高過渡墩連續(xù)剛構施工控制相關技術探討

張輝 劉偉

1 工程概況

湯溪河特大橋位于杭州—蘭州高速路重慶云陽段,全橋950.44m。主橋跨徑為:130m+230m+130m,上部結構為分幅式(2×12.25m)三跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋,每幅采用單箱單室截面;主墩采用整體式鋼筋混凝土空心墩,墩身橫橋向等寬19.4m,縱橋向頂寬 12m,雙向按 75∶1的坡度向下變寬,每隔12m設一道 0.5m的橫隔板,主墩為 150m(見圖 1)。

2 方案的選擇

湯溪河特大橋現(xiàn)場的地形比較特殊,8號墩墩高 112 m和11號墩墩高 110m,考慮到湯溪河特大橋施工的安全、工期和施工便捷,施工更改方案從施工的實際情況來看具有可行性:1)利用原有掛籃進行懸臂施工比較安全;2)投入的資金相對比較小;3)邊跨 4m現(xiàn)澆段在過渡墩托架上也比較易施工,且 5m合龍段在掛籃改裝成的吊架上的施工也較容易實現(xiàn)。但此種方案同樣需要加很大的配重,根據現(xiàn)場實際情況分析,配重還是比較容易解決,因此這種方案從施工的可操作性來看還是具有可行性。

3 仿真分析計算結果

湯溪河特大橋模型是根據設計文件和施工組織方案來進行建立施工監(jiān)控計算模型。主橋計算采用公路橋梁結構設計系統(tǒng)GQJS進行計算分析。根據實際施工工序對結構模型進行了仿真分析計算,其計算結果對比如表 1所示。

1)應力計算結果。從表 1中可以看出:在運營十年階段,設計方案與施工更改方案在中跨跨中下緣應力有所差別,最大相差了 1.18MPa,雖然上緣應力減小了 11.1%,但采用施工更改方案后下緣應力儲備還是有 9.40MPa。而且在中跨合龍和十年運營階段,兩個方案在相同位置處的應力都基本相同。因此通過計算結果可以得到:雖然在施工過程中,在結構的相同位置處應力可能不同,但是在最終運營階段結構應力還是達到基本相同,所以施工更改方案在結構安全上也還是具有相當?shù)目尚行浴?/p>

2)變形計算結果。根據理論計算變形結果對比可以看到(見圖 2),在邊、中跨合龍階段以及十年運營階段,施工更改方案與設計方案的撓度在邊跨側比較接近,最大相差了 1.0 cm左右,而在中跨側的撓度也相差不大,最大相差 2.0 cm左右。所以,此次施工更改方案對橋梁的成橋線形影響不大。因此施工更改方案也就具有了相當大的可行性。

表1 計算結果匯總表(位移負號表示方向向下)

根據其計算結果對比分析中可以看到,施工更改方案在結構受力和實際現(xiàn)場都具有很大的可行性,因此各參建單位均贊同此方案,所以在上部施工前此方案就得到了專家及監(jiān)控、設計院、監(jiān)理和施工單位的認可。

4 頂推施工工藝

為了保證合龍頂推時橋梁的安全,頂推時采用力和位移值雙控。考慮到在頂推時,實際的頂推力可能大于設計的頂推力,全橋使用 4個 100 t的千斤頂同時頂推。在頂推過程中必須遵循同步、逐級加載原則,加載時以每臺千斤頂計,依次為 25 t,50 t,75 t。每加載一級要讓千斤頂持力 15m in,以保證橋墩偏移量達到要求。

1)溫度的測量及頂推時間的確定。通過頂推施工前一天對溫度進行連續(xù)觀測的結果,可以看出大氣溫度和梁體溫度在晚間00:00都比較低,而且在 00:00之后溫度比較穩(wěn)定,所以確定在晚間 00:00進行頂推。

2)頂推施工監(jiān)控。頂推施工的監(jiān)控是依據:以墩的偏移量控制為主,頂推力控制為輔,對頂推施工進行全過程的監(jiān)控,并根據模型計算的結果和實際施工中的值進行對比。表 2～表 5是模型計算結果和實際觀測結果,圖 3為各施工階段理論預抬標高結 果圖。

表2 模型計算結果 cm

表3 實際觀測墩頂偏移量 cm

表4 合龍段長度的變化量(全橋共設四處) cm

表5 高程的變化 cm

由表 2～表 5可以得知:1)對墩的偏移量,當頂推力較大,頂推時間較長時,模型計算結果與實際測量結果基本相符;而在剛開始頂推時,模型計算結果比實際測量的要大,主要是由于力在混凝土中傳遞時有滯后;2)對合龍段長度而言,模型計算結果比實際計算結果要偏大,這主要是與模型中結構的剛度和實際剛度有出入有關,而且在實際測量中也存在誤差;3)在整個頂推過程中,梁段最前端高程的變化很小,說明在頂推過程中結構安全。

5 結語

通過上述湯溪河特大橋施工方案選擇、仿真分析頂推施工工藝的探討,該施工方案不但解決了其施工困難,而且也降低了主橋施工難度,在湯溪河特大橋的成功合龍后,其線形流暢、受力合理,因此湯溪河特大橋施工建設的成功為今后同類型橋梁提供了寶貴的經驗。湯溪河特大橋頂推施工選擇的施工時間、頂推方案、監(jiān)控方案等均是合理和成功的。在這次成功的實踐中,能夠總結以下幾點:

1)在頂推施工中應遵循“墩頂偏移控制為主,頂推力控制為輔”的原則,這樣才能達到理想效果,以保證成橋后運行階段的安全;

2)在頂推施工中,頂推時間的選擇、頂推施工控制很重要;

3)通過合龍時施加適當?shù)捻斖屏?減小了混凝土連續(xù)剛構橋由溫差、混凝土收縮徐變等引起的附加內力,對結構后期受力有利。

[1]張繼堯,王昌將.懸臂澆筑預應力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]徐君蘭.大跨度橋梁施工監(jiān)控[M].北京:人民交通出版社,2000:24.

[3]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].