支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制技術(shù)探討

王 凱

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津300222）

支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制技術(shù)探討

王 凱

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津300222）

橋梁設(shè)計(jì)中選擇橋型時，由于連續(xù)梁橋的受力合理，支點(diǎn)負(fù)彎矩具備卸載作用，能有效減小橋跨跨中正彎矩，使得全橋彎矩分布更合理，因此被廣泛應(yīng)用于道路橋梁建設(shè)工程中。箱梁頂板和底板的寬大面積有利于配筋設(shè)計(jì)，時期抵抗正負(fù)彎矩良好，且抗扭剛度較大，同時收縮變形小且動力性能優(yōu)良。一般預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋可采用支架現(xiàn)澆的方式進(jìn)行施工，本文在具體的工程實(shí)例上對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋支架現(xiàn)澆施工進(jìn)行了詳細(xì)的質(zhì)量控制分析，借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，探討施工控制理論計(jì)算的可行性。

支架現(xiàn)澆；預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)箱梁橋；施工控制

1、引言

施工技術(shù)簡單、節(jié)省預(yù)制場地支出等優(yōu)點(diǎn)使得支架現(xiàn)澆施工技術(shù)成為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋中常用的施工方法。當(dāng)橋梁下部結(jié)構(gòu)完成施工后，在橋梁選位處搭設(shè)滿堂支架，利用滿堂支架的支撐作用進(jìn)行橋梁上部預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁主梁的澆筑施工，直至箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力張拉施工完畢后，進(jìn)行模板和滿堂支架的拆除。滿堂支架在施工過程中受到橋梁自重、施工荷載等的作用會發(fā)生變形，地基受力不均勻發(fā)生不均勻沉降等因素，會造成橋梁結(jié)構(gòu)完工后線形和承載能力與設(shè)計(jì)值的偏差，本文以具體的工程為例進(jìn)行支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制的分析。

2、工程概述

某大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，全線長231.16m，跨徑為（20*2）+（40+65+40）+（20*2），上部主梁為單箱三室的箱梁，下部橋墩為柱式墩，采用肋板式橋臺，直徑為2.00米的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主橋?yàn)?（40+65+40）m的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，上部主梁為寬度為21.05m的單箱三室箱梁，底板寬度為14.05m，兩邊懸臂寬度為3.5m；主梁箱梁頂面設(shè)置單向橫坡為2%，箱梁腹板豎直。主墩處箱梁中心高度為3.8m，中跨跨中處箱梁中心高度為1.9m，從主墩處到跨中處箱梁的梁高呈1.8次方拋物線進(jìn)行漸變。箱梁頂板厚度為0.25m，兩側(cè)懸臂板末端處頂板厚度為0.20m，懸臂板根部厚度為0.60m，懸臂板厚度從末端處的0.20m線形變化值根部處的0.60m；箱梁腹板厚度為0.45米～0.65m，底板厚度為0.25m～0.55m，在橋墩處的箱梁截面腹板和底板厚度均取大值。在中支點(diǎn)處設(shè)置1.5m厚的橫隔板，邊支點(diǎn)處設(shè)置1.2m厚的橫隔板，且在中橫隔板處留置過人洞，便于施工的同時以便橋梁投入運(yùn)營后的檢查與維修。該橋采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，按照施工方案設(shè)計(jì)由跨中想橋墩墩頂方向進(jìn)行澆筑，最后進(jìn)行墩頂處兩邊延伸3m范圍的梁段和各支點(diǎn)處的橫隔板澆筑施工，縱向一聯(lián)箱梁一次澆筑完成。

該大橋的立面圖如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋立面布置圖

圖2 墩頂處箱梁橫截面示意圖

3、滿堂支架搭設(shè)施工

3.1 陸地支架搭設(shè)施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求對橋位選址處進(jìn)行地質(zhì)勘察，南北岸兩側(cè)引橋（20*2）米和主橋邊跨40m下面所處位置皆是陸地，地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，該處土層主要構(gòu)成成分為砂性土夾黍土，還有少量碎石子，總體承載能力較高，地基承載性能優(yōu)良。該段滿堂支架搭設(shè)前對地基進(jìn)行簡單的處理工作即可，實(shí)際施工時借助機(jī)器進(jìn)行場地表面浮土清理，并回填砂性土進(jìn)行碾壓嚴(yán)實(shí)，最后進(jìn)行場地硬化處理，澆筑強(qiáng)度為C15的混凝土墊層，澆筑厚度10厘米，主要作為支架基礎(chǔ)承受上部傳遞下來的各類荷載，陸地上的支架地基處理完畢，即可進(jìn)行滿堂支架的搭設(shè)。

引橋 （20*2）m處滿堂支架立柱縱橫排距為（90*90）cm，豎向步距是1.2m；主橋 40m邊跨滿堂支架立柱縱橫排距為 （60*60）cm，豎向步距是1.2m；橫橋向支架搭設(shè)比設(shè)計(jì)橋面寬兩側(cè)外延給100cm，保證足夠的施工平臺，同時確保施工安全；為確保支架的整體穩(wěn)定性縱向設(shè)置5道剪刀撐，橫向以5排為間距設(shè)置橫向剪刀撐一道。

3.2 水上支架搭設(shè)施工

對實(shí)際施工地形進(jìn)行勘察可知主橋主跨所處位置為跨越河道的通航孔處，滿堂支架搭設(shè)基礎(chǔ)為水中，施工方案設(shè)計(jì)擬采用規(guī)格為630*8mm的多排鋼管樁為基礎(chǔ)，施工時利用型號為ZD90的振動錘汽車吊進(jìn)行打壓施工，在鋼管樁上面設(shè)置貝雷梁，將滿堂鋼管支架搭設(shè)在在貝雷架上，完成水上滿堂支架的搭設(shè)施工。

為保證水中滿堂支架的整體穩(wěn)定性，一般采用型鋼或鋼管作為鋼管立柱間的平聯(lián)和斜聯(lián)剪刀撐在鋼管樁上部頂口設(shè)置封頭板和砂筒，以便貝雷梁的架設(shè)。

圖3 滿堂支架平、立面示意圖

4、現(xiàn)澆箱梁施工工藝

支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工工藝流程如下所示：地基處理→搭設(shè)陸地和水中滿堂支架→預(yù)壓支架施工→底模和側(cè)模鋪設(shè)施工→底板和腹板鋼筋綁扎，預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪設(shè)→箱梁內(nèi)模制立→進(jìn)行第一次砼澆筑→腹板內(nèi)模拆除，支空箱頂?！敯邃摻罱壴?，預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋪設(shè)→進(jìn)行第二次砼澆筑→混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉和壓漿施工→拆除支架→橋面鋪裝以及二期恒載施工

5、支架現(xiàn)澆箱梁施工控制

5.1 模型建立

（1）軟件計(jì)算分析參數(shù)選取

軟件計(jì)算分析參數(shù)如表1所示，預(yù)應(yīng)力鋼絞線計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表1 軟件計(jì)算分析相關(guān)參數(shù)

表2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線相關(guān)計(jì)算參數(shù)

（2）模型建立

本文中的仿真施工計(jì)算分析借助了MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0兩種軟件進(jìn)行建模，為了便于后期計(jì)算分析比較的開展，兩種軟件在建模過程中建立的節(jié)點(diǎn)、單元以及施工階段的劃分均一致，一共建立105個主梁節(jié)點(diǎn)，104個主梁單元，施工階段劃分為一下六個：

①支架搭設(shè)，主梁箱梁混凝土澆筑；

②腹板預(yù)應(yīng)力鋼束張拉施工；

③頂板預(yù)應(yīng)力鋼束張拉施工；

④底板預(yù)應(yīng)力鋼束張拉施工；

⑤橋面二期恒載施工；

⑥混凝土十年收縮徐變。

圖4 MIDAS/Civil計(jì)算模型

圖5 Dr.BridgeV3.0計(jì)算模型

5.2 模型計(jì)算結(jié)果分析

圖6 成橋階段MIDAS/Civil模型位移

圖7 成橋階段Dr.BridgeV3.0模型位移

圖8 兩種軟件計(jì)算后預(yù)拱度對比圖

表3 MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0計(jì)算后預(yù)拱度值對比結(jié)果

從上圖6和圖7中可以看出，該大橋在成橋階段的位移變化一致，從預(yù)拱度對比結(jié)果表中顯示，最后施工階段邊跨93號節(jié)點(diǎn)處的位移變形相差最大，為0.17cm，即可說明位移計(jì)算結(jié)果可信。

表4 MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0支撐反力值對比結(jié)果

上表中的數(shù)據(jù)獨(dú)臂分析顯示支撐反力值相差均在5%范圍內(nèi)，符合要求，即表明施工仿真反力計(jì)算可信。

圖9 成橋階段箱梁上緣應(yīng)力云

圖10 成橋階段箱梁下緣應(yīng)力云

圖11 成橋狀態(tài)箱梁上下緣最大應(yīng)力云

從上圖可以看出，成橋階段的主梁箱梁上下緣最大壓應(yīng)力值是9.45MPa，符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，最大拉應(yīng)力值是0.003MPa，遠(yuǎn)比規(guī)范值要小，符合要求。通過以上的對比分析可表明軟件仿真計(jì)算結(jié)果可作為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制的計(jì)算。

5.3 線形控制

為避免橋梁投入運(yùn)營后主梁下?lián)线^大，確保橋梁結(jié)構(gòu)的平順性以二次拋物線形式從跨中向橋墩處變化，在預(yù)拱值中預(yù)先增加一個附加值，邊跨跨中處設(shè)置1cm，中跨跨中處設(shè)置5cm，如下圖所示。

圖12 附加預(yù)拱度值曲線示意圖

圖13 預(yù)拋值線形圖

圖14 鋪裝前主梁中心線線形圖

由圖可以看出，主梁實(shí)測整體線形較為平順，橋梁跨中監(jiān)控高程和設(shè)計(jì)高程皆略小于實(shí)測高程，跨中處監(jiān)控高程小于實(shí)測高程最大值是2.5cm，跨中處設(shè)計(jì)高程小于實(shí)測高程最大值是6.3cm。邊跨處存在實(shí)測高程小于設(shè)計(jì)高程的部位，最大值是1.2cm，橋梁結(jié)構(gòu)成橋階段中跨處呈下?lián)馅厔?，邊跨處呈上撓趨勢，整體線形控制效果優(yōu)良。

5.4 應(yīng)力分析

根據(jù)上述的仿真計(jì)算結(jié)果，明確施工中受力軟弱點(diǎn)，據(jù)此選擇相應(yīng)的測點(diǎn)埋置應(yīng)力傳感器，應(yīng)力傳感器布置點(diǎn)如圖15、圖16所示。

圖15 應(yīng)力傳感器布置圖

圖16 主梁截面應(yīng)力對比圖

從主梁截面應(yīng)力對比圖可看出，應(yīng)力實(shí)測值和計(jì)算值差異不大，差值最大也小于1MPa，即該大橋的應(yīng)力控制效果良好。

6、結(jié)語

隨著支架現(xiàn)澆施工技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工中，支架變形、預(yù)應(yīng)力、地基沉降、橋梁結(jié)構(gòu)自重等因素都會對橋梁成橋后的線形與承載能力造成影響，本文結(jié)合具體的工程實(shí)例對支架現(xiàn)澆施工進(jìn)行了探討，簡要分析了該大橋支架搭設(shè)的實(shí)際施工，借助計(jì)算機(jī)軟件對橋梁進(jìn)行仿真模擬施工計(jì)算分析，根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果選定線形和應(yīng)力控制測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測控制，監(jiān)測結(jié)果顯示該大橋成橋后線形和應(yīng)力均滿足設(shè)計(jì)和施工要求。希望本文能對類似的支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制研究提供幫助。

[1]李浩.支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工控制技術(shù)[D].長安大學(xué),2011.

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[3]廖浩博.支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工控制技術(shù)[J].黑龍江交通科技,2015,12:133.

[4]張玉鳳.現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁滿堂支架施工技術(shù)[J].交通世界,2016,21:64-65.

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編輯：董剛

This Paper Discusses the Construction Control Technology of the Concrete Continuous Box Girder with Prestressed Concrete

WANG Kai
（China railway 18th bureau group 4 engineering co,LTD，Tianjin 300222）

Choose the bridge,the bridge design due to the stress of the continuous girder bridge is reasonable,the fulcrum negative bending moment have the unloading effect,can effectively reduce the bridge span across is bending moment,make the whole bridge bending moment distribution more reasonable,so they are widely used in road and bridge construction projects.Box girder roof and floor of wide area reinforcement design and resistance during the period of the positive and negative bending moment is good,and torsional stiffness is bigger,at the same time,small shrinkage deformation and good dynamic performance.General can adopt support cast-in-place prestressed concrete continuous box girder bridge construction,with the method of this article on the specific engineering example to support cast-inplace prestressed concrete continuous box girder bridge construction has carried on the detailed analysis of the quality control,with the aid of computer software for the simulation calculation,discusses the feasibility of the construction control calculation.

the brackets are now watered；prestressed concrete；continuous box girder bridge；construction control

TU757

A

2095-7327（2017）-09-0034-05

王凱（1983-），男，河北保定人，中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司工程師，研究方向：工程項(xiàng)目管理、公路橋梁。