大橋橋梁工程施工中的選材問題分析

權宇昊

(浙江綠城佳園建設工程管理有限公司蕭縣分公司，安徽 宿州 235200）

岱湖大橋工程位于濱湖路中段，是一座橫跨蕭縣岱湖的15 跨景觀橋，通過橋梁向西連接岱湖路，向東連接岱河路。工程定位為岱湖新城的重要基礎設施，根據設計圖紙的信息，建成后橋梁全長386.6m，橋梁寬度為40m。橋梁設計規范遵循《城市橋梁設計規范》 （CJJ11-2011）、《公路橋涵設計通用規范》 （JTG D60-2015） 等。

1 施工場地的地質地貌條件

岱湖大橋項目施工場地位于蕭縣鳳北新區，該區域地屬平原區，地面高程在33.15～34.13m 之間，整體地勢平坦。橋梁周邊沒有復雜房屋、建筑設施，道路沿線多為農田、果園以及少量水塘。

根據地下水勘測報告，地下水位穩定水深埋深3.4～5.4 m，標高在28.27～29.76m 之間，隨著季節和降水變化，地下水位在升降幅度在1.5m 左右。根據地質勘查報告，在樁基設置范圍內穿越13 層土，其中層1～層4 為新近堆積圖，施工條件較差；層5 為一般堆積土，施工條件一般；層6～層7位老堆積土，具有良好工程條件；層8~層13 的工程性質好，它們分別為強風化石灰巖、中等風化石灰巖、泥巖、泥巖、強風化砂巖、中等風化砂巖。

對于土層進行力學分析，第9 層泥巖飽和單軸抗壓強度平均值為0.378MPa，極限側阻力標準值為120KPa，承載力基本容許值為300KPa；第11 層泥巖飽和單軸抗壓強度平均值為0.476MPa，極限側阻力標準值比第9 層稍高，測算結果為150KPa，承載力基本容許值為400KPa；第12 層強風化砂巖極限側阻力標準值為160KPa，承載力基本容許值為350KPa；第13 層中風化砂巖飽和單軸抗壓強度平均值為46.63MPa，極限側阻力標準值和承載力基本容許值分別為200KPa、2000KPa。

大橋整體抗震設防烈度為7 度，針對場地的地震效應進行勘察，基本地震加速度值為0.1g。根據現場實測波速資料，圖層等效剪切波速Vse=168.6~171.7m/s，平均值為170.15/s，根據以上數據判定地土類型為中軟場地土。橋梁結構拱肋設計，如表1 所示。

表1 拱肋主要參數

2 主要技術標準

橋梁設計道路等級為城市主干路級，滿足城-A 級荷載，人群荷載按《城市橋梁設計規范》 （CJJ 11-2011） 取值。河道方面，常水位、控制水位、洪水位分別為30m、31m、33.5m，抗震要求滿足設防烈度7 度，地震加速度值為0.1g。按照設計圖紙預期，橋梁使用壽命為100 年，環境類別為I類，安全等級為一級。標準橫斷面：4m（人行道） +3.5m（非機動車道） +1.5m（綠化帶） +22m（機動車道） +1.5m（綠化帶） +3.5m（非機動車道） +4m（人行道） =40m。

橋梁結構設計安全等級為一級，針對成橋運營階段最不利荷載組合結構驗算，采用的有限元軟件為MIDAS CIVIL 2012，通過它可以對岱湖帶橋各階段的受力情況進行分析，針對內力、應力、位移進行校核。此外，考慮到橋梁荷載自重、二期橫載、溫度、不均勻沉降、混凝土收縮等。

關于一、二期橫載計算，前者按照結構實際重量計算，后者根據欄桿、鋪裝等操作進行計算。按照設計圖紙，溫度荷載體系升溫20℃、降溫30℃。

3 主要材料技術指標

3.1 混凝土材料設置

橋梁的主拱圈部分采用的混凝土為C40，拱上側墻、護拱、橋臺臺身、樁基、人行道板等位置選用的混凝土為C30。橋面鋪裝采用瀝青混凝土，水泥的強度等級為42.5、52.5、62.5 的硅酸鹽水泥，橋梁的板梁部位采用同一種水泥。對于細骨料材料要求，采用天然中粗河砂，然后使用專門機組進行機制，保證細度模數在2.6~3.2 之間，含泥量＜2%，泥塊含量＜0.5%，符合JTG E42-2005 規定。粗骨料應連續級配，碎石處理采用錘擊式破碎生產，碎石粒徑＜20mm，避免后續混凝土澆筑困難或振搗不密實。

在混凝土正式施工前，應對骨料進行堿活性試驗，優先使用活性骨料。需要特別注意的是，不應使用堿-碳酸鹽反應活性骨料或膨脹率＞0.2%的堿-硅酸反應活性骨料。基于此，堿-硅酸反應活性骨料的膨脹率應控制在0.1~0.2%，確保總堿含量＜3kg/m3，且應經堿-骨料反應抑制措施有效性驗證合格[1]。

混凝土拌和與養護，應符合JGJ 63-2006 的規范，拌和物中的氯離子總量小于膠凝材料總量的0.06%。為了保證混凝土的性能，采用的礦物摻合料為粉煤灰，氯離子含量小于0.02%，性能符合GB/T 1596-2005 中關于I 級粉煤灰的規范。對于外加劑的選擇，應考慮其品質穩定性，以及與膠凝材料的相容性。減水劑采用高效聚羧酸高性能減水劑，減水劑摻入量應根據水泥適用性實驗而定。

3.2 泡沫混凝土以及其他材料

橋梁工程采用的拱上填料為泡沫混凝土，其制作主要原料有水泥、骨料、摻合料、外加劑、泡沫劑、水等，需滿足JG/T266-2011 的規范。根據泡沫混凝土的應用場景考慮，混凝土試模采用規格為100mm×100mm×100mm，現場澆筑24h后脫模，養護時間至少達到28 天。干密度等級要滿足A10，抗壓強度達到3.5~5MPa，容重為10kN/m3。

鋼板預埋剛配件采用Q235NH 鋼材，符合GB/T 4171-2008 的規定，對于焊接材料選擇，需進行一定的焊接試驗，確保所選焊條、焊劑、焊絲符合相關國家標準。

3.3 混凝土材料以及保護層厚度

根據設計圖紙，本次工程環境類別為I 類，同時結構設計基準期為100 年，因此要求混凝土耐心性滿足《混凝土結構耐久性設計規范》等要求。混凝土強度等級為C30，最大水膠比、膠凝材料用量應滿足0.55%、280~400kg/m3；C40 混凝土，相應參數應滿足0.45%、320~450kg/m3；C50 混凝土，水膠比應滿足0.36%，膠凝材料用量為360~480g/m3。

為了保證橋梁的耐久性，應盡可能降低水泥中的氯離子，避免拌合料（水泥、礦物摻合料等） 引入增高水溶氯離子容量。對于鋼筋混凝土構件同樣有所要求，即不超過膠凝材料0.1%，同時嚴禁使用堿活性基料。工程使用的硅酸鹽水泥，要求含有的氯離子含量＜0.06%。不宜采用早期強度較高的水泥和高C3A 含量的水泥，確認最終水泥品種后，將其與摻合料（外加劑等）進行復配試驗，保證匹配水泥性能優良。

按照I 類環境取值滿足混凝土保護層厚度，普通鋼筋、預應力鋼筋要求滿足規范要求，工程的構件最小保護層厚度如下：基礎和樁基承臺40mm；拱圈、拱上建筑（受力主筋）30mm；人行道構建、欄桿（受力主筋） 20mm，箍筋20mm；緣石、中央分隔帶等行車道構件30mm；收縮、溫度、分布、防裂等表層鋼筋15mm。

4 結語

綜合上述，橋梁工程主要采用C30、C40、C50 強度等級的混凝土。橋梁結構設計的基準期、使用壽命為100 年，為了保證橋梁的耐久性，要求盡可能降低水泥中的氯離子含量，控制在0.06%以下。同時不同摻合料與水泥搭配，需要進行一定的復配試驗，遵循相關技術和施工規范，確保水泥性能符合要求。