不對稱大跨度大坡度連續梁施工及防護方案

賈世杰

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不對稱大跨度大坡度連續梁施工及防護方案

賈世杰

（中鐵三局集團橋隧工程有限公司，四川 成都 610083）

在不對稱大跨度大坡度的連續梁施工中，隨著節段的對稱施工，節段的應力產生偏差，節段施工后容易產生裂紋，影響結構性能的安全。通過建模研究分析，對節段施工進行分批張拉及一系列監控措施，減少應力集中現象，消除裂紋。此外，在施工中進行全方位、無死角的防護，確保施工過程中安全通車，滿足工期要求。

連續梁；建模分析；控制措施；測量監控

目前，國內外施工連續梁根據地理位置情況大多采用掛籃法施工。而掛籃法分段澆筑連續梁時分節段進行，其主要控制點為節段的標高、應力以及線形。對于采取掛籃懸臂澆筑的連續梁，需確保節段施工的對稱性以及施工時橋下的安全通車能力，而對于一些特殊地形條件，連續梁設計無法做到對稱、坡度平緩設計時，在施工中無法確保完全的控制連續梁節段對稱施工，因此，需采取一些施工控制措施，避免施工過程中的應力集中與變形，而且必須主動采取應力控制措施，從而更早、更有效地避免危險發生。

1 工程概況

本工程為上跨成都繞城高速公路及三河場互通立交（70+3*128+70）m懸灌施工方案，結構全長523.7 m（包含兩側梁端至邊支座中心各0.45 m），從16#墩至18#墩縱向坡度為12‰，18#墩至21#墩縱向坡度為22‰，且整個橋梁處于半徑=1 205 m的圓曲線上。線路與繞城高速交叉里程為YDK43+524，交叉角度79.0°。承臺結構形式有三種，16、21#墩承臺為6.5 m×10.5 m×3 m，17#承臺為18.1 m×9.1 m×3.5 m，18-20#承臺為8.3 m×12.4 m×3.5 m。梁體為變截面變高度箱梁（從3.8 m變化至7.6 m），采用C55混凝土，豎向采用φT25預應力精軋螺紋鋼，縱向采用直徑15.2 mm鋼絞線。平面布置如圖1所示。

圖1 平面布置圖

2 仿真模擬分析

連續梁橋施工采取不同的施工措施均可成橋合龍，但是施工時均會產生不同的內部應力，影響后期結構使用安全。通過建模計算，將連續梁施工的每個節段的施工順序及荷載進行模擬，以最終的成橋線形進行控制，通過調整每個節段的標高、節段應力、線形等，確保最終成橋合龍數據準確。本橋在18#墩至19#墩及19#墩至21#墩跨中節段應力偏大，計算結果表明在縱坡大、處于圓曲線中的節段，在橫向預應力張拉過程中容易造成節段拉應力，且施工過程中線形難以控制，在運營過程中易產生裂縫，應采取措施進行控制。

3 節段施工防護

本連續梁上跨成都繞城高速公路及三河場互通立交，交通流量特別大，00：00之后流量能達到35輛/分鐘。為了確保工期，做到全方位防護是首要必須條件，施工過程中優化傳統的防護簡易裝置，真正做到全方位無死角的防護。

4 節段施工采取的控制措施

4.1 建模確保對稱澆筑

在施工前，通過監控單位和設計院進行建模復核，再通過節段順序進行模擬施工，由于縱坡較大和處在圓曲線上，每個節段施工的長度也不一致，以主墩為中心，將兩側對稱施工的節段分別劃分長度，0#節段的長度為12 m，1#節段至5#節段長度為3 m，6#節段至9#節段長度為3.5 m，9#節段至16#節段長度為4 m，合龍段長度為2 m。

在施工過程中采用兩臺泵車在縱坡的上端及下端進行對稱澆筑，泵送時先進行梁底澆筑，完成并成型后澆筑側板和頂板時以上坡端線先泵送2車約20 m3，后進行對稱同時澆筑，根據坡度在澆筑過程中略有變動。

在澆筑時應做到泵送與振搗同步，且應振搗密實，泵送采用分層澆筑，每層厚度約20 cm，不得過厚，防止出現空洞和振搗不密實，且在振搗過程中不宜碰撞埋設的預埋管道等預埋件。澆筑時應一次澆筑完成，不得分次澆筑，以防止不同時間澆筑產生由于不同齡期混凝土引起的各種影響，進而影響結構整體受力。

4.2 預應力張拉控制

節段梁在預應力張拉后，節段梁產生拉應力，超過了混凝土的極限拉應力（約1.79 MPa），采用分批張拉預應力鋼筋的方法減小梁部拉應力。

預應力張拉鋼絞線采用φs15.2高強低松弛預應力鋼絞線，公稱抗拉強度=1 860 MPa，E彈性模量為195 GPa，張拉應力1 320 MPa。張拉施工順序為：安裝工作錨→安裝工作夾片→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→分批張拉。

在節段梁端部搭設盤扣式腳手架，作為張拉操作平臺。進行液壓千斤頂和油表檢校，根據檢校報告得出的線回歸方程式計算出各階段張拉力的油表讀數。預應力值采用雙控措施，以油壓表讀數為主，以預應力筋伸長值進行校核。預施應力過程中應保持兩端的伸長值基本一致。

實際單側伸長值與設計理論值相差大于6%時，應查明原因后再進行張拉。預應力分兩批張拉，兩端同步張拉，先長束后短束，并左右對稱進行，最大不平衡束不超過1束。張拉順序先腹板束，后頂板束，從外到內左右對稱進行。各節段先張拉縱向再豎向，并及時壓漿。為了防止壓壞縱向預應力筋管道，豎向預應力筋應待該節段所有縱向預應力鋼束張拉和壓漿完畢后，方可張拉。預應力張拉后進行孔道壓漿，壓漿前檢查壓漿設備是否完好，水泥漿配合比是否符合設計和規范要求。

4.3 掛籃行走控制

節段梁施工過程中，由于上部結構自重逐步加大導致兩側施工不對稱容易形成累加重量和加大內應力，且在掛籃行走過程中由于不對稱也容易造成不良影響。因此，要控制掛籃行走和預先埋設，對沉降觀測標進行沉降觀測，以了解梁段情況。在掛籃下部的行走軌道上做好標尺，控制好行走長度，引入相對正負零或絕對標高，通過基準點與結構物觀測點的相對變化，從而判斷結構物的整個傾斜情況。具體實施過程為：引入控制點→架設儀器→標高觀測（二等水準測量）→標高記錄→標高計算→數據統計。

4.4 混凝土原材控制

嚴格按配合比報告進場原材料，在進場前按批次進行檢驗，保證所使用的是合格材料。攪拌混凝土前，測定粗、細骨料的含水率，及時確定混凝土施工配合比，遇雨天含水率有顯著變化時，增加含水率的檢測次數，及時調整施工配合比。原材料稱量采用自動計量裝置，按批準的施工配合比計量。在夏期施工，應保證混凝土的入模溫度低于30 ℃。混凝土水平運輸采用混凝土罐車，垂直運輸采用混凝土輸送泵。

4.5 測量監控控制

懸臂法施工線形控制工作貫穿于懸澆施工過程的始末，梁體線型變化與掛籃變形、梁段自重、預應力張拉、溫度、砼徐變及活載作用等多種因素有關，主要包括平面線形控制和縱向線形控制。

平面線形控制是在每一現澆段掛籃走行完成后，用全站儀對掛籃中線進行調整，模板加固完成后，對掛籃中線進行復核；縱向線形控制的關鍵是分析每一施工階段、每一施工步驟的結構撓度變化狀態，控制立模標高。先計算出各梁段的立模預拱度，結合前一梁段的撓度實測值，修正預拱度值后，在下一梁段灌注施工中預以調整立模標高，以便成橋后與設計標高接近。

在箱梁施工實施監控之前進行箱梁設計線形、目標線形和預拱度線形計算：設計線形——圖紙設計箱梁標高；目標線形——在設計線形的基礎上，計入活載和長期徐變的作用得出的標高；預拱度線形——在目標線形的基礎上，計入各梁段自重、各梁段預應力、掛籃自重及施工荷載變化、混凝土徐變、溫度變化產生的撓度。

4.5.1 懸臂箱梁的施工撓度控制

根據預拱度及設計標高，確定待懸灌梁段立模標高，嚴格按立模標高立模。撓度觀測資料是控制成橋線型最主要的依據，在現場成立專門的觀測小組，加強觀測每個節段施工中混凝土澆筑前后、預應力張拉前后4種工況下懸臂的撓度變化。每節段施工后，整理出撓度曲線進行分析，及時準確地控制和調整施工中的偏差值，保證箱梁懸臂端的合龍精度和橋面線型。為了盡量減少溫度的影響，撓度觀測安排在日出前進行。

合龍前將合龍段兩側的最后兩三個節段在立模時進行聯測，以保證合龍精度。

4.5.2 高程監測

4.5.2.1 高程測點布置與監測安排

在每個箱梁節段上布設2個對稱的高程控制點，以監測各段箱梁施工的撓度及整個箱梁施工過程中是否發生扭轉變形。

4.5.2.2 測量儀器選擇與測量時間安排

采用精密電子水準儀來進行高程測量監控，每次的讀數都采用主尺、輔尺觀測，測量時間安排在一天溫度變化較小的時間里觀測。

4.5.3 懸臂施工中的中線控制

在0#段施工完后，用全站儀將箱梁的中心點放置0#段上，并在箱梁段未施工前將兩墩0#段上放置的箱梁中心點進行聯測，確認各箱梁中心點在誤差精度范圍內，進行下一步的箱梁施工測量。

對于箱梁中心線的施工測量，首先是將全站儀安置在0#段的中心點，后視另一墩0#段中心點，測量采用正倒鏡分中法。為了使各箱梁段施工誤差不累積，各箱梁施工段的拉距均以0＃段中心點作為基點拉距。

4.5.4 箱梁應力監測

為了確保箱梁懸臂施工安全進行，在施工過程中對箱梁控制截面應力狀態進行監測。

4.5.4.1 儀器及元件選擇

應力監測采用鋼弦應變計作為應力傳感元件，按測點位置埋置在箱梁混凝土中，其導線引出混凝土面保護好，測量時用頻率接收儀測量其頻率，將頻率換算成應變，最后可得出測點位置混凝土的應力。

4.5.4.2 應力測點布置

墩頂現澆段中心，箱梁懸臂根部，／8、／4、／3、／2（其中為大橋主跨跨度）截面及邊跨端部為控制截面，在每一個控制截面內的測點布置如圖2所示，對邊支座反力進行監測。

4.5.4.3 了解施工階段箱梁的受力狀態

根據監測結果，可了解施工階段箱梁的受力狀態，保證施工安全。同時，成橋后也可繼續測量各點應力，驗證大橋的設計承載能力。

圖2 控制界面測點布置示意圖

4.6 剛性吊架防護

通過對懸臂節段的剛性進行全方位防護，確保了施工工期。懸臂掛籃連續梁最大梁長為4 m，掛籃前移方向超出底橫梁1.3 m，后側方向超出橫梁1 m，高度方向超出梁體1 m，設計掛藍防護吊架底寬12.2 m，長8 m。

防護棚架的吊桿采用Φ25 mm的精軋螺紋鋼，采用20的槽鋼做成鋼架，用吊桿懸掛在底下前后橫梁上，在槽鋼鋼架上按0.5 m間距鋪設10的槽鋼，在槽鋼上鋪4 mm鐵板，鐵板焊接無縫隙，焊縫質量滿足規范要求。

在防護棚架四周用75 mm×75 mm的角鋼焊接成鋼圍欄，高1.5 m，設置密目網封閉，密目網采取抗沖擊力：100 kg沙包、1.5 m高的沖擊網體，沖擊裂斷直線長度不大于200 mm或曲線長度不大于150 mm。

網目密度為每100 cm2不小于2 000目，防止施工中鋼筋、石子或其他物體掉落到橋下造成安全事故。

全方位防護實例如圖3所示。

圖3 全方位防護實例

5 結論

通過對節段梁的施工過程進行控制，采取節段長度劃分、預應力張拉控制、掛籃行走、原材控制、澆筑控制、線形監測及全方位防護等措施，控制了節段梁的施工應力，保證了節段梁施工的質量，確保了后期運營的結構安全及使用壽命。 對于連續梁施工，目前國內已經有成熟的施工工藝，但是施工時常有質量問題發生，如何采取措施控制工藝細節，是解決工程施工質量的關鍵。因此，在對于一些特殊的連續梁施工中，有必要采取一些控制措施來控制節段梁施工過程中的線形，保證運營期結構的安全。

［1］范立礎.橋梁工程（上）［M］.北京：人民出版社，1983.

［2］沈韶華.工程力學［M］.北京：經濟科學出版社，2010.

［3］中國土木工程學會混凝土及預應力混凝土分會.鋼筋混凝土結構裂縫控制指南［R］.北京：化學工業出版社，2006.

2095－6835（2018）23－0011－03

U445.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.011

賈世杰（1976—），男，2008年畢業于石家莊鐵道學院國際工程管理專業，高級工程師。

〔編輯：張思楠〕