程，并對混凝土的收縮徐變、材料彈性模量和齡期等差異進行分析和校正。結(jié)合施工預(yù)拱度進行調(diào)整，以確定出下一梁段垂直高程，以作為模板控制的參考。

2.3.2" "安裝鋼筋和預(yù)應(yīng)力束

按照鋼筋類型分別進行焊接和捆綁，做好波紋管和錨板連接件的安裝。施工時應(yīng)注意控制螺柱支撐間距和波紋管接頭質(zhì)量。

2.3.3" "混凝土入模和澆筑

為保障“T”結(jié)構(gòu)的對稱和平衡，混凝土將通過混合站進行拌和并泵送。按照底板、腹板和頂板的順序進行模具澆筑。頂板的澆筑順序為先前兩翼后中間。在振搗混凝土?xí)r采用的是50mm直徑的插入式振動器，需要加強振搗的區(qū)域，可以使用30mm直徑的插入式振動器。施工時，應(yīng)對沖裁高度進行控制以避免出現(xiàn)離析。在頂部混凝土澆筑完成之后，應(yīng)對其進行整平，以保證梁的平整度。

2.3.4" "施工注意事項

吊臂是懸掛吊籃主要承重結(jié)構(gòu)，成品因受軋制鋼筋材料特性的影響，其焊接后的拉伸強度會有所減小，因此需高度重視吊籃吊桿的質(zhì)量。為有效避免吊籃翻倒，應(yīng)將其下端連接到垂直預(yù)應(yīng)力筋。一般情況下一根主縱梁應(yīng)具有3個以上的后錨點。

綜合考量設(shè)計理論偏差和吊籃在壓力試驗時的撓度，確定吊籃結(jié)構(gòu)預(yù)彎度。在懸臂澆筑之前，應(yīng)派專人對吊籃后錨點的受力情況進行檢查，并做好記錄。應(yīng)按照從前到后的順序進行混凝土澆筑，梁根部澆筑時應(yīng)連接上先澆筑部分。

2.4" " 邊跨現(xiàn)澆段施工

使用鋼管樁地板支架進行側(cè)跨現(xiàn)澆部分的澆筑。通過落地支架進行主橋兩側(cè)7m的澆筑，落地支架的組成部分包括鋼管樁以及鋼桁架。先進行臨時樁的施工，設(shè)置150cm的鋼管樁，并以貝雷帽作為垂直桁架。在貝雷桁架上面放置鋼板并進行調(diào)整，然后進行箱梁底模和側(cè)模的安裝。捆扎鋼筋并進行預(yù)應(yīng)力管的安裝，再進行箱梁混凝土的分層澆筑。在混凝土強度滿足要求之后再按照施工工藝進行張拉。主梁邊跨現(xiàn)澆段施工如圖5所示。

2.5" " 合龍段施工技術(shù)

橋梁主梁懸臂澆筑箱梁共有8個合龍段，嚴格按照設(shè)計要求進行施工。施工時隨時對主梁軸線縱向和橫向的偏差進行關(guān)注，以將各偏差控制在1.0cm以下。

2.5.1" "合龍順序

根據(jù)橋梁設(shè)計文件進行合龍，具體順序為：先合龍第一和第八跨，再合龍第二和第七跨邊跨，然后合龍第三和第六跨中跨，最后合龍第四和第五跨中跨。

2.5.2" "合龍段施工步驟

先開展前期檢查，再移除和改型掛籃，即將掛籃移動到合龍位置。將掛籃前底橫梁通過I32精軋螺紋鋼吊到箱梁上，以便于開展合龍段施工。進行水箱配重，即通過水箱進行配重的對稱。分段進行標高的測定，確保數(shù)據(jù)能夠滿足要求之后，在低溫時開展合龍段的剛性連接。張拉前期束預(yù)應(yīng)力，綁扎鋼筋和安裝預(yù)應(yīng)力管道，對應(yīng)完成各結(jié)構(gòu)的安裝。

澆筑混凝土并進行放水。在低溫時將水箱移開，以便于使混凝土早期凝結(jié)時持續(xù)保持升溫受壓狀態(tài)，避免出現(xiàn)不利拉應(yīng)力。同時將水放出，保證混凝土澆筑時處于荷載平衡條件下，做好實施跟蹤，將標高誤差控制在5mm以下。做好混凝土養(yǎng)護和預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束施工，同時張拉預(yù)應(yīng)力和壓漿，并實時淋水以進行保護，避免混凝土在溫度作用下出現(xiàn)表面龜裂。最后再拆除掛籃。

2.6" " 懸臂梁施工

在懸臂澆筑相應(yīng)主梁時，需先確認梁高。為確保懸臂梁均處于同一水平線，在施工時需確認好各懸臂梁的標高，并預(yù)測下一懸臂梁的高程。若所預(yù)測標高接近實際情況，且能夠做到有效控制模型，成橋時將會呈現(xiàn)較好的線形，否則將會導(dǎo)致成橋質(zhì)量受到較大影響。

箱梁的立模高程理論值和實際值、主梁的預(yù)計高程，均可按照有關(guān)規(guī)范給出的計算式進行計算。需注意的是，因為施工荷載、溫度差等的影響，箱梁內(nèi)部的施工現(xiàn)狀往往會和理論設(shè)計有較大誤差，為此就需要多次調(diào)整相應(yīng)理論模型，確保其能夠和施工現(xiàn)狀相符。同時應(yīng)及時預(yù)測施工情況，借助有關(guān)監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)最優(yōu)化原則，以便于科學(xué)確定最佳高程。

3" "結(jié)語

本文以某多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋為研究對象，通過有限元分析軟件Midal Civil進行建模，并以此為基礎(chǔ)探討了施工關(guān)鍵技術(shù)和控制要點。考慮到該橋梁為七跨連續(xù)梁橋，在施工分析時選擇中間跨。在分析不同跨度時，因其為對稱體系，僅取一半結(jié)構(gòu)進行分析。連續(xù)梁橋多采用懸臂施工技術(shù)，一般先進行墩臺的施工，以建立起臨時支撐體系，再施工主梁0#塊，隨后可按照設(shè)計順序施工后續(xù)主梁。橋梁合龍順序為：對稱合龍第一跨和第八跨、邊跨合龍第二跨和第七跨、中跨合龍第三跨和第六跨、中跨合龍第四跨和第五跨。

參考文獻

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