高墩大跨度连续刚构桥施工控制探讨

（2p）高墩大跨度连续刚构桥施工控制探讨张勇   一、前言高墩连续刚构桥是将墩身与连续主梁固结而成的一种桥梁，其基于山区山高、沟深、坡陡的地形条件,具有跨越能力大、整体性能强、受力合理、施工方便、建设费用低等优点而被广泛采用。连续刚构桥是桥跨主梁和墩台整体相连的桥梁，预应力混凝土连续刚构桥通常采用平衡悬臂方法施工，施工过程中受多种因素的影响，如桥梁跨径的不断增大，箱梁薄壁化，使结构整体柔度增大，而刚度下降，这样集高墩大跨径于一身，使墩梁结构受力和变形更加复杂，尤其在施工阶段，其 T 型刚构所受约束少，为保证其正常合拢及成桥线形，应力需符合设计要求以及结构的安全性，必须对施工过程中的变形应力和安全性进行预测和控制。二、连续刚构桥特点与施工方法预应力混凝土连续刚构桥有其特点，针对温差等引起的轴向力和弯矩所采用的静定约束措施，及合拢段施工时应注意的事项。针对重庆龙潭沟大桥连续刚构桥的特点，采用理论分析、试验、数据处理分析的方法进行探讨。1．高墩大跨度连续刚构桥具有墩身高而柔(沿桥向抗推刚度小)、 跨径大、墩梁固结结构特点。它是在连续梁桥和 T 型刚构桥的基础上发展起来的大跨径桥梁最常用的形式之一，具有跨越能力大、伸缩缝少(仅设二道)、平顺度好、行车舒适，施工无体系转换，能充分适应温度、混凝土收缩徐变和地震的影响等优点。2．桥梁施工控制系统也就是桥梁建设的安全系统。施工控制内容有箱梁高程线形监控、 箱梁平面线形监控、箱梁和薄壁墩控制断面应力监控、箱梁温度监测，对于大型桥梁一般采用线形监控为主和应力监控为辅的双控措施。桥梁施工悬臂施工法通常分为悬臂浇注和悬臂拼装两类，悬臂浇注是在桥墩两侧对称逐段就地浇注混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力钢束，移动挂篮继续悬臂施工。使悬臂不断伸长，直至合拢。采用悬臂施工方法，很有可能出现施工过程的体系转换问题。因此，要及时调整所施加的预应力以适应这一体系转换;同时还要考虑由于体系转换及其他因素引起的结构次内力。为了保证桥梁施工质量和桥梁施工安全，必须要对建桥的整个过程进行严格的施工控制。施工控制是施工技术的重要组成部分，并始终贯穿于桥梁施工中。对于分段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续刚构桥来说，施工控制主要有两方面的内容。①根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。②根据施工过程中可能出现或已出现的各种不利于结构安全的因素，进行科学预测分析，为施工提供决策性的技术依据。施工控制也是桥梁安全施工的保证，施工控制的过程中，通过监测得到各施工阶段结构的实际内力和变形，从而完全可以跟踪掌握施工进程和发展况，当发现施工过程中监测的实际值与计算的预计值相差太大时，就要进行检查和原因分析，而不能再继续进行施工，否则将会出现事故。墩大跨连续刚构桥施工控制的影响因素，大跨度桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度的与设计状态相吻合。要实现上述目标，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素，以便对施工实施有效控制。一般地，影响刚构桥施工控制的影响因素有以下几个方面：①结构参数，结构参数是结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。事实上，实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的，总是存在一定的误差，施工中如何恰当地计入这些误差，使结构参数尽可能接近桥梁的真实结构参数，是首先需要解决的问题。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载、预加应力。②施工方案，施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏直接影响控制目标的实现，除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的构件制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。由于刚构桥的恒载内力与施工方法和施工程序密切相关，理论计算中更应首先对施工方法和程序作一番较为深入的研究，拟定出一个切实可行的施工方案，对主梁悬臂浇筑期间的施工临时荷载给出一个较为精确的数值。施工监测是桥梁施工控制的最基本手段之一。监测包括应力监测、变形监测等。因测量仪器本身、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面存在误差，在控制过程中，除要提高测量仪器的精度、从各影响因素考虑减小测量误差方法外，在进行控制分析各个环节必须考虑这一误差的影响。三、施工要点及注意事项1．挂篮悬浇逐段施工时，箱梁 0 号块待桥墩施工完成后,在墩顶旁利用托架现浇,因 0 号块结构及受力均较为复杂,加之纵向及竖向预应力管道集中,钢筋密集,混凝土方量大,为了确保结构强度并防止有害裂缝出现,浇筑时需按《公路桥涵施工技术规范》 （41取必要措施控制混凝土水化热的影响。采用分层浇筑时,应注意合理确定分层的位置。各层混凝土龄期差应尽可能的小，避免因各层混凝土收缩的差异导致混凝土的开裂。另外在顶板浇筑后，应切实注意 0 号块件内、外的浇水养生，加强块件内的通风降温，以避免内外温差造成混凝土的开裂。2．箱梁 0 号节段施工完成后，在其上面拼装悬浇挂蓝。挂篮要有足够的刚度，以免因挂篮变形较大而导致块件结合面的开裂。挂蓝拼装完毕后，应进行预压测试，尽可能消除非弹性变形，并记录预压时的弹性变形曲线，以获得高程控制依据。由于施工工期、机具设备重量等的改变都会对预拱度值产生影响，因此要求施工时根据实际工况重新计算预拱度。3．箱梁逐段悬浇过程中，梁段混凝土的浇注、钢束的张拉、挂蓝和机具的移动等，均应遵循对称、均衡、同步进行的原则。平常梁面上应尽量少堆放材料和施工机具，并注意悬臂两端对称堆放。4．所有预应力施加都应在混凝土强度达设计强度等级值的 85%且混凝土龄期不少于 4 天后方能张拉钢束，张拉钢束采用控制张拉力和伸长量双控(以控制张拉力为主)。箱梁纵向预应力钢束在箱梁横截面应保持对称张拉，同一根纵向钢束张拉时两端应保持同步。5．箱梁位于整体式路段，两半幅桥箱梁内侧间距较小，因为设计为横向预应力钢束应采用箱梁内、外侧交替单端张拉的方式，因此在施工条件困难时即张拉空间受限的情况下箱梁横向预应力钢束可在外侧一端张拉，尽可能使顶板应力均匀。6．箱梁采用先边跨后中跨的合拢顺序，边、中跨合拢段采用吊架施工，吊架重量按 50 吨考虑。施工时首先安装与现浇合拢段混凝土重量相平衡的压重（如水箱） ，安装体外刚性支承并部分张拉钢束，浇筑现浇段混凝土并同步卸除压重重量，待混凝土强度达设计强度等级值的 85%且混凝土龄期不少于 4 天后张拉合拢钢束。合拢段混凝土浇筑后，应加强养生，待混凝土达到要求的强度和龄期后，尽快张拉预应力钢束。合拢段合拢温度应控制在 15±5℃，并且要求在一天中的低温时合拢。7．竖向预应力精轧螺纹钢筋施加的准确与否，对腹板斜截面主应力的影响极大，要求采取可靠的施工方法确保竖向预应力施加的准确性。建议通过试验确定正确的施加方法：选取若干根长短不一的精轧螺纹钢筋，在锚下设压力盒，用扭力扳手张拉钢筋至设计张拉力的 95%，测得扳手扭矩，经换算后作为其它精轧螺纹钢筋张拉的依据。竖向预应力施加一段时间后，用可靠机具（例如扭力扳手）或可靠试验方法检查竖向预应力数值。施工时应切实注意严禁水泥砂浆进入竖向预应力钢筋的管道。8．纵、横、竖向预应力钢束的张拉顺序为：张拉 n 节段纵向钢束后，张拉 （ 节段的横、竖向预应力钢束（筋） 。全桥合拢后，张拉剩余节段的所有钢束。所有预应力管道的位置必须按设计图中的位置定位准确、牢固，管道顺直，锚垫板必须保证与钢束端部垂直。本桥纵向预应力钢束采用塑料波纹管，真空辅助压浆工艺。对张拉预应力钢束有干扰而临时截断的普通钢筋，在预应力钢束张拉完成后应及时等强度连接恢复。预应力钢束锚固齿板应与箱梁同时浇筑，以保证齿板与主梁的良好结合。对齿板上的锚具，压浆后应于锚头及锚面周围涂界面剂，并尽快浇筑混凝土封锚，要求封锚混凝土浇筑密实,厚度20之，对大跨径连续刚构桥梁进行施工控制是十分必要，施工控制有助于减少工作量及避免人为出错。连续刚构桥梁设计理论和特种施工工艺，对根除目前已建桥梁的质量病害，提高我国现有桥梁的耐久性和正常使用寿命，增长桥梁工程的投资效益，对我国国民经济的可持续发展将产生深远的意义。（作者单位：湖南省第六工程公司）