預應力混凝土連續梁橋中跨合龍施工技術分析

趙建國

(山西省公路局太原分局,山西 太原 030012)

1 工程概況

我國一處預應力混凝土連續梁橋采用合龍施工工藝，結構跨徑40 m+2×72 m+43 m，整個橋梁結構采用分類型材質的單箱梁結構，屬于變高度的連續箱梁結構。橋梁箱梁底部寬6.5 m，頂部寬12.5 m，橋梁外翼板突出部分懸臂施工長度2.5 m。理論條件下梁體跨中截面高3.5 m，支點截面高6.5 m，梁體結構下邊緣根據圓曲線變化量圓弧半徑大小來進行確認，其中箱梁結構兩側腹板和頂板相交位置，分別以設計半徑圓弧作為過渡段，腹板厚48 cm～110 cm，頂板厚40 cm，底板厚40 cm～100 cm,見圖1。

2 橋梁中跨合龍施工順序分析

2.1 合龍施工方案

本橋上部采用預應力混凝土懸臂澆筑，合龍工藝主要有以下施工要點：第一，在托架結構上方澆筑墩柱頂段梁體結構，并將其臨時加固處理；第二，將托架結構拆卸裝上掛籃設施，由懸臂前端位置開始施工，合龍后及時將合龍段的橋梁臨時加固設施解除；第三，在合龍施工段部分預應力鋼束張拉工作結束之后，將合龍段兩端橋墩位置的臨時加固設施解除，同時將合龍段剩余的預應力鋼束進行張拉處理[1]。本項目施工中共設置四種合龍方案備選，具體如表1所示。

對表1中四種不同類型的合龍方案進行分析和研究，其中除了合龍順序不一致以外，剩余的施工條件完全保持相同。論證這四種方案的目的，是通過分析不同合龍順序對橋梁內力和施工段累計變形所產生的影響，確定附加內力和變形最小的最優施工方案。第一種施工方案是先將兩邊跨對稱合龍，然后再對兩中跨對稱合龍；第二種方案和第一種方案施工方法相反，先對兩中跨對稱合龍，然后對兩邊跨對稱合龍；同樣方案三和方案四也屬于兩種相反的施工方式[2]。

表1 合龍方案

2.2 合龍順序影響分析

合龍順序的變化不但會對整個結構體系的轉換產生直接性影響，同時也使得橋梁結構內部的初始恒荷載內力分布產生相應的變化。在本工程中，使用有限元軟件建立虛擬結構模型，模擬分析上述四種不同合龍順序以及施工過程中的關鍵性控制內容，在計算過程中需要有效考慮到恒荷載因素所產生的影響，主要包含二期恒荷載、應力收縮變形以及梁體結構自重。通過計算分析結果可以看出，不同合龍段的施工順序，在連續兩段恒荷載內力差異性相對較大；通過不同合龍施工順序對橋梁彎矩大小進行對比分析，可以得出合龍順序的不同對連續梁結構產生的彎矩影響最大，但是對于連續梁的剪切力和軸向力的影響相對較小[3]。

通過對比關鍵性受力位置，如跨中、支點以及橋跨3/4位置，從四種合龍施工順序在不同位置對連續梁橋恒荷載內力的影響來看，中跨合龍段在橋梁墩頂位置的彎矩峰值量相差相對較大，因先進行中跨后進行邊跨合龍的施工方案，在橋梁墩體結構頂部的彎矩峰值差異量相對較小，故從連續梁橋彎矩峰值大小分布情況進行分析，方案二是最佳的施工方式。通過四種不同合龍方案分析，由于合龍順序對連續梁橋所產生的內力影響較為明顯，且合龍工作順序不同所形成的累計變形量大小也會存在明顯差異，所以合龍工作順序不能隨意調整。

3 合龍施工關鍵工藝流程

預應力混凝土連續梁橋懸臂澆筑施工中，須規范控制掛籃、鋼筋、墩頂臨時固結、支架、模板、混凝土澆筑、預應力張拉壓漿、合龍、解除臨時約束、監控等關鍵環節；應對稱平衡澆筑，使梁體結構以受拉為主，避免產生扭矩、力矩；施工前進行結構參數、標準偏差、臨時固結裝置等的分析驗算，編制施工和監控方案，并對現場結構、氣溫、環境等準確測量，滿足設計要求；特別是合龍體系轉換時，須重點把握配重、臨時固結、解除固結的時機和工序銜接，并注意以下方面。

1)平衡配重。懸臂澆筑施工過程遵循變形和內力雙控原則、以變形控制為主。施工前，為有效保證合龍工作的準確性和平衡性，需要先對合龍段兩側區域的梁體結構進行準確測量，同時準確計算標準高度偏差量，如偏差量超過15 mm，則需在懸臂位置進行配重，以有效調節標準高度偏差量。根據計算參數結果在合龍口兩側的梁體頂面設置配重，配重采用等重壓載水箱；懸掛配重工作結束后，需將合龍口兩側的懸臂端臨時剛性連接，即將其鎖定為勁性骨架結構，然后進行后續的合龍施工；在澆筑合龍段混凝土時應同步卸載水箱配重，在合龍施工結束后卸下所有配重負荷。盡管配重可以保證合龍施工更加精確，但是這種方法會在橋梁結構內部形成附加內力，因此標準高度偏差量在施工中應盡可能避免出現。除此之外，如果合龍段兩側區域底板位置的施工高度差過大，管道施工中所產生的折角會對局部受力產生影響，甚至會造成合龍段的底板位置產生破壞性問題[4]，也需嚴格控制。

2)合龍口鎖定施工。合龍口鎖定前應進行施工驗算，臨時固結鎖定完成后方可進行支架施工。鎖定過程須控制好合龍施工段兩側區域的底板標高，施工誤差應控制在標準范圍內，合龍鎖定工作需在低溫條件下進行。合龍口鎖定施工所使用的技術方法，是運用勁性骨架型鋼結構和合龍口兩側區域的梁板位置頂面進行連接，同時將底板和頂板連接。在具體施工中，首先需將底板護板以及對應的應用類管道進行綁扎，綁扎工作結束后在底板位置安裝勁性骨架結構，骨架結構一端和預埋鋼板之間進行焊接，另外一端不直接進行焊接。同樣在頂板施工過程中施工流程也是如此。合龍段在鎖定工作之前，需要連續觀察2 d～3 d的氣溫條件，選擇氣溫最低的時刻進行合龍段鎖定施工，同時將頂板底板沒有焊接的位置和預埋鋼板之間進行焊接。臨時鎖定可有效解決外部環境、混凝土材料制作、合龍段混凝土早期收縮以及外部施工荷載等多方面因素的干擾，有效防止合龍段施工出現的破壞性問題，有利于結構和施工安全。

3)解除臨時約束。橋梁合龍后，橋梁由靜定結構轉換為超靜定結構體系，滿足一定條件時，需盡快解除墩頂、合龍口等臨時固結，進行相應施工操作：第一，合龍段混凝土強度達到設計強度的10%時，解除對稱墩頂臨時加固結構；第二，合龍段混凝土強度達到設計強度的90%時，解除對稱合龍口勁性骨架鎖定結構；第三，合龍段混凝土強度達到設計強度的95%，同時彈性模量超過100%以及混凝土的齡期超過7 d時，對本階段所有預應力鋼束進行張拉壓漿和封錨處理。

4 結語

橋梁合龍是受力體系轉換的過程，不同合龍順序及合龍工藝將影響其內力及變形，通過多跨預應力混凝土連續梁合龍施工技術分析研究得出，四跨預應力混凝土連續梁合龍順序采用先中跨對稱合龍、再邊跨對稱合龍的施工方案較佳，在實際施工中不應隨意變化合龍施工順序，并應注重平衡配重、合龍段口鎖定、解除臨時約束等合龍關鍵工藝的規范施工，以有效提高橋梁施工質量及安全性、穩定性。