先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究

楊江朋

摘 要：橋梁工程施工技術(shù)對(duì)市政工程質(zhì)量具有非常重要的影響。先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工是指在橋墩兩側(cè)設(shè)置工作平臺(tái)，平衡地逐段向跨中懸臂澆筑混凝土梁體，并逐段施加預(yù)應(yīng)力。在工程結(jié)構(gòu)逐漸成型的過(guò)程中，線性壓力不斷變化，施工條件、混凝土收縮徐變、支座誤差、掛籃定位、預(yù)應(yīng)力束張拉等因素都可能造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的設(shè)計(jì)偏離。為了確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，本文深入分析先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工技術(shù)，確保橋梁施工質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效果得到有效提升。

關(guān)鍵詞：先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁;設(shè)計(jì);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）26-0115-04

Abstract： Bridge construction technology has a very important influence on the quality of municipal engineering. The construction of simply supported before continuous bridges refers to setting up working platforms on both sides of the bridge piers， and cantilever pouring concrete beams to the mid-span section by section in a balanced manner， and applying prestress section by section. In the process of gradual shaping of the engineering structure， the linear pressure is constantly changing， and factors such as construction conditions， concrete shrinkage and creep， bearing errors， positioning of the hanging basket， and tension of prestressed beams may cause obvious design deviations of the structure. In order to ensure the safety and stability of the structure， this paper deeply analyzed the construction technology of the simply supported before continuous bridge to ensure the effective improvement of the bridge construction quality and operation effect.

Keywords： simply supported before continuous bridge;design;construction technology

隨著我國(guó)市政橋梁工程施工水平的不斷提高，各種大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1-5]。目前，最常見(jiàn)的先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工以掛籃靜載試驗(yàn)為主，提高掛籃的整體安全性和穩(wěn)定性，有效消除非彈性變形[6-8]，為整個(gè)橋梁施工提供重要的參考。

1 橋梁工程先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁試驗(yàn)

在先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工之前，最主要的就是保證自重在合理范圍之內(nèi)，確保各個(gè)階段施工的允許變形不大于20 mm，保證結(jié)構(gòu)施工安全性和穩(wěn)定性。在現(xiàn)澆混凝土?xí)r，無(wú)論是第一次澆筑還是第二次澆筑，靜載試驗(yàn)都以最大現(xiàn)澆階段的自重為重量范圍，靜載試驗(yàn)的超載系數(shù)一般介于1.1～1.2。加載重量等于結(jié)構(gòu)最大階段自重乘以超載系數(shù)，人們可以利用試驗(yàn)來(lái)分析橋梁跨欄撓度變形情況，如果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果偏大，就要及時(shí)加固處理[9-10]。

2 現(xiàn)澆階段接縫處出現(xiàn)裂縫的主要因素

先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)如圖1所示。簡(jiǎn)支梁出現(xiàn)累積變形、掛籃吊帶采用的精軋螺紋鋼筋延伸量過(guò)大、簡(jiǎn)支梁片局部尺寸偏小等因素都有可能造成掛籃牢固度不符合要求，導(dǎo)致截?cái)嗝娈a(chǎn)生裂縫。如果相鄰節(jié)段的縱向分布鋼筋偏弱，在兩次澆筑節(jié)段混凝土?xí)r，第二次澆筑（頂板混凝土）很容易導(dǎo)致第一次澆筑的腹板混凝土截?cái)嗝娉霈F(xiàn)豎向裂縫，因此要加強(qiáng)對(duì)縱向分布鋼筋的裂縫檢驗(yàn)。如果采用一次澆筑的方法，混凝土的初凝時(shí)間為7 h左右。如果沒(méi)有嚴(yán)格遵循由外向內(nèi)的混凝土澆筑施工原則，很容易影響最終的澆筑質(zhì)量。在澆筑頂板時(shí)，混凝土初凝之前，如果沒(méi)有對(duì)復(fù)板接頭進(jìn)行二次振搗，就會(huì)導(dǎo)致混凝土截?cái)嗝娈a(chǎn)生裂縫，最終影響箱梁結(jié)構(gòu)的整體受力[11-13]。

3 懸臂澆筑施工的主要策略

3.1 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換

結(jié)構(gòu)體系對(duì)先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工技術(shù)來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵，當(dāng)懸臂施工完畢后，其很容易受到日照、風(fēng)力、溫度等因素影響，出現(xiàn)縱向伸縮、水平偏移、變形等問(wèn)題[14-17]?；炷翝仓跻部赡艹霈F(xiàn)變形、開(kāi)裂。只有正確轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系，才能保證橋梁合龍，避免產(chǎn)生裂縫。

3.2 支座設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師往往運(yùn)用臨時(shí)支撐來(lái)代替固定支撐，運(yùn)用永久支座取代臨時(shí)支座，以便提高橋梁工程的整體承載力。橋梁由樁基承臺(tái)、橋墩支座兩段共同組成，支座是橋梁鉸接的關(guān)鍵，與臨時(shí)固結(jié)構(gòu)造有關(guān)，鋼結(jié)構(gòu)鉸接可以減少樁基承臺(tái)支座的受力[18-20]。臨時(shí)固結(jié)構(gòu)造與主墩的形狀有密切關(guān)聯(lián)。支座可以設(shè)置在主橋墩下的上下承臺(tái)之間，承臺(tái)四周設(shè)置4個(gè)鋼箱支座，等到整個(gè)工程施工完畢后，用其取代臨時(shí)支座，恢復(fù)永久支座。

3.3 裂縫控制

貼鋼法可以用于橋梁加固，將環(huán)氧樹(shù)脂、建筑結(jié)構(gòu)膠、鋼筋玻璃鋼和鋼板等材料粘貼在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件表面，使其與整個(gè)結(jié)構(gòu)融為一體，提升構(gòu)件的抗剪能力和抗彎能力，限制裂縫擴(kuò)展。這種方法能夠有效降低施工難度，減小橋梁凈空，縮短施工周期，減少資源消耗，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。外包混凝土加固技術(shù)主要通過(guò)增加構(gòu)件的截面和配筋，提高構(gòu)件整體的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，有效提升裂縫修補(bǔ)效果，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，這也是國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的一種加固方法。但是，這一方法不適用于修復(fù)結(jié)構(gòu)承載力不足造成的裂縫，否則很容易導(dǎo)致裂縫擴(kuò)張，引發(fā)更嚴(yán)重的病害。

3.4 臨時(shí)錨固與預(yù)壓

掛籃懸臂澆筑施工要求對(duì)支撐進(jìn)行臨時(shí)錨固。墩身和混凝土立柱作為主要承重結(jié)構(gòu)，可以不預(yù)壓，主墩身為永久結(jié)構(gòu)，不存在預(yù)壓?jiǎn)栴}?；炷亮⒅鶋嚎s變形時(shí)，可以根據(jù)施工打壓情況計(jì)算出間隙、箱梁縱向旋出部分，可以通過(guò)混凝土立柱設(shè)置鋼斜撐。

3.5 拱度控制

橋梁懸臂施工要保證兩個(gè)懸臂端順利合龍，其拱度計(jì)算與控制非常關(guān)鍵。人們要測(cè)定混凝土的徐變系數(shù)和彈性模量，全面分析掛籃自重、模板重量、施工工具等因素。施工現(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)確檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)，為施工撓度控制提供重要參考。按照預(yù)拱度和設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工單位要對(duì)比分析混凝土澆筑時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉前后的撓度變化情況，判斷撓度曲線，及時(shí)把控并調(diào)整高度偏差。

3.6 合龍施工

合龍施工是整個(gè)連續(xù)梁施工和體系轉(zhuǎn)換的重要影響因素，合龍施工滿足受力要求，要盡量縮短施工偏差，保證合龍的順利完成。合龍順序和臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。在施工時(shí)，要先進(jìn)行邊跨合龍，后進(jìn)行中跨合龍。多孔一次合龍能夠增強(qiáng)受力效果，但不同結(jié)構(gòu)存在不同的差值，加上混凝土不夠均勻、施工偏差等因素，其間很有可能出現(xiàn)各種安全隱患，投入過(guò)多。目前，一般不宜采用分段合龍，其主要應(yīng)用于全橋設(shè)計(jì)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)或固定支座結(jié)構(gòu)的橋梁。

3.7 混凝土澆筑

箱梁混凝土一般不采用二次澆筑的方式，往往一次澆筑成型。澆筑應(yīng)該按照底板、腹板、頂板的順序完成，需要在腹板底部直接下料。澆筑完成時(shí)，要規(guī)范震蕩，不能出現(xiàn)避水情況。頂板磨平機(jī)磨平后，不能采用人工拉毛處理，而應(yīng)該采用收光技術(shù)，確保面層設(shè)計(jì)強(qiáng)度符合要求。

4 先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工控制

4.1 施工控制的主要目的和任務(wù)

施工控制最主要的目的就是保證施工過(guò)程中的截面應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，控制簡(jiǎn)支梁合龍，確保橋面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高一致，而橋面預(yù)拱度應(yīng)該滿足混凝土徐變年限的要求[21-23]。橋梁施工控制的主要任務(wù)就是確保結(jié)構(gòu)在建成后能夠達(dá)到理想的幾何形狀，結(jié)構(gòu)建成時(shí)內(nèi)力狀態(tài)應(yīng)該符合要求，保證結(jié)構(gòu)的整體安全。懸臂澆筑所用的掛籃要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸應(yīng)適應(yīng)梁段變化，方便與舊梁段搭接，滿足走行要求[24-26]。

掛籃使用前需要進(jìn)行安裝，開(kāi)展走行性能工藝試驗(yàn)，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行載重試驗(yàn)。橋墩兩側(cè)懸臂澆筑梁段對(duì)稱、平衡施工，實(shí)際不平衡偏差不得大于設(shè)計(jì)允許值。施工時(shí)，掛籃要在梁段預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完成后對(duì)稱移動(dòng)。懸臂澆筑梁段施工期間要進(jìn)行線型監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)超出允許偏差，就要及時(shí)調(diào)整和糾正。簡(jiǎn)支梁段的混凝土從前端開(kāi)始在根部與已完工梁段連接，已完工梁段接茬混凝土?xí)r要充分潤(rùn)濕;養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束所留的孔道加以保護(hù)，嚴(yán)禁將水或其他物質(zhì)灌入孔道;錨墊板牢固地固定在端模上，角度符合設(shè)計(jì)要求，確保波紋管與錨墊板垂直;張拉在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后進(jìn)行，要嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力，確保張拉質(zhì)量。

4.2 施工控制的主要內(nèi)容

在施工控制中，人們要對(duì)應(yīng)力和裂縫進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，保證施工質(zhì)量。施工控制階段，人們要調(diào)整和優(yōu)化施工流程，合理進(jìn)行監(jiān)控，有效控制主梁內(nèi)力。鋪裝頂層標(biāo)高要符合設(shè)計(jì)要求，混凝土面層鋪裝厚度要均勻。部分橋梁合龍段沒(méi)有正確設(shè)置立模標(biāo)高，導(dǎo)致兩臂相差過(guò)大，要及時(shí)處理，以免產(chǎn)生橋梁裂縫。

制作大型橋梁主梁時(shí)，主梁預(yù)制場(chǎng)地與橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)要保持一定距離。主梁預(yù)制期間，施工人員要合理選用混凝土材料來(lái)滿足橋梁整體強(qiáng)度要求，同時(shí)對(duì)主梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，提高主梁的抗拉性。在橋梁施工中，臨時(shí)支座與永久支座不可或缺。首先要對(duì)主梁進(jìn)行鑿孔，然后安裝臨時(shí)支座和永久支座，再用橋面鋼筋和橫梁鋼筋對(duì)簡(jiǎn)支梁進(jìn)行固定。接頭段鋼絞線的連接是指把鋼絞線連接到鋼束的波紋管上。待連接后，施工人員要在接頭處澆筑混凝土，確保橫梁和頂板鋼束成為一個(gè)整體，提高接頭的密實(shí)性。

橋梁合龍階段必須有效提升混凝土澆筑質(zhì)量，合攏段兩側(cè)還有15 cm寬的濕接縫，能夠有效調(diào)節(jié)箱梁順橋的偏差。左右幅箱梁順橋向偏差控制簡(jiǎn)單，可以滿足軸線節(jié)點(diǎn)施工的實(shí)際限差要求。從箱梁軸線節(jié)點(diǎn)順橋向偏差的分布情況來(lái)看，右幅要高于左幅，右幅的偏差必須保證在±10 mm之內(nèi)。順橋向合攏可以有效調(diào)節(jié)調(diào)量偏差。要想控制三個(gè)方向的難度，人們應(yīng)該適當(dāng)放寬順橋向偏差。在采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工時(shí)，大部分箱梁定位都應(yīng)該處于限差范圍內(nèi)。

先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁必須做好標(biāo)高控制。首先，橋梁段的安裝誤差對(duì)整個(gè)線性控制具有非常大的影響，安裝誤差要小于5 mm，每個(gè)箱梁的軸線點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高偏差、橫橋向偏差都應(yīng)該盡量減少，提高箱梁安裝的精確度。節(jié)段拼裝工序要嚴(yán)格遵循相關(guān)程序要求，臨時(shí)預(yù)應(yīng)張拉順序要符合線性控制的實(shí)際情況，以便快速調(diào)整梁段。在施工的過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)梁段錯(cuò)臺(tái)的合理控制，避免施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中因?yàn)榱憾紊舷禄瑒?dòng)而出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)等情況，結(jié)合線性需要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。如果出現(xiàn)打滑問(wèn)題，則說(shuō)明預(yù)應(yīng)張力不夠，必須在永久索張拉完畢后再拆除吊具。施工期間，要根據(jù)混凝土原材料性能指標(biāo)、澆筑和養(yǎng)護(hù)方法、節(jié)段混凝土重量等指標(biāo)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，避免現(xiàn)場(chǎng)施工受到影響。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)橋梁工程建設(shè)水平的提高，先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。筆者結(jié)合個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)，分析了先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，以期有效提高橋梁施工的整體水平，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。

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