大跨度連續(xù)梁橋施工技術(shù)

胡錦程

（邢臺路橋建設(shè)集團有限公司，河北邢臺 054000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，公路橋梁建設(shè)項目日益增多。其中，連續(xù)梁橋以其適應(yīng)性強、投資少、施工難度低、剛度大的優(yōu)良特性在高速公路的修建過程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，大跨度連續(xù)梁橋在施工過程中體系變化復(fù)雜，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題將直接影響整條線路的運營安全。因此，應(yīng)當(dāng)高度重視大跨度連續(xù)梁橋的施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。結(jié)合大跨度連續(xù)梁橋常見的施工方法，對大跨度連續(xù)梁橋施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對提高工程質(zhì)量具有積極意義。

1 大跨度連續(xù)梁橋常見施工方法

大跨度連續(xù)梁橋施工技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)較為完善，常用的施工方法有支架現(xiàn)澆法、頂推法、懸臂施工法、轉(zhuǎn)體施工法。

1.1 支架現(xiàn)澆法

支架現(xiàn)澆法是指先支立模架后整體澆筑的一種連續(xù)梁橋施工方法，根據(jù)架設(shè)模架的方式不同，可以分為支架就地澆筑法和移動模架澆筑法。支架就地澆筑法是指通過架設(shè)滿堂支架為模板提供支撐，根據(jù)設(shè)計布設(shè)鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋管道，整體澆筑形成連續(xù)梁橋的施工方法，采用該方法建造的連續(xù)梁橋具有質(zhì)量高、施工簡單、一體性較好的優(yōu)點，但是需要架設(shè)大量支架，施工進(jìn)度較慢、周期長，在跨線橋梁的建設(shè)中還會對地面交通產(chǎn)生影響。移動模架澆筑法是指通過可移動式的模架去澆筑連續(xù)梁橋，該方法提高了橋梁施工機械的利用率，適用于橋梁跨度不大、跨數(shù)較多的連續(xù)梁橋施工。

1.2 頂推法

連續(xù)梁橋頂推施工法是指在橋梁施工場地后方建設(shè)梁體預(yù)制拼接場地，將需要架設(shè)的梁體結(jié)構(gòu)分節(jié)預(yù)制，并通過預(yù)應(yīng)力鋼筋連接成為整體，在千斤頂?shù)捻斶M(jìn)作用下逐漸移動到指定位置的一種施工方法。

1.3 懸臂施工法

連續(xù)梁橋的懸臂施工法分為懸臂澆筑法和懸臂拼裝法兩種。其中，懸臂拼裝法是指將預(yù)制好的梁體塊通過預(yù)應(yīng)力鋼筋在橋墩兩側(cè)對稱拼接加長，直至橋梁合龍的一種施工方法。懸臂澆筑法是指在梁體位置綁扎鋼筋并澆筑混凝土，完成養(yǎng)護并施加預(yù)應(yīng)力后，逐步在橋墩兩側(cè)對稱加長梁體直至合龍的一種施工方法。由于采用懸臂澆筑的方法施工連續(xù)梁橋存在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，在施工過程中注意對橋梁的線形和受力情況進(jìn)行檢測。

1.4 轉(zhuǎn)體施工法

連續(xù)梁橋的轉(zhuǎn)體施工方法是指提前完成橋梁的上部結(jié)構(gòu)后，通過特殊支座將橋梁的上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體合龍，從而完成橋梁修建的一種工法。根據(jù)轉(zhuǎn)體的方式不同，可以將橋梁轉(zhuǎn)體施工法分為豎向轉(zhuǎn)體法和水平轉(zhuǎn)體法，通過水平轉(zhuǎn)體是否需要配重，將水平轉(zhuǎn)體法分為無平衡配重轉(zhuǎn)體法和平衡配重轉(zhuǎn)體法，該工法多適用于跨線橋以及道口多障礙物的大跨徑連續(xù)梁橋的施工中。

2 大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 工程概況

該文依托某高速公路大跨度連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋采用懸臂澆筑法施工。在51#、52#橋墩施工完成后，將16 個節(jié)段對稱布置在51#、52#橋墩兩側(cè)，16 個節(jié)段中除0#塊與1#塊采用現(xiàn)澆法澆筑外，其他節(jié)段均采用懸臂澆筑法進(jìn)行施工。

2.2 模板安裝技術(shù)

主梁模板的頂模可采用竹膠板，底模板、側(cè)模、端模采用鋼模，模板體系滿足主梁加厚段、標(biāo)準(zhǔn)段、漸變段的施工要求。模板體系包括模板與支撐支架，施工采用與掛籃底平臺整體起落。即掛籃底平臺提升到位后其底模、頂模、側(cè)模（附于內(nèi)、外撐架）隨之到位，后利用模板撐腳、掛籃吊帶進(jìn)行微調(diào)。待底模、頂模完全就位后，頂升、平移橫隔墻內(nèi)側(cè)模、梁肋側(cè)模使其就位。進(jìn)行鋼筋綁扎、波紋管安裝，合格后再進(jìn)行橫隔墻外側(cè)模、頂模、端模的拼裝，預(yù)留鋼筋孔及預(yù)應(yīng)力端口，安裝位置準(zhǔn)確[6]。

2.3 混凝土澆筑技術(shù)

鋼筋混凝土是一種組合材料，材料性能不穩(wěn)定，其力學(xué)性能受環(huán)境溫濕度等因素的影響。橋梁工程中，梁體澆筑階段混凝土放熱會導(dǎo)致其產(chǎn)生應(yīng)力和位移，使橋梁的實際狀態(tài)偏離設(shè)計值，對橋梁的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度產(chǎn)生影響。因此，在橋梁施工中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土配合比，確保其符合設(shè)計方案和實際工程情況；否則會影響混凝土的凝固時間，不利于后續(xù)工程的順利施工，工程師還應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程施工進(jìn)度調(diào)整機械設(shè)備數(shù)量，保證混凝土的生產(chǎn)和運輸能力。

2.4 監(jiān)控量測技術(shù)

連續(xù)梁橋施工過程中的監(jiān)控量測是橋梁線形控制的重要步驟，在施工過程中橋梁的受力體系會發(fā)生改變，其結(jié)構(gòu)變形也會隨著施工進(jìn)行逐漸累積，如果不對施工過程中的變形進(jìn)行監(jiān)控量測，并根據(jù)監(jiān)控量測反饋信息及時調(diào)整施工方法，則會導(dǎo)致建成后的橋梁存在線形以及受力狀態(tài)不合理的情況。因此，在大跨度連續(xù)梁橋的施工過程中進(jìn)行監(jiān)控量測是非常必要的。

2.5 掛籃施工技術(shù)

掛籃行走系統(tǒng)全靠千斤頂頂進(jìn)，掛籃行走時需要把掛籃整體降低1.2 m，使得掛籃通過C 形掛鉤和后滑道受力，利用YC-75 千斤頂頂推主掛鉤，移動掛籃到位，這樣掛籃橫梁才能穿越拉索橫梁，對于掛籃后錨行走支點，必須采用雙輪交替跨越主梁錨固根部，待掛籃完全行走到2#節(jié)塊位置時，利用千斤頂把掛籃拉起就位和掛2#索，掛籃行走裝完畢后，掛籃提升并微調(diào)至設(shè)計位置，然后在掛籃上進(jìn)行作業(yè)施工。

2.6 連續(xù)梁橋施工線形控制技術(shù)

橋梁線形控制是大跨度連續(xù)梁橋施工過程中重要環(huán)節(jié)，是指對連續(xù)梁橋各個施工階段的測量結(jié)果進(jìn)行分析，與模型預(yù)測相比較，識別較大的偏差。結(jié)合橋梁施工的實際情況，有針對性地進(jìn)行優(yōu)化和解決。實際工程中主要通過計算立模標(biāo)高對連續(xù)梁橋的線形進(jìn)行控制，連續(xù)梁橋中立模標(biāo)高計算如下：

其中：Hi表示待澆筑梁體立模標(biāo)高，Hoi表示待澆筑梁體設(shè)計標(biāo)高；f1表示橋梁的預(yù)拱度，f2表示掛籃彈性變形值，f 表示立模預(yù)拱度的值。

2.6.1 建模分析

結(jié)合實際工程，采用Midas Civil 2020 建立模型進(jìn)行有限元分析，根據(jù)設(shè)計資料對梁單元進(jìn)行劃分。連續(xù)梁橋梁體通過用梁單元模擬，模型建立過程中考慮荷載包括結(jié)構(gòu)恒載、附加力的作用。通過有限元計算，得出各單元在恒載作用下的撓度（表1）。

表1 數(shù)值模擬恒載作用下的撓度

2.6.2 掛籃彈性變形計算

根據(jù)現(xiàn)場測試并結(jié)合設(shè)計資料，經(jīng)過計算得到掛籃彈性變形值（圖1），描述在掛籃作用下連續(xù)梁橋各梁體節(jié)段的彈性變形值，受到梁體節(jié)段自重的影響，0#段在掛籃的作用下會產(chǎn)生較大的彈性變形。該段掛籃彈性變形可達(dá)33 mm，隨著懸臂澆筑的進(jìn)行，梁體在掛籃作用下的彈性變形值的變化是非線性的，這是由于梁截面形狀的變化以及梁體節(jié)段自重不同導(dǎo)致的。在中跨合龍段附近A14 梁塊的掛籃彈性變形的值為28 mm，變形值較小。計算掛籃彈性變形值，考慮到懸臂施工過程中掛籃對橋梁線形的影響，在懸臂施工的大跨度連續(xù)梁橋的線形控制方面具有積極意義。

圖1 掛籃彈性變形計算值

2.6.3 立模標(biāo)高計算

該連續(xù)梁橋采用掛籃澆筑法施工，為了更好控制橋梁線形，應(yīng)對施工過程以及混凝土自重等引起的位移提前考慮，每一梁體節(jié)段都應(yīng)當(dāng)設(shè)置預(yù)拱度，使得橋梁建成后的實際高程與設(shè)計高程相等，考慮掛籃彈性變形以及恒載引起的撓度按照式（1）、式（2）對立模標(biāo)高進(jìn)行計算。

連續(xù)梁橋進(jìn)行施工時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)修正后的立模高度進(jìn)行施工，以保證建成后的橋梁線形滿足要求。根據(jù)以上公式計算得到51#、52#立模預(yù)拱度數(shù)據(jù)（圖2）。圖2 中，由于受到恒載等作用，該橋梁中跨段會產(chǎn)生較大撓度，因此在中跨段的A14 梁塊立模預(yù)拱度較大，立模預(yù)拱度為56 mm。橋墩0#梁塊受到掛籃彈性變形的影響，也應(yīng)當(dāng)設(shè)置較大立模預(yù)拱度值，該處立模預(yù)拱度值為34 mm。

圖2 連續(xù)梁橋立模預(yù)拱度

經(jīng)過計算，在懸臂施工過程中，梁體中跨產(chǎn)生的變形略大于邊跨產(chǎn)生的變形，這是由于施工流程以及恒載作用引起的，為保證大跨度連續(xù)梁橋線形的精確控制應(yīng)當(dāng)結(jié)合數(shù)值模擬等手段對立模預(yù)拱度進(jìn)行計算。

2.6.4 橋梁線形控制結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行測點的布置，并且對橋梁合龍后的梁底標(biāo)高進(jìn)行計算，整理得到梁底部實際與設(shè)計標(biāo)高之間的誤差（圖3）。由圖3 可知，采用上述線形控制技術(shù)的誤差控制效果較好，橋梁各部位沉降在沉降允許范圍內(nèi)，其中中跨與邊跨合龍段附近的誤差較大，跨中合龍段誤差值為7 mm，表明大跨度連續(xù)梁橋邊跨和中跨段的線形受到其他因素的影響較大難以控制。在大跨度連續(xù)梁橋施工過程中，應(yīng)當(dāng)對合龍段的施工采取必要的施工質(zhì)量控制措施。

圖3 梁底標(biāo)高誤差

3 結(jié)論

連續(xù)梁橋地形適應(yīng)性強、投資少、施工難度低，在公路的修建中應(yīng)用廣泛。因此，對連續(xù)梁橋常見的施工方法進(jìn)行分析，針對影響大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化是極為重要的。依托實際工程，對大跨度連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論。

（1）采用掛籃懸臂澆筑工法施工的大跨度連續(xù)梁橋施工線性控制計算時，應(yīng)當(dāng)充分考慮掛籃彈性變形的影響，并且在計算掛籃彈性變形值分布圖過程中也應(yīng)考慮其分布非線性的情況。

（2）在立模預(yù)拱度的計算中，應(yīng)考慮在懸臂施工過程中恒載作用下引起的撓度，結(jié)合數(shù)值模擬提高立模預(yù)拱度計算的精確度，為盡可能減小成橋后的梁底標(biāo)高誤差，在立模預(yù)拱度的計算中應(yīng)當(dāng)考慮活載的作用。

（3）成橋后梁底標(biāo)高誤差多集中于橋梁合龍?zhí)帲虼嗽诖罂缍冗B續(xù)梁橋修建過程中，應(yīng)當(dāng)對邊跨以及中跨合龍段的施工采取必要的施工控制措施，保證成橋后橋梁線形符合規(guī)定。