預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁不平衡施工及監(jiān)控技術(shù)研究

蔡 鵬

1. 上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200020；2. 上海城市非開(kāi)挖建造工程技術(shù)研究中心 上海 200002

1 工程概況

四川省宜賓市大溪口至南廣交通改造及景觀工程南廣河節(jié)點(diǎn)水上立交主要由主線(xiàn)、E匝道、F匝道3部分組成。該節(jié)點(diǎn)水上立交主線(xiàn)橋?yàn)椴坏瓤纾?5＋80＋35）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，E匝道為小曲線(xiàn)（25＋40＋25）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，F(xiàn)匝道為（35＋54＋35）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（圖1）。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)、特點(diǎn)

1）主線(xiàn)橋不等跨，懸臂掛籃施工產(chǎn)生不平衡力，施工控制精確度較高。

2）懸臂澆筑施工線(xiàn)形控制精度要求較高。

3）施工場(chǎng)地狹小，又受汛期影響，連續(xù)梁施工存在交叉作業(yè)，相應(yīng)施工組織要求較高。

圖1 水上立交平面位置（單位：m）

4）在混凝土澆筑施工過(guò)程中，需進(jìn)行對(duì)稱(chēng)澆筑，確保兩側(cè)受力平衡，避免一側(cè)的變形量超過(guò)極限值，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

5）施工過(guò)程中，主要進(jìn)行施工監(jiān)控及增加配重，確保結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

3 施工方案簡(jiǎn)介

主線(xiàn)橋（圖2）采用掛籃懸臂施工。邊中跨塊數(shù)不同，邊跨懸臂施工的12#和13#塊底板加厚，需在中跨進(jìn)行配重以抵消邊中跨不平衡彎矩；邊跨直線(xiàn)段采用支架現(xiàn)澆法；邊跨及中跨合龍時(shí)進(jìn)行合龍配重，中跨合龍時(shí)施加頂推力。

圖2 主線(xiàn)橋立面示意

4 連續(xù)梁施工

4.1 主線(xiàn)橋不平衡施工

本橋主線(xiàn)為（35＋80＋35）m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋，懸澆過(guò)程中，邊跨7段，中跨9段，施工過(guò)程中存在不平衡懸臂澆筑施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，剛構(gòu)橋在懸臂澆筑過(guò)程中需施加配重以消減T構(gòu)兩側(cè)主梁的不平衡重，確保剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合設(shè)計(jì)思路，對(duì)剛構(gòu)橋配重位置及配重量進(jìn)行了計(jì)算[1-4]。

4.2 不平衡施工配重

剛構(gòu)橋采用懸臂澆筑法進(jìn)行施工，限于掛籃尺寸及構(gòu)造，配重位置距離不平衡梁段根部至少2個(gè)梁段的長(zhǎng)度，即施工6#塊時(shí)，配重位置位于3#塊端部區(qū)域；施工7#塊時(shí)，配重位置位于4#塊端部區(qū)域。

大橋不平衡配重采用混凝土塊，難以做到與不平衡梁段同步施工，故考慮在施工不平衡梁段前，先施加一半配重，在不平衡梁段澆筑完成后，再施加剩余一半配重。

根據(jù)不平衡彎矩計(jì)算，配重量及配重位置如表1所示。

表1 主線(xiàn)橋不平衡配重位置及配重量

4.3 不平衡懸臂段施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)剛構(gòu)橋模型進(jìn)行施工全過(guò)程仿真計(jì)算分析，驗(yàn)算大橋不平衡施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全性。

1）6#塊模板安裝及鋼筋綁扎完成后，利用塔吊將37.8 t混凝土配重塊吊運(yùn)至3#塊端部進(jìn)行重疊堆放（圖3）。

2）橋墩兩側(cè)懸臂段對(duì)稱(chēng)進(jìn)行混凝土澆筑（圖4）。

3）混凝土澆筑完成后，再次利用塔吊將剩余37.8 t混凝土配重塊吊運(yùn)至3#塊端部，與澆筑前配重塊重疊堆放（圖5）。

4）待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、封錨、注漿。完成后移動(dòng)掛籃繼續(xù)澆筑7#節(jié)段，7#節(jié)段按照6#節(jié)段澆筑步驟施工，并在相應(yīng)位置放置配重塊（圖6～圖8）。

圖3 6#塊澆筑前，3#塊端部配重378 kN（工況1）

圖4 6#塊澆筑（工況2）

圖5 6#塊澆筑完成后，3#塊端部配重示意（工況3）

圖6 7#塊澆筑前，4#塊端部配重733 kN（工況4）

圖7 7#塊澆筑（工況5）

4.4 不平衡施工計(jì)算結(jié)果及分析

由計(jì)算數(shù)據(jù)（表2）可得：各計(jì)算工況下墩頂截面全截面受壓，結(jié)構(gòu)受力安全；進(jìn)行7#塊不平衡配重及施工7#塊過(guò)程中，配重量較大，不平衡彎矩也較大，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，隨時(shí)了解大橋狀態(tài)，確保大橋施工過(guò)程中的安全性。

圖8 7#塊澆筑后配重示意（工況6）

表2 各工況下墩頂應(yīng)力匯總

4.5 合龍段施工

邊跨合龍段施工完成后，卸載3#、4#及邊跨配重塊，中跨掛籃前移，循環(huán)澆筑下一節(jié)段混凝土至中跨合龍位置。中跨采用掛籃合龍，一側(cè)掛籃拆除過(guò)程中施加同等掛籃質(zhì)量的配重塊，施加中跨水平推力，同時(shí)兩側(cè)施加配重預(yù)壓，安裝中跨合龍段臨時(shí)剛性連接，澆筑混凝土，同時(shí)等重卸除中跨配重，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉三向（縱、橫、豎）預(yù)應(yīng)力。

5 施工監(jiān)控

5.1 監(jiān)控目的

該剛構(gòu)橋施工涉及對(duì)稱(chēng)懸臂澆筑、非對(duì)稱(chēng)懸臂澆筑、邊跨段支架現(xiàn)澆等，施工方式較多，結(jié)構(gòu)體系不斷變化。對(duì)于懸臂澆筑施工，每一梁段的增加都對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線(xiàn)形產(chǎn)生一定的影響，并最終影響成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線(xiàn)形。因此，必須對(duì)剛構(gòu)橋進(jìn)行線(xiàn)形及應(yīng)力監(jiān)控，確保合龍精度，消除可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全和施工安全產(chǎn)生影響的不利因素，使成橋后的結(jié)構(gòu)線(xiàn)形和內(nèi)力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5.2 監(jiān)控實(shí)施

1）應(yīng)變監(jiān)測(cè)。對(duì)于剛構(gòu)橋，一般只需監(jiān)測(cè)主梁應(yīng)力，以反映施工過(guò)程大橋的受力狀態(tài)。懸臂澆筑過(guò)程中，懸臂根部為控制截面，所以在懸臂過(guò)程中，只監(jiān)測(cè)根部截面應(yīng)力，確保主梁受力安全（圖9）。

圖9 主梁應(yīng)變監(jiān)測(cè)截面測(cè)點(diǎn)布置（單位：cm）

2）線(xiàn)形監(jiān)測(cè)。在施工過(guò)程中，需要準(zhǔn)確把握箱梁在每道工序下的變形。同時(shí)，與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核并結(jié)合應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，分析梁重誤差、預(yù)應(yīng)力張拉誤差、混凝土收縮徐變以及溫度變化等因素對(duì)梁端標(biāo)高的影響，以期獲得橋梁設(shè)計(jì)線(xiàn)形（圖10）?？紤]到成橋后主跨長(zhǎng)期下?lián)系内厔?shì)，二期鋪裝完成后，主跨需要達(dá)到的成橋線(xiàn)形為設(shè)計(jì)線(xiàn)形再向上預(yù)拱一個(gè)二次拋物線(xiàn)（拋物線(xiàn)中點(diǎn)拋高值為＋L/1 000，L為跨度）。

圖10 主橋線(xiàn)形測(cè)點(diǎn)橫向布置示意

6 結(jié)語(yǔ)

本工程南廣河節(jié)點(diǎn)水上立交主線(xiàn)橋于2017年1月順利合龍，所有節(jié)段的梁底標(biāo)高誤差均在4 cm以?xún)?nèi)，合龍段相對(duì)高差2 cm以?xún)?nèi)，剛構(gòu)橋線(xiàn)形流暢，符合規(guī)范要求。通過(guò)本工程剛構(gòu)橋不平衡施工不難看出，不平衡施工中加、卸載質(zhì)量及位置須相對(duì)精確，以免造成撓度控制不準(zhǔn)確。精確布置監(jiān)控點(diǎn)位，認(rèn)真做好監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)資料，對(duì)準(zhǔn)確計(jì)算及質(zhì)量保證起到至關(guān)重要的作用。不平衡施工中必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化，以保證梁體成橋后的線(xiàn)形與設(shè)計(jì)線(xiàn)形接近或吻合，達(dá)到最佳受力結(jié)構(gòu)狀態(tài)，保證橋梁使用年限。