淺析大跨度連續剛構橋施工控制關鍵技術

（石家莊市公路橋梁建設集團，河北 石家莊 050091）

一、引言

目前，我國大跨度連續剛構橋主要采用懸臂施工法施工，但采取懸臂法施工時，該種橋梁較易出現腹板斜裂縫或下撓過大等問題，為了確保橋梁修建的安全性，必須對橋梁進行施工控制。

二、工程概況

某連續剛構橋梁主跨210m，按112m+210m+112m的方式布置橋跨，橋梁引橋為連續T梁橋，橋梁起止樁號為：K11+973～K12+817，橋梁全長844m。主橋梁采用的截面形式為雙幅對稱單箱單室，其中單幅橋梁有15m寬的頂板，70m的最大橋高。

三、有限元理論分析

本文采用Midas Civil有限元軟件進行建模，除了對橋梁的應力以及線形等進行分析之外，該模型還考慮了混凝土在十年內的收縮徐變影響和結構所受的施工工期的影響。

（一）應力計算結果

通過有限元軟件的計算，橋梁上部結構在整個施工時期所受到的拉應力最大值為0.6MPa，壓應力最大值為14.7MPa。橋墩在施加完二期恒載后的應力值：9#墩頂處應力值達到-4.6MPa，墩底處達到-6.0MPa；10#墩墩頂處應力值達到-4.7MPa，墩底處達到-6.0MPa。

（二）線形計算結果

對收縮徐變進行十年的考慮時，橋梁南部的邊跨端部有49.7mm的水平位移量，北跨的邊跨端部則有54.4mm的水平位移量，在收縮徐變后，橋梁中跨處的9#主墩有17mm的水平位移量，10#主墩有22.5mm的水平位移量。

（三）結構受到不同施工進度的影響

當不同施工進度的差值為一年時，橋梁懸臂段的下撓差值累計達到20mm。

（四）懸臂澆筑不平衡自重主墩偏位

在施工時，由于無法同步進行混凝土的澆筑以及施工，使得橋梁的T構有彎矩產生，在縱橋方向墩頂將產生位移，彎矩值隨著懸臂段的增加而增加。通過對有限元模型中的自重為1830kN的最大懸臂端（即28#）加載5%～20%自重（按照疊加5%的方式）的豎向不平衡力，分別測試高度為70m的10#墩的墩頂位移和墩底應力，測試結果表明：隨著不平衡百分比的增加，墩頂的水平位移以及墩底的最大壓應力均呈現正比例關系，而墩底的最大拉應力則為反比例關系。

四、懸臂施工階段控制

懸臂施工屬于超靜定結構，因此橋梁在施工時涉及到多次的體系轉換，要確保橋梁成橋時的狀態滿足要求，除了需要對設計進行優化外，對施工監控的依賴也較多。由于實際施工時具備較多不確定因素的影響，所以仍需要通過施工控制對設計理論進行調整。施工監控應以標高的線形控制中的預拱度設置為主，而預拱度主要受到掛籃變形、收縮徐變、人為因素、橋梁施工預拱度設置四個方面影響。

五、合龍控制

合龍前，連續剛溝橋的狀態為T構懸臂，在開始進行邊跨的合龍時就包括了一系列體系轉換的問題，并且合龍時的施工難度較大，成橋的質量與合龍質量具有直接的關系。若合龍時的質量控制較差，將直接導致成橋時的線形不平順，對結構的內力而言，強行合龍也會造成較大的影響。

（一）合龍配重

對連續剛構橋梁的合龍施工而言，任何施工方法都涉及配重問題。合龍的配重過程包含基本配重和附加配重兩部分。基本配重可使T構的懸臂段兩段不會因合龍段澆筑混凝土而產生下撓，避免混凝土在澆筑時由于下撓而出現開裂的問題，同時調整標高及混凝土的徐變。附加配重是在完成合龍段的施工后，并在混凝土強度符合要求后才進行卸載。橋梁的施工控制是利用連續剛構橋的體系在合龍后已完成轉變，附加配重在卸載后無法抵消先前加載的影響，以此達到對橋梁結構的變形以及內力進行調整的目的。

（二）合龍頂推

連續剛構橋梁懸臂端采用頂推可降低溫度對橋梁合龍時的影響，并且只能在進行橋梁中跨的合龍時才能采用頂推的方式，在邊跨合龍時，由于存在鉸支座，在溫度變化時存在自由變形，因此并無溫度應力產生。

（三）邊跨合龍

考慮在成橋后運營的10年時間內混凝土收縮徐變的影響，將本項目橋梁南端邊跨端部以及北端邊跨端部朝向主墩方向分別設置49.79mm和54.4mm的水平位移量。因此，在將邊跨支座安裝于邊跨現澆段時，需預先對支座施加預偏量，合龍時的設計溫度取的是橋梁所處地區的月平均溫度最高和最低的平均值。

（四）中跨合龍

中跨合龍段有2m的長度，40.7m3的圬工體積，重達106.1t。由理論計算可得，中跨合龍懸臂端的配重為53t，下撓為5.7mm。通過有限元模型分析可知，為使墩頂的水平偏位降低，需在合龍前對中跨懸臂端施加水平推力。在最大的懸臂端分別施100、200、300kN的推力，得到墩頂的水平位移分別為9#墩：-1.70mm，-3.41mm，-5.11mm；10#墩：2.81mm，5.62mm，8.45mm。由數據可知，頂推力和水平位移呈現線性關系。通過該種關系展開法系優化推力以及溫度影響的分析。

1、收縮徐變對頂推力的影響

確定了橋梁運營一定時間后，由于混凝土收縮徐變所需要的實際頂推量之后，還需考慮與理論相比實際存在的摩阻力，并且橋梁在成橋到混凝土完成收縮徐變的時間較長，若采用提前預頂100%的收縮徐變值，在完成合龍后，結構在運營期內將會產生較大的反向位移，并在該段時期還存在活荷載，對于橋墩而言具有較大的不利彎矩，容易導致開裂等現象。結合工程經驗，對于預頂值只需占據實際混凝土收縮徐變的60%。

2、溫度對頂推力的影響

在平均溫度為30°C的前提下，在升溫10°C和20°C后，9#墩合龍的溫差位移為-8.6mm和-17.1mm，10#墩則為11mm和22.4mm。從上述結果可知，增加頂推力可有效解決高溫合龍問題。在合龍溫度高10°C或20°C的情況下，兩墩可增加頂推力448.4kN或898kN。在頂推作用下所產生的墩底累計應力值為：9#墩最大壓應力為8MPa，最大拉應力為-2.2MPa，10#墩分別為8.4MPa和-2.3MPa。

六、結語

由于混凝土的收縮徐變，如果連續剛構橋在3/4邊跨以及跨中處有較大的下撓，施工時應盡可能保持同步澆筑混凝土，防止出現因混凝土澆筑齡期不一致導致的合龍質量差。連續剛構橋在運營一定的時期后將會出現較大的下撓，因此在施工時應對其預加預拱度，預拱度的線形應采取余弦曲線。在大跨度的連續剛構橋施工過程中，應結合工程實際制定施工工藝，以保證橋梁質量。橋梁合龍時，應嚴格控制合龍配重以及頂推力等。