跨高等級(jí)航道連續(xù)梁橋施工與控制

周琦

（上海城投航道建設(shè)有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

上海市“一環(huán)十射”高等級(jí)航道網(wǎng)建設(shè)過程中，為滿足航道等級(jí)提升的要求，大量跨航道橋梁需要進(jìn)行改建。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以其良好的經(jīng)濟(jì)性、成熟的施工工藝成為跨高等級(jí)航道的主要橋型。

恒南路橋是大蘆線航道整治二期工程中的一座跨航道橋梁，主橋按照一跨過河布置，采用65 m+107 m+65 m連續(xù)梁。橋梁斷面為城市次干路雙向四車道及兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道和人行道，按分離式兩幅橋布置，單幅橋?qū)?3.75 m。

每幅引橋均采用單箱單室結(jié)構(gòu)，中支點(diǎn)梁高6.4 m，邊支點(diǎn)及跨中梁高3.2 m，中間按二次拋物線漸變，見圖1。采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系，并預(yù)留備用體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向、錨固構(gòu)造以備遠(yuǎn)期啟用。

2 主要施工工藝

2.1 總體施工工藝流程

連續(xù)梁施工總體工藝包括以下流程：

（1）主橋下部結(jié)構(gòu)施工完成；

（2）0號(hào)塊施工及臨時(shí)固結(jié)；

（3）安裝掛籃、壓載試驗(yàn)及懸臂澆筑施工；

（4）合龍及體系轉(zhuǎn)換；

（5）橋面系及附屬施工。

圖1 連續(xù)梁主要構(gòu)造尺寸（單位;mm）

其中墩梁臨時(shí)固結(jié)、掛籃懸臂施工、合龍及體系轉(zhuǎn)換是連續(xù)梁施工中的關(guān)鍵工序。

2.2 臨時(shí)固結(jié)方案

為抵消懸臂澆筑施工時(shí)可能產(chǎn)生的不平衡力矩，必須對(duì)主墩支座設(shè)置臨時(shí)固結(jié)體措施，以滿足抵抗最大節(jié)段可能產(chǎn)生的不平衡力矩。

為確保臨時(shí)固結(jié)的可靠性和安全度，采用在懸澆0#塊件與承臺(tái)之間設(shè)鋼筋混凝土鎖定柱，形成受壓體系，并在鎖定柱外側(cè)增設(shè)8根精軋螺紋鋼，在箱梁頂部張拉后形成受拉體系。臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了半個(gè)節(jié)段的不平衡荷載、掛籃墜落、10 a一遇的風(fēng)速、其它施工不平衡荷載及合龍過程中產(chǎn)生的不平衡力等各種工況及其可能的組合。

臨時(shí)鎖定柱采用100 cm×100 cm鋼筋混凝土方柱，設(shè)置在承臺(tái)上，支撐在0#塊箱梁腹板底?？v橋向間距為8.8 m，橫橋向間距為5.25 m，縱、橫向在承臺(tái)邊各設(shè)置2根，見圖2。為了不至于在集中受力下對(duì)底板造成損壞，鎖定柱處箱梁底設(shè)20 mm厚鋼板，使集中應(yīng)力便于擴(kuò)散，確保結(jié)構(gòu)安全。 每根鎖定柱內(nèi)部設(shè)置8根JL32精扎螺紋鋼，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度930 MPa，，通長外包Φ50波紋管，下端埋入承臺(tái)中，上端穿過箱梁腹板在箱梁頂部單端張拉張拉控制應(yīng)力取0.5 fpk，在掛籃從0#塊推出后及時(shí)張拉，懸臂段施工至6#塊段時(shí)復(fù)拉一次。

針對(duì)例2，臺(tái)站反饋的操作是：(1)累計(jì)值錯(cuò)誤，小時(shí)降水量無誤。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)修改”，在彈出的快速通道中，修正值欄填寫正確值(假如正確值是1)“1”，備注信息欄填寫“經(jīng)查證，小時(shí)降水量無誤，累計(jì)降水量應(yīng)修改為1”，然后點(diǎn)擊快速通道中備注信息欄旁邊的“提交”按鈕提交。

圖2 臨時(shí)固結(jié)布置（單位;mm）

2.3 掛籃設(shè)計(jì)及懸臂澆筑施工

主橋共有11個(gè)懸澆節(jié)段，長度3.5～4.5 m，節(jié)段混凝土方量45.1～64.1 m3，最大節(jié)段重量約168 t。

本橋掛籃設(shè)計(jì)裝配式整體移動(dòng)三角型鋼桁架拼裝掛籃，主要由主桁系、底模系、外模內(nèi)模系、前吊系、底錨系、走行系和施工平臺(tái)七大系統(tǒng)組成。掛籃長度12 m，最大寬度14 m，三腳架高度4.9 m，含模板系統(tǒng)掛籃自重為60.122 t，自重比0.33，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，見圖3。掛籃使用前按照1.2倍最大節(jié)段重量進(jìn)行預(yù)壓，實(shí)測(cè)最大變形19 mm，滿足規(guī)范要求并消除了非彈性變形。

懸臂施工澆筑混凝土前先按要求調(diào)好模板、梁頂面標(biāo)高，將起落架支撐梁用下支撐銷子與吊帶鎖在一起，并用鐵鍥來調(diào)整標(biāo)高后鎖住。掛藍(lán)施工每節(jié)段箱體混凝土采用一次澆筑的方法施工，單個(gè)懸臂梁段混凝土澆筑順序：先底板、后腹板、最后頂板，由懸臂端向已澆梁段進(jìn)行?；炷琉B(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定條件后及時(shí)按設(shè)計(jì)要求張拉懸臂鋼束。每個(gè)節(jié)段施工用時(shí)約15 d。

圖3 掛籃設(shè)計(jì)圖（單位;mm）

2.4 合龍及體系轉(zhuǎn)換工藝

連續(xù)梁懸臂施工完成后進(jìn)行合龍段的施工，是主梁施工難度最大的關(guān)鍵部位，直接影響全橋的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。按照設(shè)計(jì)要求，本橋合龍順序?yàn)椋合冗吙绾淆垺俨鸪卸张R時(shí)固結(jié)體系→最后中跨合龍。

合龍段混凝土澆筑前，采用體外勁性骨架將合龍口臨時(shí)鎖定，以抵抗混凝土未達(dá)到強(qiáng)度前可能發(fā)生的溫度變化影響。勁性骨架布置在箱梁頂板上方和箱內(nèi)底板上方靠近腹板位置，每個(gè)箱室布置8根，采分別用由綴板連接的2根[40a槽鋼，通過預(yù)埋鋼板和錨筋與待合龍的梁體連接，見圖4。

圖4 合龍段臨時(shí)鎖定方案示意圖（單位;mm）

臨時(shí)鎖定和混凝土澆筑選擇在夜間溫度較低時(shí)進(jìn)行，澆筑后及時(shí)采取保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)先張拉部分預(yù)應(yīng)力束，養(yǎng)護(hù)達(dá)到齡期再全部張拉。

3 施工監(jiān)控要點(diǎn)[1-6]

3.1 施工控制總體思路

連續(xù)梁橋每個(gè)施工工況的變位達(dá)不到目標(biāo)施工狀態(tài)的主要原因在于：構(gòu)件截面尺寸、預(yù)應(yīng)力筋張拉力、材料彈性模量、容重、收縮徐變等參數(shù)與計(jì)算參數(shù)往往有一定的偏差。此外，環(huán)境溫度、臨時(shí)荷載以及施工誤差等，也會(huì)導(dǎo)致主橋結(jié)構(gòu)實(shí)際變位偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)狀態(tài)。在施工中表現(xiàn)出來的這種理論與實(shí)際的偏差具有累積性，如不及加以控制和調(diào)整，隨著橋梁施工進(jìn)度，成橋狀態(tài)最終會(huì)顯著偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)，影響成橋后的內(nèi)力和線形。

本工程采用線形控制與內(nèi)力控制相結(jié)合的方式對(duì)主橋的施工過程予以控制。其中線形控制是連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的核心，主要每個(gè)節(jié)段施工中混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉和掛籃前移時(shí)的變形；內(nèi)力監(jiān)控則是在節(jié)段澆筑、合龍、體系轉(zhuǎn)換及二期恒載等關(guān)鍵時(shí)刻將連續(xù)梁主梁截面內(nèi)力控制在可接受范圍以內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)安全。

3.2 預(yù)拱度計(jì)算

主梁節(jié)段施工過程中，引起主梁變形的主要是節(jié)段自重、預(yù)應(yīng)力荷載、施工臨時(shí)荷載、混凝土的收縮徐變、體系轉(zhuǎn)換、二期恒載鋪裝等因素的影響，本連續(xù)梁的立模高程設(shè)置原則如下：

式中：H施和H設(shè)分別為施工立模和設(shè)計(jì)高程；fs為施工過程中收縮徐變對(duì)主梁線形的影響，由施工監(jiān)控有限元模型計(jì)算得出，考慮在施工累計(jì)變形中；fm為成橋預(yù)拱度，由設(shè)計(jì)圖紙給出，本工程除考慮常規(guī)的成橋收縮徐變及1/2活載撓度，還針對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋常見的長期下?lián)喜『紤]了成橋預(yù)拋高；fg為掛籃變形產(chǎn)生的撓度，根據(jù)前述掛籃加載試驗(yàn)確定。

3.3 監(jiān)控結(jié)果分析

連續(xù)梁施工過程中對(duì)主墩沉降進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)主墩最大累計(jì)沉降約2m m且趨于穩(wěn)定，說明基礎(chǔ)未發(fā)生不均勻沉降。

施工過程中對(duì)懸澆澆筑時(shí)的立模高程進(jìn)行了全過程監(jiān)測(cè)，立模標(biāo)高偏差在±10 mm范圍內(nèi)。對(duì)各個(gè)關(guān)鍵工序時(shí)箱梁頂?shù)装鍛?yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)與理論計(jì)算吻合，主梁受力正常且安全可控，見圖 5。

圖5 成橋線形監(jiān)測(cè)情況

成橋后對(duì)箱梁線形進(jìn)行實(shí)測(cè)，除個(gè)別點(diǎn)因橋面鋪裝局部不平整造成凸起和凹陷外，箱梁線形整體平順，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4 結(jié)語

恒南路橋在施工過程中針對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋的特點(diǎn)，對(duì)臨時(shí)固結(jié)、掛籃懸澆、合龍與體系轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵工序進(jìn)行重點(diǎn)把控，并通過施工監(jiān)測(cè)進(jìn)行施工質(zhì)量和安全控制，保證了工程于2017年初順利完工（見圖6）。

圖6 恒南路橋建成實(shí)景