某互通工程A匝道橋連續(xù)剛構(gòu)橋施工研究分析

傅鑫

摘要 現(xiàn)代大橋工程建設(shè)中，連續(xù)剛構(gòu)橋常使用墩梁固結(jié)體系。此類型大橋具備跨越能力強、施工難度低且成本較低的優(yōu)勢，可以滿足大跨徑需求如江河、峽谷或現(xiàn)有道路的需要。連續(xù)剛構(gòu)橋采用墩梁固結(jié)體系是現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中常用的技術(shù)，該結(jié)構(gòu)的橋梁具有跨越能力大、施工難度相對較小、造價低的特點，可以滿足跨江河、跨峽谷或跨現(xiàn)有道路的大跨徑需求。文章以某互通工程A匝道橋連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂掛籃施工為例，從施工控制影響因素入手，通過支撐體系受力驗算，對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁掛籃施工質(zhì)量控制進行分析，以期為我國連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工質(zhì)量控制提供一定的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 連續(xù)剛構(gòu)；懸臂掛籃；預(yù)應(yīng)力；施工質(zhì)量

中圖分類號 U448.23文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0075-04

0 引言

橋梁是我國交通網(wǎng)絡(luò)體系當中非常重要的組成部分，其對交通網(wǎng)絡(luò)的完整性以及效率性存在重要的影響。為不斷完善交通網(wǎng)絡(luò)體系，滿足現(xiàn)代交通需求，大型橋梁的數(shù)量不斷增加。連續(xù)剛構(gòu)橋相對于其他橋梁結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)更加牢固穩(wěn)定，因為各個梁體之間互相連接，橋梁整體結(jié)構(gòu)更加堅固，能夠承受更大的荷載；跨度也更大，能夠極大地減少橋墩數(shù)量和建設(shè)成本。因此連續(xù)剛構(gòu)橋梁隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，更廣泛地應(yīng)用于橋梁建設(shè)中。該文所屬案例工程，即對連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制為研究對象，對該種類型工程如何實現(xiàn)施工質(zhì)量保障進行了系統(tǒng)分析[1]。

1 工程概況

該項目為位于廣州市一條高速公路的互通工程，其包含A匝道橋的連續(xù)剛構(gòu)施工。此座匝道橋從起始樁號AK0+265.776開始計算，終止樁號AK1+470.544，總長度達1 204.768 m，上部44個孔洞，共十四聯(lián)。第十聯(lián)為連續(xù)剛構(gòu)箱梁，墩號為30～34#共4孔，孔徑組合4 000 cm+2×6 500 cm+4 000 cm，分別跨越某互通F匝道、北二環(huán)高速主線、某互通C匝道。

第十聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)箱梁平面位置：30～32#墩110 m位于R=160 m圓曲線上，剩余100 m位于緩和曲線上。箱梁豎向位置：全聯(lián)位于?3.5%下坡段，30～31#墩第31孔位于R=3 500 m凸曲線上，靠近34#墩36.227 m位于R=2 500 m凹曲線上。

2 結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)優(yōu)勢

連續(xù)剛構(gòu)橋由于橋墩和梁的固結(jié)作用，形成了擺動體承重系統(tǒng)，因此在高墩大跨徑橋上是合適的。既節(jié)省了支座，又在水平荷載的作用下，改善了結(jié)構(gòu)的受力性能。順橋的抗推剛度較小，因此可以有效降低溫度、混凝土收縮徐變和地震影響，而順橋的抗彎剛度和橫橋的抗扭剛度較大，可以滿足特大型跨徑橋的受力要求。在施工技術(shù)上，多采用懸臂施工法，能保證整個施工過程中主梁在墩頂處僅承受負彎矩，不需經(jīng)受較為復(fù)雜的體系轉(zhuǎn)換過程，能方便滿足截面的施工要求。同時也不需要設(shè)置臨時支架，施工比較簡單，受力比較清楚。墩頂采用張拉負彎矩鋼筋的現(xiàn)澆混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系，可對曲線橋梁的內(nèi)外弧長差進行較好的調(diào)整，適應(yīng)彎曲和傾斜的橋梁，施工快速方便。

3 施工控制影響因素

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)及0～1#塊施工控制

以該案為例，第十聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)31～33#三座主墩墩頂固結(jié)，30#、34#為過渡墩，為雙變截面花瓶式墩身?？v斷面各段塊情況見表1。梁高為變截面，箱梁根部梁高4 m，跨中梁高2 m，箱梁梁高從跨中至主墩中心1.25 m處按二次拋物線變化。底板上緣拋物線變化方程式Y(jié)=0.30?0.001 638 4X2，底板下緣拋物線變化方程式Y(jié)=?0.002 048X2。斷面尺寸如圖1所示。

連續(xù)箱梁0～1#塊采用的是墩旁搭設(shè)鋼管支架法現(xiàn)澆施工，每個主墩均需布置，主橋墩旁支架共需設(shè)置3套。2～7#塊段采用掛籃懸澆法施工，箱梁現(xiàn)澆掛籃共需布置6套。連續(xù)箱梁邊跨現(xiàn)澆塊采用搭設(shè)鋼管支架法現(xiàn)澆施工，支架共需設(shè)置2套。主橋上部箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工工藝，具體施工順序為：支架澆筑箱梁0～1#塊混凝土→掛籃懸臂澆筑2～7#塊混凝土→邊跨現(xiàn)澆段施工（可與箱梁7#塊懸臂施工同時進行）→邊跨合龍→中跨合龍→解除臨時支撐支架→施工橋面系[2]。

0#塊施工質(zhì)量控制需要注意：

（1）在墩頂0#塊體積較大的情況下，為避免混凝土內(nèi)部水化熱過高產(chǎn)生裂縫等病害，可以選擇分層澆筑，在該案中選擇了二次澆筑，可以有效避免產(chǎn)生大體積混凝土澆筑的病害。施工過程中，由于0#塊的預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋緊密相連，必須保證其定位精確無誤。同時，也需要注意混凝土的振搗質(zhì)量，以確?；炷潦┕さ母咂焚|(zhì)。

（2）模板安裝放樣工作要及時準確，現(xiàn)場檢查底板標高及平整度。

（3）使用鋼筋之前，務(wù)必徹底清除掉外表的油污、漆層和銹跡等。

（4）預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量管理中，孔道施工的優(yōu)劣會影響到預(yù)應(yīng)力張拉的效果。同時，根據(jù)實際測定的彈性模量和截面積來調(diào)整計算出的引伸量。

引伸量修正公式為

式中，E′A′——實測的鋼絞線彈性模量及截面積；EA——計算采用的鋼絞線彈性模量及截面積E=1.95×

105 MPa，A=139 mm2；Δ——計算得到的引伸量；Δ′——修正后的引伸量。

所有預(yù)應(yīng)力鋼材嚴禁焊接，凡有接頭的預(yù)應(yīng)力鋼絞線部位應(yīng)予以切除，不準使用。

3.2 掛籃施工控制

該案例中，施工掛籃是一種三角形的斜拉式設(shè)備。一般由主桁架、行走及錨固系統(tǒng)、吊帶系統(tǒng)、底平臺系統(tǒng)以及模板系統(tǒng)組成。其中，吊帶系統(tǒng)由前后吊帶及其持力千斤頂?shù)撞康那皺M梁、后橫梁、縱梁及張拉吊籃等組成。

為檢測懸臂式橋架的安全性和功能特性，同時減少構(gòu)件的不穩(wěn)定形變，需要對該設(shè)備實施測試壓力。該案例中掛籃試壓采用水箱加壓法，加壓的水箱一般設(shè)于前吊點處，通過將其固定到墩頂梁段邊的底籃和縱桁梁、錨固與橫桁梁上，或穿過已澆箱梁中的預(yù)留孔，用以錨定至梁體部分，最后在后支承桿的末端配置帶有壓力計的千斤頂，以此作為負荷，反壓掛籃上橫桁梁，隨后按照等級逐步增加壓力，直至達到預(yù)期值為止。此過程中，持續(xù)監(jiān)控整個試驗過程中的橋架狀態(tài)，以便獲取所需數(shù)據(jù)信息。開始實驗之前，仔細做好過程中的檢查簽證程序，保證其安全可靠；實驗過程中，要確保試壓塊位置與箱梁混凝土的比例保持一致。此外，還需要按級別逐漸增大壓力，并對橋架的下降和變形狀況進行實時監(jiān)測。分級加載等級為：10%→30%→50%→70%→90%→100%。進行箱梁節(jié)點模塊設(shè)計時，應(yīng)適度地增加預(yù)拱度以保證箱梁總體線形。

吊籃施工必須以精確測量為先導(dǎo)，0#塊澆筑完成后，將三個水準點埋設(shè)在其橫軸上，作為高程傳遞的基準點。采用三角高程測量方法，通過岸上的水平控制點進行傳輸，并通過水平方法進行復(fù)核。因此立模標高可用下式表達：H理=H設(shè)+H預(yù)+H籃+H變（H理——立模的理論標高；H設(shè)——提供的設(shè)計標高；H預(yù)——提供的預(yù)拱度值；H籃——掛籃變形值；H變——其他各方面因素的影響值）。

3.3 箱梁懸澆施工控制

在該案例中，箱梁在31～33#橋墩墩頂分3個“T構(gòu)”平衡對稱懸澆，兩邊跨各有一段支架現(xiàn)澆段，中跨合龍段為2 m，掛籃懸澆節(jié)段為4.5 m、4 m，箱梁懸澆節(jié)段最大重量為100.18 t。

為確保箱梁水泥能均勻地混合進適當數(shù)量的緩凝劑中，該案例建議使用能夠產(chǎn)生至少25 m3/h以上混凝土產(chǎn)量的混凝土制造廠，以期能在水泥初凝期內(nèi)完成所有箱梁節(jié)段的灌注工作。執(zhí)行此項任務(wù)過程中，嚴密監(jiān)控建筑壓力以保持兩側(cè)均衡。為精確掌控箱梁兩端的混凝土灌注重量差異，嚴謹管理兩邊的混凝土灌注次數(shù)，同時采取交錯式泵送的方式，使兩邊混凝土同步且均等地進行灌注，并且維持相同的灌注速率。

對于箱梁梁段連接處的處置方法需要特別注意的是，在新混凝土灌溉之前，必須對施工縫的外觀使用鋼絲刷清洗或者打磨。如果采用機械方式清理，則需確保其混凝土抗壓強度至少為0.5 MPa；若采取手工作業(yè)的方式，那么這個數(shù)值應(yīng)該提高到2.5 MPa以上；而當利用風(fēng)力設(shè)備來完成此任務(wù)的時候，要求該壓力要超過10 MPa。此外，還應(yīng)當向其中加入適量的水分以保證整個過程中的混凝土始終處于濕潤狀態(tài)，直至下一段混凝土被澆筑完畢為止。澆筑混凝土?xí)r，與舊混凝土接觸面須抹一層薄純水泥漿。在進行箱梁節(jié)段混凝土的澆筑時，應(yīng)該一次性完成。從前部起始向后方澆注混凝土，使得已經(jīng)施工好的梁段根部與之前的混凝土段緊密相連。同樣的，兩個梁段的模板接縫也需要保持緊湊[3]。

3.4 箱梁合龍段施工控制

對于橋梁整體結(jié)構(gòu)力的平衡及形變的管理來說，箱梁的對接過程起著關(guān)鍵作用，因此要嚴謹管理對接步驟、溫度條件與技術(shù)流程。當箱梁對接完成后，各個對接部分的高度差異不超2 cm，而中心線的偏移量則需保持在1 cm以內(nèi)。整個橋梁的箱梁對接工作應(yīng)當按照從兩側(cè)向中間依次推進的方式執(zhí)行，即先合龍兩邊跨，再中跨合龍。

其中邊跨合龍段的施工控制要點為：

（1）對稱拆除各“T構(gòu)”的懸臂施工掛籃。

（2）懸臂端加裝合龍吊架并加水箱配重，水箱的容水重量為合龍段混凝土重量的一半。

（3）夜間氣溫較為穩(wěn)定，須鎖定勁性骨架并快速完成合龍部分，能形成剛接效果。同時，焊接過程中應(yīng)對預(yù)埋件周圍進行降溫處理以防止混凝土被燒傷。

（4）確保勁性骨架鎖緊之前，可以完成立模、捆綁鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力管線的操作，但需要在鎖緊后加以調(diào)節(jié)，以滿足設(shè)計和施工規(guī)范標準。

（5）在混凝土合龍的過程中，同步放水也要注入水箱以確保懸臂的穩(wěn)定性。

（6）混凝土的強度達到設(shè)計值90%以上，保養(yǎng)不小于7 d，按照先長束再短束、先基底再頂部的順序?qū)撌猎O(shè)定的噸位，張拉過程應(yīng)保持均勻和對稱。

（7）拆除合龍段吊架，完成邊跨合龍。

中跨合龍段的施工控制要點為：

（1）將合龍吊架安裝好后，在懸臂的一端配重水箱容重，兩側(cè)水箱的容水重量應(yīng)為合龍段混凝土重量的一半。

（2）夜間氣溫較為穩(wěn)定，要鎖定勁性骨架并快速完成合龍部分，能形成剛接效果。同時，焊接過程中對預(yù)埋件周圍進行降溫處理以防止混凝土被燒傷。

（3）在確保勁性骨架鎖緊之前，可以完成立模、捆綁鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力管道的操作，需要在鎖緊后加以調(diào)節(jié)，以滿足設(shè)計和施工規(guī)范的標準。

（4）在混凝土合龍的過程中，同步水箱注水以確保懸臂的穩(wěn)定性。

（5）混凝土的強度達到設(shè)計值90%以上，且保養(yǎng)不小于7 d，按照先長束再短束、先基底再頂部的順序?qū)撌猎O(shè)定的噸位，張拉過程應(yīng)保持均勻和對稱。

3.5 箱梁的監(jiān)測和線型控制

連續(xù)梁的線型控制采用正裝結(jié)構(gòu)分析預(yù)測，進行仿真分析并與現(xiàn)場實測值進行比對，利用最小二乘法去修正偏差，并且根據(jù)實踐情況對橋梁高度作出了相應(yīng)調(diào)整，最終實現(xiàn)一種最佳化的線型處理效果。采用H實際撓度＝A×H理論計算＋B×TIME實測＋C的線性回歸模式進行控制。在具體運用中，使用計算機實施最小二乘法參數(shù)估算，借助已知的線性回歸關(guān)系，推導(dǎo)出回歸系數(shù)之后就可以依據(jù)多項式線性回歸模型對未知數(shù)據(jù)作出預(yù)測[4]。

現(xiàn)場觀測的內(nèi)容包括：

（1）應(yīng)力觀測。在大橋頂部構(gòu)造的控制面上設(shè)置應(yīng)力測量點，觀察施工過程中的應(yīng)力變化和分布狀況，并將這些數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計團隊，以便與預(yù)算結(jié)果進行對比驗證，從而確認是否需要在此階段調(diào)整可調(diào)節(jié)參數(shù)。

（2）撓度觀測。觀察彎曲程度信息被視為對橋梁形狀的主要控制因素，主跨連續(xù)梁的所有建造部分都設(shè)有高度測量站點，站點位于模板上，用以確定初始模型的高度。放置在混凝土澆注后梁頂部站點則負責收集和處理各個建設(shè)階段中梁體變動的數(shù)據(jù)，以便調(diào)整模板高低預(yù)增量并保持梁體的高度精確，施工節(jié)塊高程觀測點示意圖如圖2所示。

建設(shè)期間，每個斷面的高度需要經(jīng)過模板安裝、混凝土灌注前的測量、混凝土灌注后的檢測、預(yù)應(yīng)力鋼絲伸縮之前的檢查以及預(yù)應(yīng)力鋼絲伸縮之后的評估?？梢宰粉櫢鱾€點位的彎曲程度及橋梁曲線發(fā)展過程，確保橋梁懸臂段的對接準確性和橋面的形狀。為盡可能降低溫差帶來的影響，選擇日出之前的時間來做撓度的監(jiān)測[5]。

（3）溫度觀測。主梁撓度受溫度影響最大，為了解箱梁截面內(nèi)外的溫度差異和溫度在截面上的分布狀況，在梁體上設(shè)置了溫度測量點進行觀察，以便獲取精確的溫度變化規(guī)律。

（4）混凝土彈性模量和容重的測量。主要目標是研究混凝土結(jié)構(gòu)彈性模量e隨時間變化的規(guī)律，需要在現(xiàn)場采集樣本并使用萬能試驗機加以測量。而對于水泥彈性模量和容重的測試則是在實地取樣后運用常規(guī)的測試方法來完成。

（5）鋼絞線管道摩阻損失的測定。進行鋼絞線拉伸時，由于管道阻力會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力在各個程度上的損耗，該次測試目標是精確地評估鋼絞線管道的阻力損耗，以確保預(yù)應(yīng)力的有效性。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代交通體系尤其城市交通體系當中，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋是橋梁當中使用較為普遍的一種結(jié)構(gòu)類型，該種結(jié)構(gòu)的橋梁在施工過程中需要對相關(guān)施工參數(shù)進行更為全面系統(tǒng)的監(jiān)測控制，通過對主要質(zhì)量影響因素的系統(tǒng)性控制，能夠保證施工過程中所有參數(shù)均處于正常范圍，且工程最終質(zhì)量能夠達到設(shè)計要求。

參考文獻

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