公路橋梁高墩施工階段穩定性及施工控制技術分析

凡先勇

[摘要]公路橋梁是我國的基礎設施建設項目，施工期間，高墩穩定性直接影響整個工程的質量。本文首先分析了高墩施工階段穩定性的影響因素，然后指出高墩穩定性的評判方法，最后闡述了幾點穩定性控制技術，以供參考。

[關鍵詞]公路橋梁;高墩;穩定性;影響因素;控制技術? 文章編號：2095-4085（2019）05-0085-02

公路橋梁工程具有工程量大，復雜度高，人員流動性強的特點，近年來公路橋梁工程數量增多。施工階段對高墩穩定性進行控制，成為施工企業的關注重點。

1? 公路橋梁高墩施工階段穩定性的影響因素

1.1? 溫度

高墩施工期間，使用的材料種類多，在溫度變化的影響下，材料性能可能發生改變，繼而影響工程質量。結合施工實踐，溫度會對混凝土的剛度和強度帶來影響。公路橋梁的施工地點，多是環境惡劣的山地、山谷，其晝夜溫度差異大。外部環境的影響，主要包括太陽輻射、大氣溫度、海拔高度等。此外，高墩的位置、厚度、橫截面、施工材料，均會受到溫度影響，對高墩穩定性帶來干擾。

1.2? 彈性

在公路橋梁工程中，薄壁高墩比較常見，其彈性影響因素多，主要是外界環境變化。施工期間，對高墩線的彈性穩定進行控制時，首先要明確高墩自身載荷，包括以下四個方面^[1]。①是自重載荷。②是施工載荷。③是風載荷。④是溫度載荷。其中，施工載荷對高墩線彈性的影響最突出。只有加強施工載荷的控制工作，才能避免或減輕施工載荷對高墩帶來的損害。在風荷載中，橫橋向風壓計算見式1，縱橋向風壓按照橫橋向風壓的0.7倍計算。

式中K₂代表風載體形系數，K₅代表風壓高度變化系數，W₀代表基本風壓值。依據《公路橋涵設計通用規范》，式中取值1.46，取值1.38，取值450N/m²。

1.3? 線性穩定因素

線性穩定因素，主要用來分析單肢空心薄壁高墩的穩定性。該類型的高墩結構，自身剛度比較小，墩頂容易受到風力和溫度的影響，繼而出現一定偏移。此外，設計不合理，工藝選用不當，違章或違規作業，也會導致線性穩定差。

1.4? 非線性穩定因素

在高墩穩定性影響因素中，除了線性穩定因素以外，還包括非線性穩定因素。在目前的施工領域，非線性穩定因素主要用來分析施工初期的技術缺陷，例如，鋼筋材料選用不當或混凝土材料選用不當，以及鋼筋和混凝土的組合，沒有經過穩定性測試而直接使用。

2? 公路橋梁高墩穩定性的評判方法

2.1? 穩定安全系數

以薄壁高墩橋梁為例，評定高墩的穩定性時，主要采用穩定安全系數λ，目前計算方法分為兩種。一是λ等于結構總失穩荷載P_cr，和該階段前的總荷載P的比值，即：

二是λ等于當前計算階段極限荷載，和該階段實際荷載的比值，即：

比較可知，式1反映的是所有階段荷載的安全承受能力，式2反映的是當前計算階段荷載的安全承受能力。其λ值越大，結構安全性越高，因此采用第2種計算方法。

2.2? 總體安全系數

結合第二類穩定的理論，可以得到穩定荷載就是壓潰荷載，代表了結構承載能力，因此穩定安全系數λ和強度安全系數的取值相同^[2]。依據《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》，橋梁結構在極限承載能力狀態下，重要性系數為1.1，鋼筋和混凝土材料的安全系數為1.25，荷載分項系數為1.2，結構工作條件系數為0.95。由此可以得到，高墩的總體安全系數要滿足以下要求。

此外，《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》指出，采用容許應力法計算結構穩定性，要求安全系數λ≥1.7;《公路斜拉橋設計規范》指出，安全系數λ≥4。具體計算高墩穩定性時，要滿足相應的規范要求。

2.3? 案例分析

以泉州廈沙高速公路為例，其中云龍谷大橋3號空心箱墩，見圖1。汽車荷載等級為公路-I級，地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.4s，抗震設防烈度為6度。其中，橋梁上部結構采用2×30m的預應力連續T梁+（55+100+55）m預應力砼鋼構連續箱梁+2×30m預應力砼連續T梁。結合該橋梁的工程資料，對高墩穩定性進行驗算，結果顯示總體安全系數約為1.86，滿足《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》中λ≥1.7的要求，說明高墩設計滿足穩定性要求。

3? 公路橋梁高墩施工階段穩定性的控制技術

3.1? 墩身垂直度控制

高墩施工期間，對墩身垂直度進行控制，是保證高墩穩定性的有效手段。隨著科學技術的發展，全站儀和激光垂準儀的應用比較廣泛。具體操作上，首先布設控制網，然后將兩種儀器相結合，對墩身垂直度進行測量。

以某公路橋梁高墩為例，墩身垂直度控制措施如下。①承臺鋼筋綁扎完成后，使用全站儀放出墩身點位。在承臺頂面，使用水泥釘將墩身角點的位置定在承臺上，并且利用全站儀復核點位，無誤后支設模板。②沿著墩身的縱橫方向上，標記墩身角點外延點位，外延距離為0.5m，如圖2所示。利用鉆機鉆孔后，和鋼筋錨固在一起。經復核準確無誤后，在鋼筋頭上切十字絲。③墩身高度在20m以內，利用全站儀+垂球校正模板，要求垂球的重量在5kg以上，且操作時處于無風天氣。④墩身高度在20m以上，利用全站儀+激光垂準儀，準確測量每個模板的頂面高程，確保頂面的水平度。

3.2? 施工質量控制

質量控制是施工順利完成的保證，主要包括以下幾點：第一，模板安裝。第二，偏位測量。第三，沉降測量。第四，風荷載測試。第五，應力監測。第六，濕度場觀測。分別選擇在晴天，陰天，雨天進行24h觀測。第七，動力測試。第八，裂縫觀測。

3.3? 加強隊伍建設

在施工團隊上，應該加強隊伍建設。一方面選擇有知識，有技術，有經驗的人員，落實人才培訓教育，不斷接受新知識，掌握新技術。

4? 結語

綜上所述，公路橋梁施工期間，如何保證高墩的穩定性，成為從業人員的關注要點。文中介紹了穩定性評判方法，通過墩身垂直度控制，施工質量控制，加強隊伍建設，能滿足高墩穩定性控制要求。

參考文獻：

[1]鄭興海.公路橋梁高墩施工階段穩定性分析與施工控制技術[J].交通世界（下旬刊），2017，（04）：116-117.

[2]胡佳.基于連續剛構橋梁高墩施工監控及穩定性分析[J].四川水泥，2018，（03）：66.