劉 勇，楊為華

(1.湖南路橋建設(shè)集團有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410004; 2.西安方舟工程咨詢有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

對于大跨徑連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋梁，目前主要采用掛籃懸澆法施工。在掛籃懸臂澆筑施工過程中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋合攏段施工工藝復(fù)雜、工序繁多，施工難度大，對施工技術(shù)和施工質(zhì)量要求高，歷來都受到廣大工程技術(shù)人員的高度重視。國內(nèi)已有不少學(xué)者對連續(xù)梁橋合攏段施工的工藝、計算等方面進行了研究，如王震［1］、呂云峰［2］、熊守富［3］等介紹了掛籃懸澆連續(xù)梁橋合攏段的施工工藝，王浩［4］、焦建民［5］等介紹了連續(xù)梁橋合攏段的施工方案與施工注意事項，劉建樓［6］介紹了連續(xù)梁橋合攏段應(yīng)力監(jiān)測與有限元計算結(jié)果。本文依托湖南省某連續(xù)梁橋工程，對主橋合攏段的施工方案、施工工序、施工監(jiān)控及技術(shù)要點進行了詳細分析研究，供廣大施工人員借鑒與參考。

1 工程概況

該橋全長2.3 km，左幅設(shè)計為:(4 ×32 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(58 m+3 ×96 m+58 m)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(3 ×24 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(4 ×32 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+ (3 ×32 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;右幅設(shè)計為:(3 ×32 m+24.175 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(58 m+3 ×96 m+58 m)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(25.825 m+2 ×27 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(4 ×32 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+ (3 ×32 m)等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主橋設(shè)計為五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋跨布置為(58+3 ×96+58)m，大橋 6#墩正交，7#、8#、9#墩斜交，夾角約20°。

主橋箱梁為單箱雙室結(jié)構(gòu)，底板寬9.6 m，頂板寬2.05 m。0#梁段長12 m，采用支架現(xiàn)澆法施工;1#～12#梁段分段長度為(7 ×3+5 ×4)m，采用對稱掛籃懸臂澆筑法施工，懸澆最重梁段為1 794 kN。邊跨、次邊跨、中跨合攏段長度均為2 m，邊跨現(xiàn)澆段長度為10 m。

2 合攏段施工方案

2.1 合攏段施工總體方案

連續(xù)梁橋在合攏后將發(fā)生體系轉(zhuǎn)換而形成整體，在合攏施工時，其懸臂長度最大，懸臂根部應(yīng)力最大，受力狀態(tài)最為不利，施工風(fēng)險相對較大。多跨連續(xù)梁橋合攏段施工既可以逐孔合攏，也可以多孔一次合攏，既可以從一邊按順序合攏，也可以從兩岸向中間對稱進行合攏。本工程的合攏段的施工順序是按照設(shè)計圖紙，采用逐跨合攏，對稱進行，即先合攏邊跨，再合攏次邊跨，最后合攏中跨。合攏段采用吊籃配重施工，吊籃采用新制型鋼吊籃，模板利用邊跨直線段模板改制。

邊跨直線段采用鋼管樁支架現(xiàn)澆施工方案，鋼管樁支架采用100%荷載試壓，消除支架塑性變形。為合理安排施工工序，保證成橋質(zhì)量，邊跨現(xiàn)澆段施工應(yīng)與懸臂澆筑的12#梁段同步完成。

2.2 合攏前施工工序

邊墩墩身施工完成后，在懸臂“T”構(gòu)段施工(見圖1)同時，穿插進行邊跨直線段鋼管樁支架平臺的拼裝，然后澆筑邊跨直線段13#塊，同時邊主墩箱梁對稱懸臂澆筑至11#塊。主橋箱梁懸臂“T”構(gòu)對稱澆筑至12#塊時，在12#塊段上預(yù)埋合攏段托架吊帶孔及勁性骨架預(yù)埋件，最終形成合攏前2 個邊跨直線段+3 個“T”構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式，見圖2。

2.3 合攏段施工方案

邊跨合攏段施工方案如下:

1)臨時連接邊跨合攏段勁性骨架，以抵抗在掛籃下方施工過程中懸臂段所產(chǎn)生的偏重。

2)拆除掛籃側(cè)、底模板。

3)將掛籃后退至0#段對稱位置，確保懸臂段的受力平衡。

4)搭設(shè)邊跨合攏段平臺。

5)支立邊跨合攏段底、側(cè)模板。

6)綁扎邊跨合攏段鋼筋。

7)按照設(shè)計要求，施加合攏段配重。

8)在設(shè)計的合攏溫度下，連接合攏段勁性骨架。

9)在設(shè)計溫度下，澆注合攏段混凝土。澆注過程等混凝土量釋放配重，保證懸臂段的平衡，以確保合攏段混凝土的質(zhì)量。

10)當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計強度90%時，張拉邊跨合攏段預(yù)應(yīng)力鋼束并管道壓漿。

11)邊跨合攏段施工完成。見圖3。

中跨(次中跨)合攏段施工前，應(yīng)該首先解除次邊跨(邊跨)勁性骨架，進行體系轉(zhuǎn)換，然后再依次按照邊跨合攏段的施工方案進行實施。合攏段一般構(gòu)造見圖4。

圖1 對稱澆筑懸臂段

圖2 合攏前結(jié)構(gòu)型式示意

圖3 邊跨合攏后結(jié)構(gòu)型式示意

圖4 合攏段一般構(gòu)造圖(單位:cm)

3 合攏段施工監(jiān)控分析

3.1 監(jiān)控方案

為確保大橋合攏過程中的結(jié)構(gòu)安全，需要對合攏段進行應(yīng)力監(jiān)控，主要是監(jiān)測合攏段箱梁內(nèi)順橋向、橫橋向的應(yīng)力分布分情況。以下以中跨合攏段為例進行說明，應(yīng)力計布置斷面見圖5，圖中數(shù)字為應(yīng)力計編號，除編號106、編號260 兩個應(yīng)力計為橫橋向布置外，其余均為順橋向布置。

圖5 中跨合攏段應(yīng)力計布置斷面

在合攏段施工過程中，按照受力階段，共測讀5次數(shù)據(jù):混凝土強度達到80%時測讀1 次;縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉后測讀3 次，每次間隔10 d;拆除臨時懸掛部件和模板后測讀1 次。數(shù)據(jù)測讀后，按照鋼筋計的標(biāo)定曲線，結(jié)合一定的換算公式，將其實測頻率換算為各階段鋼筋承受的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，共得到4 組鋼筋應(yīng)力數(shù)據(jù)。

3.2 監(jiān)控結(jié)果分析

合攏段箱梁應(yīng)力監(jiān)控測試結(jié)果見表1。

表1 應(yīng)力監(jiān)控測試結(jié)果 MPa

從圖6可看出，合攏段順橋向各測點應(yīng)力在張拉后10 d 內(nèi)變化幅度較大，張拉20 d 以后，變化趨勢逐漸減小。從測點的位置來看，預(yù)應(yīng)力孔道附近測點的應(yīng)力變化比翼緣兩端要大。在中跨合攏段預(yù)應(yīng)力鋼束張拉之后，體系從靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為超靜定結(jié)構(gòu)，合攏段承受最大的彎矩;而且上部結(jié)構(gòu)受到預(yù)應(yīng)力鋼束的約束，箱梁頂板與底板均處于受壓狀態(tài);另外因為合攏初期混凝土內(nèi)部的水化熱與外界溫度產(chǎn)生溫度次應(yīng)力，這些因素導(dǎo)致各測點的應(yīng)力在張拉后10 d 內(nèi)產(chǎn)生較大的變化幅度。隨著時間的推移，合攏段混凝土終凝，水化熱基本結(jié)束，水化熱伴隨的溫度應(yīng)力，混凝土的收縮應(yīng)變對合攏段的影響越來越小。張拉20 d 以后，影響合攏段梁體應(yīng)力變化的主要因素是混凝土的收縮徐變、鋼絞線松弛、錨索與孔道壁摩擦等因素引起預(yù)應(yīng)力損失，這些因素還相互制約、相互影響，因此變化相對較小。

合攏段橫橋向布置的測點結(jié)果顯示梁體頂板和底板承受拉應(yīng)力，頂板承受的拉應(yīng)力約是底板的1.5 倍，張拉后10 d 內(nèi)應(yīng)力變化幅度相對較大。主要是因為合攏時候，合攏段相鄰的的懸臂端的梁體受壓，合攏段長度比較短、體積小，應(yīng)力集中，應(yīng)力轉(zhuǎn)移倉促，自由收縮受到限制，使得梁體頂板底板處產(chǎn)生拉應(yīng)力。隨著時間的推移，合攏段混凝土應(yīng)力分布相對均勻，張拉20 d 后，應(yīng)力變化幅度逐漸減小。

圖6 4次讀數(shù)應(yīng)力變化示意圖

現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)還表明，合攏段施工過程中箱梁頂、底板橫橋向均出現(xiàn)拉應(yīng)力，頂板最大拉應(yīng)力為2.51 MPa，底板最大拉應(yīng)力為1.68 MPa;合攏段順橋向均處于受壓狀態(tài)，頂板最大壓應(yīng)力為9.67 MPa，底板最大壓應(yīng)力為17.67 MPa。應(yīng)力指標(biāo)均在設(shè)計允許范圍內(nèi)，合攏段施工箱梁應(yīng)力總體可控。

3.3 監(jiān)控值與理論值對比分析

為進一步掌握大橋合攏段在合攏過程中的受力狀態(tài)以及驗證施工監(jiān)控方案的合理性。根據(jù)實際工程中箱梁的參數(shù)，采用ANSYS 大型有限元軟件建立了中跨合攏段的三維數(shù)值模型，并按照實際工況進行模擬加載計算，分析合攏段的應(yīng)力變化規(guī)律。在實體建模過程中，共生成2 042 個關(guān)鍵點，4 886 條線，3 666 個面。中跨合攏段模型見圖7。

圖7 中跨合攏段數(shù)值模型

為分析具體工況，取張拉完合攏束后的第1 次實測讀數(shù)值，與數(shù)值模型應(yīng)力理論計算值進行對比，結(jié)果見圖8。

圖8 中跨合攏段應(yīng)力理論值與監(jiān)控值對比

從圖8可看出，應(yīng)力監(jiān)控值的曲線與數(shù)值模擬得到的理論值曲線的變化規(guī)律保持一致，計算結(jié)果較為接近，且實測結(jié)果的最大、最小應(yīng)力與理論結(jié)果計算值出現(xiàn)的位置基本相同，這說明在合攏施工監(jiān)控方案采用的應(yīng)力測試方法合理可行，應(yīng)力測量儀器能夠準確的反映現(xiàn)實情況。對比結(jié)果也間接的說明了合攏段的施工監(jiān)控方案的合理性。

4 合攏段施工技術(shù)要點

4.1 合攏前施工要點

在懸臂澆筑段施工過程中，盡量縮短4 個“T”構(gòu)最后一對塊段的施工時差，確保合攏線形;在箱梁最后一對塊段(12#段)內(nèi)根據(jù)合攏段吊籃前后橫梁間距及吊帶孔位置埋設(shè)預(yù)留孔，預(yù)埋時要求前后橫梁相對跨中對稱。同時在塊段內(nèi)埋設(shè)合攏段內(nèi)勁性骨架預(yù)埋件，預(yù)埋鋼板必須與水平面垂直，且兩個“T”對應(yīng)預(yù)埋鋼板的連線應(yīng)與橋軸線平行。另外，根據(jù)施工方案埋設(shè)一定的施工預(yù)留孔或預(yù)埋件，主要考慮安裝卷揚機及鋼繩穿過的孔道。

4.2 合攏段臨時結(jié)構(gòu)施工要點

4.2.1 底籃及外側(cè)模下放

掛籃底籃拆除時，先脫模，再將底籃與外側(cè)模間用型鋼固定成整體，然后用卷揚機整體下放。底籃下放時，應(yīng)保持勻速下放，鋼繩不能與預(yù)留孔處的混凝土直接產(chǎn)生摩擦，以免鋼繩受損。底籃下放后，主桁退后至0#段墩頂。

4.2.2 合攏段配重

合攏段兩端配重的主要目的是減少混凝土澆筑時的撓度變形，同時調(diào)整“T”構(gòu)兩端的不平衡彎矩小于主墩頂臨時固結(jié)所能提供的不平衡彎矩，以保證“T”構(gòu)受力平衡。在澆注合攏段混凝土前，在懸臂端設(shè)置水箱注水配重來調(diào)整施工荷載，配重取相應(yīng)合攏段重量的一半，即水箱注水后重量設(shè)為50%合攏段混凝土重量，并隨混凝土澆注采用不斷放水的方法來進行調(diào)整。

4.2.3 施加臨時預(yù)應(yīng)力

施工過程中應(yīng)及時求施加臨時預(yù)應(yīng)力，施加時的溫度應(yīng)與勁性骨架合攏時溫度保持一致。

4.2.4 勁性骨架安裝

合攏段托架及模板安調(diào)完成后，可將勁性骨架一側(cè)預(yù)埋鋼板焊接，按箱梁塊段施工要求綁扎鋼筋并安裝預(yù)應(yīng)力管道，勁性骨架處的鋼筋暫不綁扎。勁性骨架鎖定前應(yīng)進行24 h 氣溫觀測，觀測時間不少于2 d，以找出一天中的氣溫變化規(guī)律。勁性骨架鎖定施工期間的氣溫應(yīng)相對較為穩(wěn)定，避免有驟升或驟降氣溫出現(xiàn);合攏勁性骨架前要求合攏段兩側(cè)的配重已全部施加完畢;同合攏段的8 根勁性骨架接頭要求在一天的較低溫度下同時焊接鎖定。勁性骨架焊接時要求每根鋼管接頭配一臺電焊機，每臺電焊機配置1 名技術(shù)熟練的電焊工，8 個合攏接頭的焊接速度應(yīng)基本一致。勁性骨架合攏完畢，按設(shè)計要求調(diào)整骨架接頭處的鋼筋。

4.3 合攏段混凝土施工要點

合攏段混凝土應(yīng)采用早強微膨脹混凝土，嚴格控制用水量，以減少混凝土的收縮，要求試驗室提前做好混凝土配比試驗。了解天氣情況，要求合攏段混凝土澆筑后的5～7 d 內(nèi)應(yīng)避免氣溫驟升驟降?；炷翝仓x擇在一天中溫度最低的時間段內(nèi)澆筑，以達到低溫合攏的目的。為保證成橋線形，同一幅橋的兩個邊跨、次中跨合攏段澆筑時間間隔不宜太長。根據(jù)混凝土澆筑方量，對稱釋放水袋內(nèi)的水，放水時同樣先將水先放入帶刻度的容器內(nèi)，以便控制放水量，使放水量與混凝土澆筑量保持一致。適當(dāng)延長合攏段內(nèi)外模板的拆除時間，同時加強混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護。合攏段混凝土強度達到設(shè)計要求后，按設(shè)計要求張拉合攏束，并壓漿。

4.4 合攏段預(yù)應(yīng)力張拉要點

合攏段混凝土強度達到設(shè)計要求后，放松吊架外側(cè)模及內(nèi)側(cè)模。然后按順序進行其他預(yù)應(yīng)力束張拉，張拉完成后方可脫底模。合攏段混凝土灌注前，要將所有的預(yù)應(yīng)力鋼絞線全部穿入波紋管內(nèi)，為防止混凝土澆筑時波紋管道堵塞，除接口處用絞帶纏繞密封外，還要注意逐根檢查有沒有受電火花影響打開的孔洞。同時混凝土澆筑時混凝土口要盡量避開波紋管位置，并在合攏段每根縱向波紋管頂埋設(shè)三通排氣孔，以防合攏段發(fā)生堵管，影響壓漿質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力束的張拉順序按照設(shè)計要求進行。

5 結(jié)語

大跨度連續(xù)梁橋合攏段施工是整個掛籃懸澆施工過程中的關(guān)鍵之一，合攏段施工質(zhì)量的好壞直接影響到整聯(lián)連續(xù)梁的質(zhì)量。采用合理的合攏段施工工序和施工方案，并采取科學(xué)合理的施工過程監(jiān)控方案對合攏施工過程中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化進行監(jiān)控，是確保連續(xù)梁橋順利合攏的有效手段之一。本文通過對監(jiān)控應(yīng)力變化結(jié)果進行分析，驗證該項目采取的施工監(jiān)控方案合理可行，可供廣大施工人員提供技術(shù)參考。

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