預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋施工控制策略初探

趙 恒

(貴州高速公路開發(fā)總公司)

所謂連續(xù)鋼構(gòu)，主要應(yīng)用柔性橋墩方式，以更好地實(shí)現(xiàn)墩梁固結(jié)力，使主梁連續(xù)形成剛構(gòu)橋，以T 形鋼構(gòu)、連續(xù)梁相結(jié)合為主，是當(dāng)前應(yīng)用較多的新型體系之一。隨著我國(guó)在混凝土技術(shù)、預(yù)應(yīng)力鋼材以及大噸位張拉錨固體系等諸多領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步，憑借高墩、大跨等能力，在施工中節(jié)省了大量的人力、財(cái)力，物力，因此預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋已經(jīng)獲得有效發(fā)展，為了更好地保障橋梁安全性、穩(wěn)定性，強(qiáng)化施工控制策略，具有重要意義。以下以遵畢高速公路金沙特大橋?yàn)槔?其上部構(gòu)造為20 ～40 mT 梁+86 +160 +86 mT 構(gòu)+16 mT 梁，下構(gòu)為雙圓柱式墩、薄壁墩、空心薄壁墩，基礎(chǔ)為樁基承臺(tái)，現(xiàn)將在施工過程中所采取的有效控制提出以之共同探討。

1 施工控制要點(diǎn)

1.1 變形力控制

箱梁的撓曲變形，是施工過程中的常見問題之一，加強(qiáng)對(duì)幾何變形問題的控制，將施工過程中的狀態(tài)及預(yù)期狀態(tài)保持一致，更好地符合設(shè)計(jì)要求。另外，為了實(shí)現(xiàn)幾何控制的目標(biāo)，應(yīng)該將每一道工序的誤差控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，并事先研究、確定。

1.2 穩(wěn)定性控制

橋梁穩(wěn)定性是社會(huì)廣泛關(guān)注的話題，通過對(duì)穩(wěn)定性、安全系數(shù)等計(jì)算，再加上對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形力、穩(wěn)定性等綜合評(píng)定，保持其良好的運(yùn)行性能。在工程施工過程中，除了控制橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以外，還應(yīng)使用到支架、掛藍(lán)以及纜索吊裝系統(tǒng)等，確保各項(xiàng)系數(shù)均符合要求。

1.3 壓力強(qiáng)度控制

在橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中，一般通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力對(duì)實(shí)際應(yīng)力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果實(shí)際應(yīng)力和理論計(jì)算值相差較大，就應(yīng)該及時(shí)查明原因并采取解決措施，以確保誤差處于允許范圍之內(nèi)。另外，雖然監(jiān)控結(jié)構(gòu)應(yīng)力非常重要，但是當(dāng)前尚未對(duì)應(yīng)力控制的具體內(nèi)容提出要求，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況來確定，如溫度應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自重應(yīng)力、施工荷載應(yīng)力、砼徐變、大體積基礎(chǔ)等，而風(fēng)荷載、基礎(chǔ)變位也是需要關(guān)注的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

1.4 安全性控制

在箱梁施工過程中，安全是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有加強(qiáng)安全控制手段，才能從根本確保質(zhì)量水平。實(shí)際上，安全控制就是變形控制、穩(wěn)定性控制等綜合體現(xiàn)，由于考慮到結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別，對(duì)施工產(chǎn)生的安全影響因素也有所不同，因此有針對(duì)性地確定安全控制，具有重要作用。

2 施工常見問題與控制策略

2.1 底板裂縫問題

對(duì)于剛構(gòu)箱梁來說，底板預(yù)應(yīng)力的鋼束會(huì)構(gòu)成曲線，進(jìn)而在受到張拉力之后趨向于弧心伸直，在箱梁的底部形成壓力;在施工過程中將鋼束周圍包圍的單肢箍筋改為雙肢閉合箍筋，同時(shí)增設(shè)鋼筋網(wǎng)，以此阻擋箱梁底部的預(yù)應(yīng)力，通過箍筋將徑向力傳遞到上下兩層的鋼筋網(wǎng)中，以此避免底板裂縫問題。如果在設(shè)計(jì)底板過程中，箍筋數(shù)量過少，則徑向力就會(huì)高出箍筋的受拉限值，并在底板的混凝土中直接發(fā)生作用，可能對(duì)底板產(chǎn)生拉裂作用，甚至崩裂底板。另外，如果底板的截面尺寸較小，且缺少橫向布置的預(yù)應(yīng)力束、平衡箍筋等，都會(huì)引發(fā)底板裂縫問題。施工過程中出現(xiàn)誤差，合攏段的兩側(cè)也會(huì)形成高低差，進(jìn)而對(duì)預(yù)應(yīng)力束的空間走向造成改變，在張拉力的作用下，就會(huì)在底板中形成集中力，裂縫問題不可避免。

為了改善連續(xù)鋼構(gòu)橋施工中的底板裂縫問題，可主要采取以下防治措施:其一，利用體外直線束取替底板彎曲束。將合龍預(yù)應(yīng)力束沿著底板進(jìn)行設(shè)計(jì)，既可控制體系轉(zhuǎn)換力，也可避免由于汽車荷載、二期恒載等問題引發(fā)的跨中正彎矩問題;因此，在不同的塊件中設(shè)置錨固用的橫隔板，以此改善由于張拉預(yù)力束而造成的底板裂縫;其二，加強(qiáng)對(duì)施工過程中的質(zhì)量控制，精確定位預(yù)應(yīng)力導(dǎo)管，以免在懸橋梁合龍時(shí)產(chǎn)生合龍高差問題，嚴(yán)格控制底板混凝土的質(zhì)量與厚度，增加箍筋數(shù)量，保障底板承載力;其三、在預(yù)應(yīng)力管道彎曲處設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，以此固定預(yù)應(yīng)力索在張拉過程所產(chǎn)生的應(yīng)力使索變形。

2.2 長(zhǎng)期撓度問題

在箱梁施工過程中，“長(zhǎng)期撓度”是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，當(dāng)前已經(jīng)成為工程界廣泛關(guān)注的話題，對(duì)橋面平整度、耐久性產(chǎn)生直接影響。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)來看，防治長(zhǎng)期撓度問題，可考慮以下兩種方法:

一方面，采取“零彎矩”方法，加強(qiáng)對(duì)徐變撓度的控制。“零彎矩”的應(yīng)用，主要通過預(yù)應(yīng)力來抵消箱梁的自重彎矩，以此改善結(jié)構(gòu)的不平衡問題，使得不同界面中預(yù)留的彎矩均為零，改善各階段的初始轉(zhuǎn)交、撓度問題;同時(shí)，在預(yù)應(yīng)力、恒載等作用下，混凝土的結(jié)構(gòu)始終處于受壓狀態(tài)下，那么其徐變力只能沿著軸向生成，可有效避免彎曲下?lián)狭Γ龅娇刂崎L(zhǎng)期撓度。一般情況下，恒載是預(yù)應(yīng)力橋梁的主要荷載來源之一，也是形成長(zhǎng)期撓度問題的主要原因之一，一般恒載彎矩力在總彎矩的2/3 以上，需加強(qiáng)重視。

另一方面，提高箱梁的剛度。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋中，箱梁剛度水平是產(chǎn)生下?lián)蠁栴}的主要原因之一，因此加強(qiáng)對(duì)跨中梁高、箱梁彈性模量等控制，可有效保障箱梁的抗彎剛度，并減少后期的撓度值。另外，對(duì)于跨中的梁高來說，如果采取直線型方式，也可提高剛度值，改善長(zhǎng)期撓度問題。

2.3 施工誤差問題

對(duì)于施工中出現(xiàn)的誤差問題，實(shí)際上并不完全由于施工問題而引起，可能受到設(shè)計(jì)、施工、管理等諸多環(huán)節(jié)的影響。在混凝土澆筑、移動(dòng)掛藍(lán)、張拉預(yù)應(yīng)力等諸多環(huán)節(jié)，施工撓度都可能與設(shè)計(jì)值存在差距，但是如果能夠控制在允許范圍內(nèi)，則可在一定程度保障施工質(zhì)量;反之，如果二者相差距離較大，則應(yīng)引起重視并查明原因。一般情況下，在施工過程中產(chǎn)生的誤差較大，可考慮以下原因:①預(yù)應(yīng)力問題:如預(yù)應(yīng)力的張拉沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值、施工過程中的預(yù)應(yīng)力管道堵塞、預(yù)應(yīng)力損失過大等;②掛籃問題:如計(jì)算彈性變形的結(jié)果不準(zhǔn)確，沒有對(duì)掛藍(lán)實(shí)行預(yù)壓處理，存在非彈性變形問題等;③模板變形問題:造成導(dǎo)體截面的變化較大，增加了澆筑混凝土的容量;如果混凝土的彈性模量和設(shè)計(jì)值不一致，主要表現(xiàn)為實(shí)際彈性模量過大，就會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成影響。

改善誤差問題的方法比較多，可根據(jù)工程實(shí)際情況來選擇，但是應(yīng)注意遵循以下原則:首先，注意調(diào)整的數(shù)值不宜過大也不宜過小，如果過小而能達(dá)不到預(yù)期效果，如果過大則造成坡度增加。一般調(diào)整值以控制在梁段長(zhǎng)度的1%范圍內(nèi)為佳，經(jīng)過調(diào)整之后不得產(chǎn)生倒坡問題;其次，如果以若干懸臂T 梁組成施工結(jié)構(gòu)，那么就需要將同一個(gè)跨度之內(nèi)的懸臂T 調(diào)整為目標(biāo)相同，避免在合龍過程中出現(xiàn)懸臂T 不能合龍問題。如果施工過程中出現(xiàn)的誤差值較大，可采取分段調(diào)整方法，并注意協(xié)調(diào)不同的懸臂T。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋來說，加強(qiáng)施工控制技術(shù)與手段，不僅可以確保橋梁使用的安全性，也可確保其耐久性、牢固性;隨著我國(guó)交通事業(yè)的不斷發(fā)展與完善，在公路橋梁的交通量、荷載等級(jí)以及行車速度等方面提出較高要求，因此加強(qiáng)橋梁施工控制，采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，對(duì)延長(zhǎng)公路橋梁使用壽命非常重要。

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