崔 凱 王高偉

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710038）

0 引言

曲線橋梁工程由于結(jié)構(gòu)特殊，對(duì)施工設(shè)計(jì)和技術(shù)的要求高，施工流程復(fù)雜，極容易出現(xiàn)計(jì)算失誤造成設(shè)計(jì)誤差，直接影響到施工安全和工程質(zhì)量。因此需要針對(duì)曲線橋梁施工展開研究，高度重視受力分析和施工技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高施工水平。

1 曲線橋梁工程的施工特點(diǎn)

曲線橋梁具有較高的美學(xué)價(jià)值，在很多景區(qū)中建設(shè)景觀橋梁方便于游客欣賞美景，和景區(qū)環(huán)境相配合。但曲線景觀橋梁由于外形條件的特殊性，橋體結(jié)構(gòu)承受扭矩、剪力以及彎矩的作用，受力極容易不平衡，對(duì)施工技術(shù)提出了更多要求。曲線橋梁工程主要包括懸臂法、滿堂支架現(xiàn)澆法、預(yù)制吊裝法以及頂推施工法等，其中滿堂支架現(xiàn)澆法最常見。由于曲線橋梁工程在橫斷面、平面以及縱向結(jié)構(gòu)上存在較大變化，施工中測量工作量大。且使用的模板較多，需要在翻身、吊運(yùn)以及預(yù)制中加強(qiáng)注意。使用鋼箱梁構(gòu)件，常出現(xiàn)構(gòu)件重心位于軸線外的情況，方構(gòu)件需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，避免傾倒[1]。

重交通是指重載、大流量的交通條件，對(duì)曲線橋梁工程提出較高要求，需要滿足荷載大幅增加的通行需要。隨著我國旅游行業(yè)快速發(fā)展，人流量不斷增加，對(duì)人行景觀曲線橋梁安全穩(wěn)定提出更高的要求，頻繁出現(xiàn)超重超載問題，需要橋梁工程荷載能力達(dá)到較高水平。在曲線橋梁工程中，應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，延長橋梁工程壽命，滿足橋梁工程使用要求。為適應(yīng)重交通條件對(duì)橋梁工程安全的要求，必須要提高橋梁工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖芰Ψ治鰞?yōu)化設(shè)計(jì)，使橋梁工程荷載滿足交通發(fā)展趨勢，保障交通工程安全[2]。

2 重交通條件下曲線橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用

該文以某市人行景觀曲線橋梁為例，該橋梁下部結(jié)構(gòu)采用混凝土結(jié)構(gòu) ，上部采用鋼箱梁/混凝土結(jié)構(gòu)，橋面采用混凝土墊層和瀝青混凝土面層。該工程下部結(jié)構(gòu)使用滿堂支架澆筑施工技術(shù)為主，臨時(shí)支撐架為輔施工。曲線橋梁施工需要關(guān)注梁板各部位尺寸計(jì)算、設(shè)計(jì)和制作模板、臺(tái)座施工、加工和安裝鋼筋、架設(shè)和固定模板、埋設(shè)預(yù)埋件、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)、張拉鋼絞線、孔道壓漿施工、定位墊石和擋塊、吊裝梁板、橋面附屬施工等要點(diǎn)。結(jié)合該工程施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)施工要點(diǎn)如下。

2.1 受力分析

2.1.1 支座反力分析

曲線橋梁受力情況主要受到曲率半徑的影響，須根據(jù)曲率半徑建立有限元模型，分析預(yù)應(yīng)力、自重以及重交通條件下產(chǎn)生的撓度、支座反力以及應(yīng)力。根據(jù)FEA有限元軟件計(jì)算，曲線橋梁不同支座反力情況見表1。

表 1 不同曲率半徑支座反力情況（kN）

由此可見隨著曲率增大，支座反力呈現(xiàn)出相關(guān)性變化。在兩側(cè)的制作中，支座外側(cè)受力表現(xiàn)出持續(xù)降低，而制作內(nèi)側(cè)受力呈現(xiàn)出持續(xù)增加。中間制作內(nèi)外側(cè)受力變化幅度不大?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲率半徑＜500m的橋梁工程，支座內(nèi)外側(cè)反力存在較大差異，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)重視反力差異對(duì)橋梁工程的影響。尤其是在重交通條件下，容易造成內(nèi)側(cè)支座脫空現(xiàn)象。對(duì)曲率半徑＜500m的橋梁工程的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算兩端支座反力，避免形成拉力，積極使用抗拉力支座進(jìn)行建設(shè)[3]。

2.1.2 扭矩分析

進(jìn)一步分析橋梁端側(cè)扭矩情況，如表2所示?？梢婋S著曲率半徑的增加，端側(cè)扭矩表現(xiàn)出降低趨勢。當(dāng)曲率半徑處于60m～500m，端側(cè)扭矩快速降低，當(dāng)曲率半徑超過500m時(shí)，端側(cè)扭矩下降趨于穩(wěn)定。因此面對(duì)相同荷載條件，當(dāng)橋梁工程曲率半徑越小，端側(cè)的扭矩相應(yīng)增加，見表2。

表 2 不同曲率半徑橋梁端側(cè)扭矩情況（kN·m）

2.1.3 橋梁撓度分析

使用FEA有限元分析軟件，根據(jù)曲率半徑的變化分析橋梁工程撓度的變化，見表3?？梢婋S著曲率半徑的增加，控制截面變形情況趨于穩(wěn)定，當(dāng)半徑超過500m時(shí)，撓度分布均勻。且外側(cè)撓度較內(nèi)側(cè)撓度大。隨著曲率半徑增加，控制截面撓度減少，即曲率半徑小，截面撓度分布更加不均勻。

表 3 不同曲率半徑控制截面撓度情況（mm）

2.1.4 截面應(yīng)力分析

針對(duì)橋梁工程的應(yīng)力分析相對(duì)復(fù)雜，橋梁內(nèi)外側(cè)應(yīng)力數(shù)值存在很大差異，無法避免，通過橋梁工程設(shè)計(jì)主要規(guī)避彎扭耦合現(xiàn)象，當(dāng)橋梁工程受到外荷載作用時(shí)，扭矩隨著彎矩形成而產(chǎn)生，扭矩造成內(nèi)外側(cè)應(yīng)力差，需要在設(shè)計(jì)階段分析應(yīng)力差值，見表4。

表 4 不同曲率半徑控制截面應(yīng)力情況

由此可見隨著曲率半徑增加橋梁應(yīng)力發(fā)生明顯變化，由于曲率半徑差異，橋梁控制截面內(nèi)外側(cè)應(yīng)力明顯不同，曲率半徑越小，內(nèi)外側(cè)應(yīng)力分布越不均勻，隨著曲率半徑增加，應(yīng)力分布趨于均勻。在梁端控制截面中，底板應(yīng)力為負(fù)，頂板應(yīng)力為正。在跨中控制截面中，頂板應(yīng)力為負(fù)，而底板應(yīng)力為正。在支撐條件下，內(nèi)側(cè)應(yīng)力應(yīng)大于外側(cè)應(yīng)力。由于橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況復(fù)雜，受到多種因素影響，需要經(jīng)過應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)橋梁工程，減少內(nèi)外側(cè)應(yīng)力差[4]。

2.1.5 荷載分析

在重交通條件下，人流量和橋梁自重對(duì)橋梁工程荷載能力提出較高要求。使用MIDAS CIVIL軟件建立模型，使用荷載追蹤器進(jìn)行位置追蹤。從內(nèi)偏心、外偏心和不偏心三種荷載狀態(tài)下分析橋梁支座受力情況，見表5和表6。可見受到移動(dòng)荷載的影響，橋梁工程支座內(nèi)外側(cè)受到不同的反力，支座扭矩情況遠(yuǎn)超過荷載。

由于移動(dòng)荷載施加區(qū)域不同，主梁受到不同的內(nèi)外側(cè)應(yīng)力，當(dāng)移動(dòng)荷載為外偏心狀態(tài)時(shí)，主梁內(nèi)外側(cè)應(yīng)力表現(xiàn)不均勻。在內(nèi)偏心或不偏心的狀態(tài)下，主梁應(yīng)力均勻。在設(shè)計(jì)階段需要根據(jù)偏心荷載狀態(tài)驗(yàn)算受力情況，保證橋梁荷載能夠在重交通狀態(tài)下運(yùn)行，保障橋梁工程的安全。

表 5 不同荷載狀態(tài)下支座反力情況（kN）

表 6 不同荷載狀態(tài)下扭矩情況（kN·m）

2.2 計(jì)算梁板尺寸

在曲線橋梁工程中，曲線段各梁板尺寸均不同，須科學(xué)設(shè)計(jì)每片梁板尺寸。根據(jù)橋梁工程特征，中板尺寸和普通梁板尺寸一致，但梁板頂板、底板尺寸為梯形，按照底板中心計(jì)算梁長，設(shè)置預(yù)埋件和普通梁一致，在端部2m～4.5m加密布置。由于底板為梯形，和中板相同，但底板外側(cè)翼緣板使用扇形設(shè)計(jì)，預(yù)埋件采用正交方式布置。在梁板結(jié)構(gòu)得到明確后根據(jù)尺寸和角度進(jìn)行施工圖的繪制。繪制施工圖要保證梁板預(yù)拱度位于梁板正中心，橫向均勻?qū)ΨQ。通過應(yīng)用CAD軟件繪制施工圖，保證梁板細(xì)節(jié)尺寸和施工圖相符合。

在曲線橋梁的梁板施工過程中，具體施工流程可概括為“處理地基→臺(tái)座澆筑施工→底模安裝施工→底板鋼筋綁扎→腹板鋼筋綁扎→波紋管布設(shè)→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋綁扎→側(cè)模安裝→預(yù)埋件設(shè)置→預(yù)留孔洞→混凝土澆筑施工→拆除模板→混凝土養(yǎng)護(hù)→孔洞清理→穿束→張拉→孔道壓漿→封錨處理→混凝土養(yǎng)護(hù)”。施工前還需要全面復(fù)核曲線橋梁的施工設(shè)計(jì)圖，保證存在準(zhǔn)確無誤的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)須針對(duì)性地設(shè)置流水作業(yè)標(biāo)識(shí)牌，工序驗(yàn)證、交接、跟蹤可基于梁板標(biāo)識(shí)牌完成，更好地保證施工質(zhì)量。

2.3 制作模板

使用分節(jié)組裝模板，對(duì)梁板尺寸精準(zhǔn)控制，提高模板利用率。模板使用對(duì)稱組裝方式，每節(jié)長度不超過3m，均使用合頁支撐結(jié)構(gòu)拆模。模板結(jié)構(gòu)使用倒八字結(jié)構(gòu)，具有頂部大、底部小的特點(diǎn)，方便于拆模工作的進(jìn)行。堵頭模板的形式較多，可使用拼接模板進(jìn)行，提高施工期間模板制作的效率。

2.4 臺(tái)座施工

使用C25砼底座作為臺(tái)座（30cm），臺(tái)座上鋪鋼板（4mm），嚴(yán)格控制臺(tái)座平整度。按照設(shè)計(jì)方案，在底?？缰蓄A(yù)留預(yù)拱度（向下1.1cm），以拋物線為中心對(duì)稱設(shè)置。在頂兩側(cè)埋設(shè)槽鋼，臺(tái)面鋪設(shè)鋼板，使用膨脹螺栓穩(wěn)定錨固，切除外露部分，使用磨光機(jī)充分打磨。為避免梁板偏移，在臺(tái)座上根據(jù)預(yù)拱度完成澆筑后，施工人員應(yīng)根據(jù)布設(shè)間距標(biāo)記位置，保證結(jié)構(gòu)受力和布筋互相對(duì)應(yīng)。

2.5 固定鋼箱梁

如圖1所示，鋼箱梁結(jié)構(gòu)存在較多預(yù)埋件，對(duì)固定施工的要求高。需要根據(jù)施工圖準(zhǔn)確定位鋼箱梁位置，由于曲線橋梁鋼箱梁長短不一，要根據(jù)設(shè)計(jì)圖使用對(duì)應(yīng)型號(hào)的鋼箱梁。確定鋼箱梁尺寸和定位后，穩(wěn)固固定焊接后，再進(jìn)行澆筑。尤其是橋面和護(hù)欄，務(wù)必保證鋼箱梁牢固性。由于曲線橋梁端部應(yīng)力集中，須按照設(shè)計(jì)固定穩(wěn)固。預(yù)應(yīng)力孔道按照設(shè)計(jì)要求固定，使用膠帶纏繞孔道接頭，保證嚴(yán)密連接。澆筑期間要嚴(yán)格控制振動(dòng)棒位置，避免破壞鋼箱梁。

圖 1 鋼箱梁橫斷面

2.6 澆筑施工

施工設(shè)備包括振搗棒、高頻振動(dòng)器以及配電柜等。根據(jù)梁板鋼筋密度進(jìn)行澆筑，混凝土水灰比嚴(yán)格控制在0.35～0.4。使用一次成型工藝澆筑，塌落度穩(wěn)定在3cm～5cm，從一端開始澆筑，封底后進(jìn)行頂板的澆筑，從一端澆筑至另一端。振搗時(shí)使用插入式振搗棒進(jìn)行分層振搗，澆筑底板從端頭和頂板預(yù)留工作口，使用振搗棒充分振搗，均勻嚴(yán)密插點(diǎn)，不允許漏振。完成底板澆筑后，固定壓緊內(nèi)模。澆筑采取對(duì)稱澆筑，進(jìn)行分層下料方式，厚度控制在50cm以內(nèi)，振搗過程中移動(dòng)振搗棒距離控制在30cm之內(nèi)，需要插入下層深度10cm。下料和振搗保證對(duì)稱進(jìn)行，避免內(nèi)模發(fā)生偏位。保證錨具位置混凝土充分振搗，張拉時(shí)由于砼應(yīng)力缺陷可能造成難以估計(jì)的損失和事故，現(xiàn)澆段和封錨段應(yīng)鑿毛。拆模后測量梁板尺寸，有問題立即改正。為避免混凝土表面形成皸裂，需要使用無紡布覆蓋在混凝土表面，按照規(guī)定澆水養(yǎng)護(hù)?；炷涟椓褑栴}主要由于內(nèi)外部的溫差造成，需要盡量減少內(nèi)外溫差，避免發(fā)生裂縫。為提高混凝土強(qiáng)度安裝自動(dòng)噴淋設(shè)施以保證梁板得到充分養(yǎng)生。在低氣溫環(huán)境下，則需要使用蒸汽保溫設(shè)備降低溫差。

2.7 定位擋塊和墊石

在施工中曲線橋梁墊石和擋塊容易出現(xiàn)梁板和角度不一致的問題，造成梁板位置和間距不能放置減震塊，梁板支座和墊石位置出現(xiàn)偏移，為了解決這一問題，需要使用CAD軟件在平面圖上確定墊石和擋塊的實(shí)際位置，在施工中嚴(yán)格控制擋塊和墊石的實(shí)際位置，禁止隨意布設(shè)擋塊和墊石。

2.8 吊裝施工

吊裝梁板一般選擇起重機(jī)或架橋機(jī)用于曲線橋梁施工，施工過程需要做到輕吊輕放，梁體簡支狀態(tài)需要設(shè)法保持?；诩軜驒C(jī)型號(hào)，施工過程需要開展橋墩蓋梁、支撐梁、主梁的安全驗(yàn)算，曲線上各控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算需要以設(shè)計(jì)平面線形要素為依據(jù)，以此完成對(duì)應(yīng)平面曲線圖及梁板平面尺寸繪制，應(yīng)用軟件開展模擬架設(shè)，即可更好地保證施工質(zhì)量。此外，還需要關(guān)注人與機(jī)械磨合、完美的平縱面線形打造。架設(shè)鋼箱梁主要使用汽車和臨時(shí)輔助支架進(jìn)行，運(yùn)輸和吊裝鋼箱梁要輕吊輕放，充分保證梁體簡支。在施工時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行橋墩蓋梁、支撐梁以及主梁的驗(yàn)算。根據(jù)平面圖計(jì)算曲線控制點(diǎn)的具體坐標(biāo)，在CAD施工圖上標(biāo)注，根據(jù)曲線角度繪制梁板平面尺寸，使用制圖軟件的功能模擬架設(shè)鋼箱梁達(dá)到設(shè)計(jì)位置。通過在平面圖標(biāo)注鋼箱梁具體位置，吊裝鋼箱梁前使用全站儀輔助，準(zhǔn)確放樣，再進(jìn)行施工，準(zhǔn)確位置準(zhǔn)確。施工全程均要以設(shè)計(jì)圖為準(zhǔn)，不能出現(xiàn)位置偏差或尺寸錯(cuò)誤，避免影響工程質(zhì)量。

2.9 橋面附屬施工

設(shè)計(jì)與控制需要結(jié)合圓滑曲線拼裝需要，可考慮采用1.5m或1m模板，施工過程中的澆筑成型需要結(jié)合實(shí)際控制段落長度，測量放樣環(huán)節(jié)的平縱橫控制可基于5m點(diǎn)位入手，同時(shí)嚴(yán)格控制澆筑施工質(zhì)量和安全，最終順利得到具備優(yōu)美圓滑曲線的橋梁。

3 結(jié)論

綜上所述，曲線橋梁工程具有一定特殊性，面對(duì)重交通條件，對(duì)其設(shè)計(jì)合理性和施工技術(shù)提出了更高的要求，務(wù)必要高度重視施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，經(jīng)過全面受力分析，不斷優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，才能充分保證工程質(zhì)量。未來還需要重視對(duì)橋梁工程的無損檢測，通過引進(jìn)先進(jìn)工具設(shè)備進(jìn)行檢測，保證工程質(zhì)量。