焦明東 馬學(xué)莉

(1.上海同濟(jì)檢測(cè)技術(shù)有限公司 上海 210002；2.沂沭河水利管理局郯城河道管理局 臨沂 276100)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)交通的持續(xù)快速發(fā)展，公路建設(shè)進(jìn)入到一個(gè)全新的時(shí)代，橋梁工程的數(shù)量也隨之持續(xù)增加。對(duì)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工，多采用掛籃懸臂分段澆筑的施工工藝。采用移動(dòng)式掛籃作為施工設(shè)備，以橋墩為中心向兩端對(duì)稱施工，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力束，重復(fù)上述施工過(guò)程直至最后合龍。受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、施工工期和施工成本的制約，有針對(duì)性的采用支架模擬掛籃施工會(huì)帶來(lái)更好的施工便捷性。相比傳統(tǒng)滿堂支架澆筑施工，支架模擬掛籃將原懸臂澆筑節(jié)段的2～3個(gè)節(jié)段合為一個(gè)澆筑節(jié)段，在原橋位搭設(shè)支架，同時(shí)在支架上安裝模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土和張拉預(yù)應(yīng)力，然后則是拆除支架[1-4]。依托于某連續(xù)梁橋支架模擬掛籃施工的項(xiàng)目，文章首先從上部結(jié)構(gòu)的節(jié)段劃分和縱向預(yù)應(yīng)力優(yōu)化方面進(jìn)行了分析，然后對(duì)于支架模擬掛籃的施工工序和施工注意事項(xiàng)進(jìn)行了介紹，然后從施工工期、施工安全、施工質(zhì)量和施工成本等四個(gè)方面全面介紹了支架模擬掛籃施工的優(yōu)勢(shì)，文章系統(tǒng)分析了支架模擬掛籃施工方法在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用，對(duì)于未來(lái)類似項(xiàng)目提供了一定的工程經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

某連續(xù)梁橋，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)，按全預(yù)應(yīng)力體系控制。橋梁跨徑布置為(57.0+95.0+57.0)m，箱梁為單箱雙室截面，頂寬18.5m，底寬12.0m，兩側(cè)翼緣寬均為3.25m。連續(xù)箱梁中跨墩頂支點(diǎn)處梁高5.8m，跨中最小梁高為2.9m。橋梁立面圖見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁立面圖(尺寸單位：cm)

2 上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

施工方案的改變可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)變化，需要設(shè)計(jì)上對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)復(fù)算，鑒于掛籃懸臂澆筑和支架模擬掛籃澆筑方法是在同一設(shè)計(jì)方案下的，橋梁結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、材料參數(shù)和預(yù)應(yīng)力筋布置(存在部分優(yōu)化)是一致的，差別較大的則是施工節(jié)段的劃分[4-7]。

2.1 節(jié)段劃分優(yōu)化

(1)原掛籃懸澆方案

根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，主梁0#塊節(jié)段長(zhǎng)5.0m，支架現(xiàn)澆；邊跨現(xiàn)澆梁段長(zhǎng)8.5m，采用支架現(xiàn)澆；主梁1#～5# 塊梁段長(zhǎng)3.5m，6#～11#塊長(zhǎng)4.0m，邊、中跨合龍段均長(zhǎng)2.0 m，1#～11#塊均采用掛籃懸臂澆筑施工，梁段掛籃懸澆節(jié)段劃分見(jiàn)圖2。

圖2 掛籃懸澆方案箱梁節(jié)段構(gòu)造圖(尺寸單位：cm)

(2)支架模擬掛籃現(xiàn)澆方案

采用支架模擬掛籃施工工藝，箱梁縱向分為邊跨現(xiàn)澆段，墩頂現(xiàn)澆段，中跨現(xiàn)澆段以及兩個(gè)后澆合攏段。其中原0#～1#塊合并為1個(gè)節(jié)段，其他均2個(gè)節(jié)段合并成1個(gè)節(jié)段，合計(jì)1個(gè)邊跨現(xiàn)澆階段、邊跨合龍、中跨合龍、墩頂現(xiàn)澆階段和支架模擬掛籃現(xiàn)澆階段，具體節(jié)段劃分見(jiàn)圖3。

圖3 支架模擬掛籃方案箱梁節(jié)段構(gòu)造圖(尺寸單位：cm)

2.2 箱梁預(yù)應(yīng)力體系優(yōu)化

對(duì)比分析掛籃懸臂澆筑施工和支架模擬掛籃施工方法，對(duì)于懸臂T構(gòu)形成過(guò)程，差別最大的則是墩頂完成后到合龍塊施工前的施工過(guò)程。在懸臂T構(gòu)形成過(guò)程中，掛籃懸臂澆筑施工過(guò)程中縱向預(yù)應(yīng)力束不僅承擔(dān)已澆筑節(jié)段的自重，同時(shí)還要承擔(dān)新澆筑節(jié)段的濕重和掛籃荷載，因此需要配置較多的縱向預(yù)應(yīng)力束來(lái)抵消墩頂位置截面的負(fù)彎矩[6-9]。相比掛籃懸臂澆筑施工，支架模擬掛籃施工過(guò)程中，由于施工節(jié)段的改變和施工工藝的改變，需要對(duì)原有縱向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行優(yōu)化分析，定性分析如下所示。

(1)頂板束優(yōu)化

掛籃懸臂澆筑的T構(gòu)形成過(guò)程中，承擔(dān)T構(gòu)遠(yuǎn)端荷載的主要是頂板束，其配束數(shù)量也是最多的。在支架模擬掛籃施工過(guò)程中，澆筑節(jié)段的荷載主要由支架承擔(dān)，同時(shí)掛籃等施工荷載的作用也不用考慮，因此頂板束的數(shù)量可以進(jìn)行較大程度的優(yōu)化。對(duì)于合龍后的T構(gòu)而言，跨中合龍段受力對(duì)于頂板束更為敏感，因此合龍段的頂板預(yù)應(yīng)力束相應(yīng)增加。

(2)腹板束優(yōu)化

“反思”包括兩個(gè)方面的內(nèi)容。一是反思寫作過(guò)程對(duì)今后閱讀活動(dòng)的反撥作用。通過(guò)讀寫結(jié)合過(guò)程中對(duì)某一特定類型文章的語(yǔ)言現(xiàn)象、篇章結(jié)構(gòu)和寫作技巧的強(qiáng)化認(rèn)知，使學(xué)生逐漸能夠在閱讀中快速自動(dòng)識(shí)別各種語(yǔ)言模式，從而促進(jìn)閱讀能力的提高。二是學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)評(píng)價(jià)、同學(xué)互評(píng)、小組討論、教師指導(dǎo)等方式對(duì)自己習(xí)作中體現(xiàn)出來(lái)的思辨能力進(jìn)行評(píng)估。按照思辨能力層級(jí)模型中的認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，即清晰性、相關(guān)性、邏輯性、深刻性、靈活性來(lái)評(píng)價(jià)自己的分析、推理、評(píng)價(jià)能力。按照文秋芳的思辨層級(jí)模型，這些反思活動(dòng)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的元思辨能力，即對(duì)自己的思辨計(jì)劃、檢查、調(diào)整與評(píng)估的技能。

對(duì)于連續(xù)梁橋的懸臂澆筑而言，腹板束一方面可以增強(qiáng)腹板的抗剪承載能力，另一方面能夠減小或抵消成橋后的墩頂截面負(fù)彎矩，因此在方案調(diào)整為支架模擬掛籃后，在一定程度上可以減小墩頂截面負(fù)彎矩，因此對(duì)于腹板束可做一定程度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(3)底板束優(yōu)化

對(duì)于懸臂澆筑施工而言，每個(gè)階段均有腹板束在完成豎彎后錨固在腹板下部，同時(shí)在底板布置縱向預(yù)應(yīng)力束；相對(duì)于掛籃懸臂澆筑施工，支架模擬掛籃施工則由于腹板束下穿底板后在梁端截面進(jìn)行錨固，可以同時(shí)保證箱梁主應(yīng)力和底板正應(yīng)力滿足承載能力要求，因此底板縱向預(yù)應(yīng)力束存在一定的優(yōu)化空間(圖4)。

圖4 掛籃懸臂澆筑梁段縱向預(yù)應(yīng)力束示意圖

3 支架模擬掛籃施工主要工序分析

相比掛籃懸臂分段澆筑和滿堂支架現(xiàn)澆施工，支架模擬掛籃方法(節(jié)段滿堂支架)具有二者之間的特點(diǎn)，關(guān)鍵施工工藝如下：

(1)節(jié)段滿堂支架的搭設(shè)：與傳統(tǒng)滿堂支架相似，地基處理是支架模擬掛籃現(xiàn)澆施工安全的關(guān)鍵，因此支架的地基處理需要分層夯實(shí)、壓實(shí)，避免支架在承載上部梁段濕重過(guò)程中發(fā)生不均勻沉降，甚至失穩(wěn)。對(duì)于支架鋼管的縱橫向間距應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和計(jì)算布置，確保支架模擬掛籃支架具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

(2)節(jié)段滿堂支架堆載預(yù)壓：對(duì)于節(jié)段滿堂支架而言，不可避免存在支架鋼管、地基的彈性變形和非彈性變形，因此需要在上部梁段施工前對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓，通過(guò)堆載前、堆載中和堆載后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，消除支架和地基的非彈性變形，計(jì)算得到支架和地基的彈性變形。

(3)模板安裝：在節(jié)段滿堂支架堆載完成后，可以得到支架鋼管和地基的彈性變形，通過(guò)后續(xù)模板立模設(shè)置預(yù)拋高消除彈性變形，保證主梁線形滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉：在模板安裝完成后，下一步則是澆筑混凝土，應(yīng)按照T構(gòu)形成的方向從主墩中心向兩端方向同時(shí)進(jìn)行澆筑，為了保證澆筑的連續(xù)性，可采用分層澆筑。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，則可以進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力束的穿束和張拉，橫向預(yù)應(yīng)力束和豎向精軋螺紋鋼則滯后于縱向預(yù)應(yīng)力束1個(gè)節(jié)段。

4 施工優(yōu)勢(shì)分析

4.1 施工工期

相比掛籃懸臂澆筑施工，支架模擬掛籃施工可以增大施工節(jié)段長(zhǎng)度，從而達(dá)到縮短工期和提高施工精度的目的，從而有效降低連續(xù)梁橋的施工成本。以本項(xiàng)目為例，掛籃懸臂澆筑共分為12個(gè)施工節(jié)段，支架模擬掛籃則分為7個(gè)施工節(jié)段。具體施工工期對(duì)比分析見(jiàn)表1。

表1 傳統(tǒng)掛籃施工與支架模擬掛籃施工工期對(duì)比分析表

根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)，在支架搭設(shè)和對(duì)稱澆筑可平行施工的條件下，支架模擬掛籃可以節(jié)省2個(gè)月的工期。

4.2 施工安全

對(duì)于傳統(tǒng)掛籃懸臂澆筑施工，從受力傳遞上分析，新澆段荷載全部作用在掛籃上；已澆筑節(jié)段不僅承擔(dān)新澆筑節(jié)段的濕重，同時(shí)承擔(dān)掛籃等施工荷載，見(jiàn)圖5(a)；對(duì)于支架模擬掛籃而言，澆筑過(guò)程中，則是支架承擔(dān)新澆筑節(jié)段的濕重[圖5(b)]，在預(yù)應(yīng)力張拉和支架拆除后，才是處于完全T構(gòu)狀態(tài)[9-11]。

圖5 橋梁施工階段受力分析圖

對(duì)于掛籃懸臂澆筑施工，掛籃作用在已澆筑梁段，雖然掛籃變形為彈性變形，但是掛籃受力相對(duì)滿堂支架受力更為復(fù)雜，同時(shí)已澆筑節(jié)段的受力變形無(wú)法進(jìn)行精確計(jì)算，因此梁底線形的控制精度要低于支架模擬掛籃的澆筑方法。

4.3 施工成本

對(duì)于掛籃懸臂澆筑施工和支架模擬掛籃方法，在T構(gòu)同時(shí)施工的情況下，施工成本的對(duì)比分析見(jiàn)表2。

表2 傳統(tǒng)掛籃施工與支架模擬掛籃施工方法費(fèi)用對(duì)比分析表

根據(jù)表2可知，支架模擬掛籃施工比傳統(tǒng)掛籃施工節(jié)約成本 31.5 萬(wàn)元。在橋墩高度不大于14m的情況下，跨越交通道路和季節(jié)性河流的地段的支架模擬掛籃方法優(yōu)勢(shì)更為明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

依托于某連續(xù)梁橋支架模擬掛籃施工項(xiàng)目，文章主要做了以下工作：

(1)針對(duì)預(yù)應(yīng)力箱梁掛籃懸澆改支架模擬掛籃現(xiàn)澆的施工工藝，文章從節(jié)段劃分和縱向預(yù)應(yīng)力體系兩方面進(jìn)行了上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析，在保證結(jié)構(gòu)安全的情況下保持了施工的便捷性。

(2)借鑒掛籃懸臂澆筑和滿堂支架現(xiàn)澆施工工藝，文章詳細(xì)分析了支架模擬掛籃施工的工藝，并對(duì)關(guān)鍵施工工藝優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

(3)最后從施工工期、施工安全和施工成本方面，全面對(duì)比分析了掛籃懸臂澆筑方法和支架模擬掛籃施工方法，結(jié)果顯示無(wú)論在施工工期、施工安全和施工成本法方面，支架模擬掛籃施工方法均具有一定程度的優(yōu)勢(shì)。

文章從施工方式的改變，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的改變，然后對(duì)于支架模擬掛籃的施工工藝和施工優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，缺少對(duì)于成橋結(jié)構(gòu)受力和合理成橋狀態(tài)的對(duì)比分析，未來(lái)可做更進(jìn)一步研究。