賈世杰

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不對(duì)稱大跨度大坡度連續(xù)梁施工及防護(hù)方案

賈世杰

（中鐵三局集團(tuán)橋隧工程有限公司，四川 成都 610083）

在不對(duì)稱大跨度大坡度的連續(xù)梁施工中，隨著節(jié)段的對(duì)稱施工，節(jié)段的應(yīng)力產(chǎn)生偏差，節(jié)段施工后容易產(chǎn)生裂紋，影響結(jié)構(gòu)性能的安全。通過(guò)建模研究分析，對(duì)節(jié)段施工進(jìn)行分批張拉及一系列監(jiān)控措施，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，消除裂紋。此外，在施工中進(jìn)行全方位、無(wú)死角的防護(hù)，確保施工過(guò)程中安全通車，滿足工期要求。

連續(xù)梁；建模分析；控制措施；測(cè)量監(jiān)控

目前，國(guó)內(nèi)外施工連續(xù)梁根據(jù)地理位置情況大多采用掛籃法施工。而掛籃法分段澆筑連續(xù)梁時(shí)分節(jié)段進(jìn)行，其主要控制點(diǎn)為節(jié)段的標(biāo)高、應(yīng)力以及線形。對(duì)于采取掛籃懸臂澆筑的連續(xù)梁，需確保節(jié)段施工的對(duì)稱性以及施工時(shí)橋下的安全通車能力，而對(duì)于一些特殊地形條件，連續(xù)梁設(shè)計(jì)無(wú)法做到對(duì)稱、坡度平緩設(shè)計(jì)時(shí)，在施工中無(wú)法確保完全的控制連續(xù)梁節(jié)段對(duì)稱施工，因此，需采取一些施工控制措施，避免施工過(guò)程中的應(yīng)力集中與變形，而且必須主動(dòng)采取應(yīng)力控制措施，從而更早、更有效地避免危險(xiǎn)發(fā)生。

1 工程概況

本工程為上跨成都繞城高速公路及三河場(chǎng)互通立交（70+3*128+70）m懸灌施工方案，結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)523.7 m（包含兩側(cè)梁端至邊支座中心各0.45 m），從16#墩至18#墩縱向坡度為12‰，18#墩至21#墩縱向坡度為22‰，且整個(gè)橋梁處于半徑=1 205 m的圓曲線上。線路與繞城高速交叉里程為YDK43+524，交叉角度79.0°。承臺(tái)結(jié)構(gòu)形式有三種，16、21#墩承臺(tái)為6.5 m×10.5 m×3 m，17#承臺(tái)為18.1 m×9.1 m×3.5 m，18-20#承臺(tái)為8.3 m×12.4 m×3.5 m。梁體為變截面變高度箱梁（從3.8 m變化至7.6 m），采用C55混凝土，豎向采用φT25預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼，縱向采用直徑15.2 mm鋼絞線。平面布置如圖1所示。

圖1 平面布置圖

2 仿真模擬分析

連續(xù)梁橋施工采取不同的施工措施均可成橋合龍，但是施工時(shí)均會(huì)產(chǎn)生不同的內(nèi)部應(yīng)力，影響后期結(jié)構(gòu)使用安全。通過(guò)建模計(jì)算，將連續(xù)梁施工的每個(gè)節(jié)段的施工順序及荷載進(jìn)行模擬，以最終的成橋線形進(jìn)行控制，通過(guò)調(diào)整每個(gè)節(jié)段的標(biāo)高、節(jié)段應(yīng)力、線形等，確保最終成橋合龍數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本橋在18#墩至19#墩及19#墩至21#墩跨中節(jié)段應(yīng)力偏大，計(jì)算結(jié)果表明在縱坡大、處于圓曲線中的節(jié)段，在橫向預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中容易造成節(jié)段拉應(yīng)力，且施工過(guò)程中線形難以控制，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中易產(chǎn)生裂縫，應(yīng)采取措施進(jìn)行控制。

3 節(jié)段施工防護(hù)

本連續(xù)梁上跨成都繞城高速公路及三河場(chǎng)互通立交，交通流量特別大，00：00之后流量能達(dá)到35輛/分鐘。為了確保工期，做到全方位防護(hù)是首要必須條件，施工過(guò)程中優(yōu)化傳統(tǒng)的防護(hù)簡(jiǎn)易裝置，真正做到全方位無(wú)死角的防護(hù)。

4 節(jié)段施工采取的控制措施

4.1 建模確保對(duì)稱澆筑

在施工前，通過(guò)監(jiān)控單位和設(shè)計(jì)院進(jìn)行建模復(fù)核，再通過(guò)節(jié)段順序進(jìn)行模擬施工，由于縱坡較大和處在圓曲線上，每個(gè)節(jié)段施工的長(zhǎng)度也不一致，以主墩為中心，將兩側(cè)對(duì)稱施工的節(jié)段分別劃分長(zhǎng)度，0#節(jié)段的長(zhǎng)度為12 m，1#節(jié)段至5#節(jié)段長(zhǎng)度為3 m，6#節(jié)段至9#節(jié)段長(zhǎng)度為3.5 m，9#節(jié)段至16#節(jié)段長(zhǎng)度為4 m，合龍段長(zhǎng)度為2 m。

在施工過(guò)程中采用兩臺(tái)泵車在縱坡的上端及下端進(jìn)行對(duì)稱澆筑，泵送時(shí)先進(jìn)行梁底澆筑，完成并成型后澆筑側(cè)板和頂板時(shí)以上坡端線先泵送2車約20 m3，后進(jìn)行對(duì)稱同時(shí)澆筑，根據(jù)坡度在澆筑過(guò)程中略有變動(dòng)。

在澆筑時(shí)應(yīng)做到泵送與振搗同步，且應(yīng)振搗密實(shí)，泵送采用分層澆筑，每層厚度約20 cm，不得過(guò)厚，防止出現(xiàn)空洞和振搗不密實(shí)，且在振搗過(guò)程中不宜碰撞埋設(shè)的預(yù)埋管道等預(yù)埋件。澆筑時(shí)應(yīng)一次澆筑完成，不得分次澆筑，以防止不同時(shí)間澆筑產(chǎn)生由于不同齡期混凝土引起的各種影響，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)整體受力。

4.2 預(yù)應(yīng)力張拉控制

節(jié)段梁在預(yù)應(yīng)力張拉后，節(jié)段梁產(chǎn)生拉應(yīng)力，超過(guò)了混凝土的極限拉應(yīng)力（約1.79 MPa），采用分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法減小梁部拉應(yīng)力。

預(yù)應(yīng)力張拉鋼絞線采用φs15.2高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱抗拉強(qiáng)度=1 860 MPa，E彈性模量為195 GPa，張拉應(yīng)力1 320 MPa。張拉施工順序?yàn)椋喊惭b工作錨→安裝工作夾片→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→分批張拉。

在節(jié)段梁端部搭設(shè)盤扣式腳手架，作為張拉操作平臺(tái)。進(jìn)行液壓千斤頂和油表檢校，根據(jù)檢校報(bào)告得出的線回歸方程式計(jì)算出各階段張拉力的油表讀數(shù)。預(yù)應(yīng)力值采用雙控措施，以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。預(yù)施應(yīng)力過(guò)程中應(yīng)保持兩端的伸長(zhǎng)值基本一致。

實(shí)際單側(cè)伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)理論值相差大于6%時(shí)，應(yīng)查明原因后再進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力分兩批張拉，兩端同步張拉，先長(zhǎng)束后短束，并左右對(duì)稱進(jìn)行，最大不平衡束不超過(guò)1束。張拉順序先腹板束，后頂板束，從外到內(nèi)左右對(duì)稱進(jìn)行。各節(jié)段先張拉縱向再豎向，并及時(shí)壓漿。為了防止壓壞縱向預(yù)應(yīng)力筋管道，豎向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)待該節(jié)段所有縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉和壓漿完畢后，方可張拉。預(yù)應(yīng)力張拉后進(jìn)行孔道壓漿，壓漿前檢查壓漿設(shè)備是否完好，水泥漿配合比是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4.3 掛籃行走控制

節(jié)段梁施工過(guò)程中，由于上部結(jié)構(gòu)自重逐步加大導(dǎo)致兩側(cè)施工不對(duì)稱容易形成累加重量和加大內(nèi)應(yīng)力，且在掛籃行走過(guò)程中由于不對(duì)稱也容易造成不良影響。因此，要控制掛籃行走和預(yù)先埋設(shè)，對(duì)沉降觀測(cè)標(biāo)進(jìn)行沉降觀測(cè)，以了解梁段情況。在掛籃下部的行走軌道上做好標(biāo)尺，控制好行走長(zhǎng)度，引入相對(duì)正負(fù)零或絕對(duì)標(biāo)高，通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)物觀測(cè)點(diǎn)的相對(duì)變化，從而判斷結(jié)構(gòu)物的整個(gè)傾斜情況。具體實(shí)施過(guò)程為：引入控制點(diǎn)→架設(shè)儀器→標(biāo)高觀測(cè)（二等水準(zhǔn)測(cè)量）→標(biāo)高記錄→標(biāo)高計(jì)算→數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

4.4 混凝土原材控制

嚴(yán)格按配合比報(bào)告進(jìn)場(chǎng)原材料，在進(jìn)場(chǎng)前按批次進(jìn)行檢驗(yàn)，保證所使用的是合格材料。攪拌混凝土前，測(cè)定粗、細(xì)骨料的含水率，及時(shí)確定混凝土施工配合比，遇雨天含水率有顯著變化時(shí)，增加含水率的檢測(cè)次數(shù)，及時(shí)調(diào)整施工配合比。原材料稱量采用自動(dòng)計(jì)量裝置，按批準(zhǔn)的施工配合比計(jì)量。在夏期施工，應(yīng)保證混凝土的入模溫度低于30 ℃。混凝土水平運(yùn)輸采用混凝土罐車，垂直運(yùn)輸采用混凝土輸送泵。

4.5 測(cè)量監(jiān)控控制

懸臂法施工線形控制工作貫穿于懸澆施工過(guò)程的始末，梁體線型變化與掛籃變形、梁段自重、預(yù)應(yīng)力張拉、溫度、砼徐變及活載作用等多種因素有關(guān)，主要包括平面線形控制和縱向線形控制。

平面線形控制是在每一現(xiàn)澆段掛籃走行完成后，用全站儀對(duì)掛籃中線進(jìn)行調(diào)整，模板加固完成后，對(duì)掛籃中線進(jìn)行復(fù)核；縱向線形控制的關(guān)鍵是分析每一施工階段、每一施工步驟的結(jié)構(gòu)撓度變化狀態(tài)，控制立模標(biāo)高。先計(jì)算出各梁段的立模預(yù)拱度，結(jié)合前一梁段的撓度實(shí)測(cè)值，修正預(yù)拱度值后，在下一梁段灌注施工中預(yù)以調(diào)整立模標(biāo)高，以便成橋后與設(shè)計(jì)標(biāo)高接近。

在箱梁施工實(shí)施監(jiān)控之前進(jìn)行箱梁設(shè)計(jì)線形、目標(biāo)線形和預(yù)拱度線形計(jì)算：設(shè)計(jì)線形——圖紙?jiān)O(shè)計(jì)箱梁標(biāo)高；目標(biāo)線形——在設(shè)計(jì)線形的基礎(chǔ)上，計(jì)入活載和長(zhǎng)期徐變的作用得出的標(biāo)高；預(yù)拱度線形——在目標(biāo)線形的基礎(chǔ)上，計(jì)入各梁段自重、各梁段預(yù)應(yīng)力、掛籃自重及施工荷載變化、混凝土徐變、溫度變化產(chǎn)生的撓度。

4.5.1 懸臂箱梁的施工撓度控制

根據(jù)預(yù)拱度及設(shè)計(jì)標(biāo)高，確定待懸灌梁段立模標(biāo)高，嚴(yán)格按立模標(biāo)高立模。撓度觀測(cè)資料是控制成橋線型最主要的依據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)成立專門的觀測(cè)小組，加強(qiáng)觀測(cè)每個(gè)節(jié)段施工中混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后4種工況下懸臂的撓度變化。每節(jié)段施工后，整理出撓度曲線進(jìn)行分析，及時(shí)準(zhǔn)確地控制和調(diào)整施工中的偏差值，保證箱梁懸臂端的合龍精度和橋面線型。為了盡量減少溫度的影響，撓度觀測(cè)安排在日出前進(jìn)行。

合龍前將合龍段兩側(cè)的最后兩三個(gè)節(jié)段在立模時(shí)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以保證合龍精度。

4.5.2 高程監(jiān)測(cè)

4.5.2.1 高程測(cè)點(diǎn)布置與監(jiān)測(cè)安排

在每個(gè)箱梁節(jié)段上布設(shè)2個(gè)對(duì)稱的高程控制點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)各段箱梁施工的撓度及整個(gè)箱梁施工過(guò)程中是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。

4.5.2.2 測(cè)量?jī)x器選擇與測(cè)量時(shí)間安排

采用精密電子水準(zhǔn)儀來(lái)進(jìn)行高程測(cè)量監(jiān)控，每次的讀數(shù)都采用主尺、輔尺觀測(cè)，測(cè)量時(shí)間安排在一天溫度變化較小的時(shí)間里觀測(cè)。

4.5.3 懸臂施工中的中線控制

在0#段施工完后，用全站儀將箱梁的中心點(diǎn)放置0#段上，并在箱梁段未施工前將兩墩0#段上放置的箱梁中心點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，確認(rèn)各箱梁中心點(diǎn)在誤差精度范圍內(nèi)，進(jìn)行下一步的箱梁施工測(cè)量。

對(duì)于箱梁中心線的施工測(cè)量，首先是將全站儀安置在0#段的中心點(diǎn)，后視另一墩0#段中心點(diǎn)，測(cè)量采用正倒鏡分中法。為了使各箱梁段施工誤差不累積，各箱梁施工段的拉距均以0＃段中心點(diǎn)作為基點(diǎn)拉距。

4.5.4 箱梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)

為了確保箱梁懸臂施工安全進(jìn)行，在施工過(guò)程中對(duì)箱梁控制截面應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.5.4.1 儀器及元件選擇

應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用鋼弦應(yīng)變計(jì)作為應(yīng)力傳感元件，按測(cè)點(diǎn)位置埋置在箱梁混凝土中，其導(dǎo)線引出混凝土面保護(hù)好，測(cè)量時(shí)用頻率接收儀測(cè)量其頻率，將頻率換算成應(yīng)變，最后可得出測(cè)點(diǎn)位置混凝土的應(yīng)力。

4.5.4.2 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置

墩頂現(xiàn)澆段中心，箱梁懸臂根部，／8、／4、／3、／2（其中為大橋主跨跨度）截面及邊跨端部為控制截面，在每一個(gè)控制截面內(nèi)的測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示，對(duì)邊支座反力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.5.4.3 了解施工階段箱梁的受力狀態(tài)

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，可了解施工階段箱梁的受力狀態(tài)，保證施工安全。同時(shí)，成橋后也可繼續(xù)測(cè)量各點(diǎn)應(yīng)力，驗(yàn)證大橋的設(shè)計(jì)承載能力。

圖2 控制界面測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4.6 剛性吊架防護(hù)

通過(guò)對(duì)懸臂節(jié)段的剛性進(jìn)行全方位防護(hù)，確保了施工工期。懸臂掛籃連續(xù)梁最大梁長(zhǎng)為4 m，掛籃前移方向超出底橫梁1.3 m，后側(cè)方向超出橫梁1 m，高度方向超出梁體1 m，設(shè)計(jì)掛藍(lán)防護(hù)吊架底寬12.2 m，長(zhǎng)8 m。

防護(hù)棚架的吊桿采用Φ25 mm的精軋螺紋鋼，采用20的槽鋼做成鋼架，用吊桿懸掛在底下前后橫梁上，在槽鋼鋼架上按0.5 m間距鋪設(shè)10的槽鋼，在槽鋼上鋪4 mm鐵板，鐵板焊接無(wú)縫隙，焊縫質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

在防護(hù)棚架四周用75 mm×75 mm的角鋼焊接成鋼圍欄，高1.5 m，設(shè)置密目網(wǎng)封閉，密目網(wǎng)采取抗沖擊力：100 kg沙包、1.5 m高的沖擊網(wǎng)體，沖擊裂斷直線長(zhǎng)度不大于200 mm或曲線長(zhǎng)度不大于150 mm。

網(wǎng)目密度為每100 cm2不小于2 000目，防止施工中鋼筋、石子或其他物體掉落到橋下造成安全事故。

全方位防護(hù)實(shí)例如圖3所示。

圖3 全方位防護(hù)實(shí)例

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)節(jié)段梁的施工過(guò)程進(jìn)行控制，采取節(jié)段長(zhǎng)度劃分、預(yù)應(yīng)力張拉控制、掛籃行走、原材控制、澆筑控制、線形監(jiān)測(cè)及全方位防護(hù)等措施，控制了節(jié)段梁的施工應(yīng)力，保證了節(jié)段梁施工的質(zhì)量，確保了后期運(yùn)營(yíng)的結(jié)構(gòu)安全及使用壽命。 對(duì)于連續(xù)梁施工，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟的施工工藝，但是施工時(shí)常有質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，如何采取措施控制工藝細(xì)節(jié)，是解決工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，在對(duì)于一些特殊的連續(xù)梁施工中，有必要采取一些控制措施來(lái)控制節(jié)段梁施工過(guò)程中的線形，保證運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)的安全。

［1］范立礎(chǔ).橋梁工程（上）［M］.北京：人民出版社，1983.

［2］沈韶華.工程力學(xué)［M］.北京：經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社，2010.

［3］中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土分會(huì).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南［R］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

2095－6835（2018）23－0011－03

U445.4

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.011

賈世杰（1976—），男，2008年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院國(guó)際工程管理專業(yè)，高級(jí)工程師。

〔編輯：張思楠〕