王浩帥

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

為防止橋梁工程建設(shè)時(shí)上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下?lián)希柙谑┕ぶ写_定并設(shè)置適宜的預(yù)拱度，而預(yù)拱度的設(shè)置是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)且十分復(fù)雜的工作，因此必須結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行，使設(shè)置的預(yù)拱度發(fā)揮出應(yīng)有的作用效果。

1 工程概況

某橋梁工程從西到東從既有橋梁下部穿過(guò)后與正處建設(shè)狀態(tài)的道路平交，其設(shè)計(jì)范圍內(nèi)存在的道路的總長(zhǎng)約3.12km，起訖樁號(hào)K5+669.931—K8+785，設(shè)計(jì)于K7+140 進(jìn)行橋梁工程新建，該橋梁的長(zhǎng)度為65m，共3 跨，跨徑組合為20m+25m+20m，上部結(jié)構(gòu)形式為上承式飛鳥(niǎo)拱。在此橋梁建設(shè)期間，因支架節(jié)點(diǎn)有良好可靠性，因此可在碗扣式支架基礎(chǔ)上配以扣件式支架，以確保橋梁形成良好曲線(xiàn)。根據(jù)橋梁具體情況，選擇碗扣式支架完成支架和模板搭設(shè)、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑的同步施工。

2 橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)拱度及其設(shè)置必要性

大部分橋梁都由上、下兩部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成，上部結(jié)構(gòu)由于會(huì)受到諸多因素的限制及影響，因此難免產(chǎn)生一定下?lián)献冃维F(xiàn)象，影響因素主要包括以下幾點(diǎn)：①由于支架在施工中會(huì)承受很大施工荷載，因此可能產(chǎn)生一定彈性變形；②對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，因混凝土成型后可能出現(xiàn)收縮徐變，因此會(huì)產(chǎn)生下?lián)系默F(xiàn)象；③由于受到桿件接頭擠壓作用與機(jī)具設(shè)備卸落過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮，可能出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象；④支架基礎(chǔ)受到荷載作用后產(chǎn)生沉降；⑤對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉后出現(xiàn)損失，導(dǎo)致橋梁因預(yù)應(yīng)力發(fā)生變化而下?lián)稀?/p>

在橋梁正式通車(chē)運(yùn)行后，由于交通量不斷增加，且無(wú)法避免會(huì)有一些超載車(chē)輛，加之上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的老化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下?lián)现鸩皆龃蟆ａ槍?duì)這種情況，橋梁工程的施工方應(yīng)在作業(yè)中充分考慮以上各項(xiàng)影響因素，然后根據(jù)要求設(shè)置適當(dāng)?shù)念A(yù)拱度，以確保橋梁的線(xiàn)性達(dá)到要求，使橋梁的通車(chē)運(yùn)行始終保持穩(wěn)定與安全[1]。

橋梁建設(shè)中，因混凝土結(jié)構(gòu)自身模量和理論值必然存在一定偏差，若理論和真實(shí)的重量存在明顯差異，且在收縮徐變上也不盡相同，則會(huì)使?jié)仓瓿傻慕Y(jié)構(gòu)在線(xiàn)性及特性方面出現(xiàn)顯著的變化，會(huì)給結(jié)構(gòu)后續(xù)施工及使用造成影響，需要引起相關(guān)人員的高度重視。

3 預(yù)拱度施工設(shè)置

3.1 支架預(yù)壓

將支架搭設(shè)完畢后，需在混凝土箱梁施工開(kāi)始前對(duì)支架實(shí)施預(yù)壓，預(yù)壓荷載按箱梁自身重量1.2 倍控制，檢查確定支架具有的承載能力，并減少或徹底消除支架非彈性變形以及地基沉降。壓重材料以砂袋為主，也可使用鋼材，根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)形式確定砂袋的數(shù)量。在支架自身非彈性變形完全消除且壓縮達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，對(duì)彈性變形量進(jìn)行實(shí)測(cè)，此時(shí)即可完成預(yù)壓。將箱梁上的砂袋撤除之后，對(duì)支架進(jìn)行施工預(yù)留拱度的設(shè)置，并對(duì)其底部模板的高程予以適當(dāng)調(diào)整，即可開(kāi)始箱梁結(jié)構(gòu)的施工。

3.2 明確預(yù)拱度分類(lèi)

預(yù)拱度可分為施工與成橋預(yù)拱度兩種，其中，施工預(yù)拱度的作用在于消除施工時(shí)由于材料理論性能與真實(shí)情況不同以及混凝土成型時(shí)發(fā)生的收縮徐變，給結(jié)構(gòu)線(xiàn)性造成不利影響。對(duì)施工預(yù)拱度進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮各類(lèi)材料的技術(shù)性能試驗(yàn)結(jié)果，明確施工時(shí)結(jié)構(gòu)受到的荷載作用程度與預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中選定的預(yù)應(yīng)力大小，以保證施工預(yù)拱度達(dá)到要求，發(fā)揮出應(yīng)有的作用效果；而設(shè)置成橋預(yù)拱度的作用是消除橋梁進(jìn)入運(yùn)營(yíng)狀態(tài)后由于行車(chē)荷載作用與預(yù)應(yīng)力損失等原因造成的下?lián)?，在設(shè)置過(guò)程中需充分考慮當(dāng)?shù)亟煌顩r及橋梁設(shè)計(jì)文件，明確大致的通車(chē)流量，結(jié)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算確定橋梁的恒載及活載，此外，還需對(duì)所有不利工況進(jìn)行綜合考慮，以從根本上保證該預(yù)拱度確定及設(shè)置的合理性，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用及效果[2]。

3.3 預(yù)拱度設(shè)置可能出現(xiàn)的問(wèn)題

對(duì)橋面進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置的過(guò)程中，應(yīng)先對(duì)需要施加的具體預(yù)拱度大小予以計(jì)算確定，而在具體的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，由于未能充分考慮實(shí)際工況或受到氣候條件因素的影響可能會(huì)使預(yù)拱度計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，此外，如果在預(yù)拱度的設(shè)置過(guò)程中對(duì)安全及組合系數(shù)等的取值過(guò)大，將導(dǎo)致預(yù)拱度設(shè)置不合理，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致成橋后產(chǎn)生反拱，對(duì)成橋線(xiàn)性造成極大的影響；一般而言，橋梁施工中使用的材料，其性質(zhì)很難完全達(dá)到一致。其原因?yàn)椋翰牧闲阅芎皖A(yù)拱度設(shè)置過(guò)程中考慮的性能有差異，如彈性模量、強(qiáng)度與重量等，當(dāng)這一差異足夠大時(shí)，會(huì)對(duì)預(yù)拱度的選定造成影響，進(jìn)而使預(yù)拱度的設(shè)置無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果[3]。

3.4 預(yù)拱度的主要影響因素

預(yù)拱度也會(huì)受到一些因素的影響，主要包括：①臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的具體拆除順序。橋梁施工時(shí)，臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的拆除順序可分為先拆與后拆，其中，先拆是指先利用臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)對(duì)橋面梁予以拼裝，然后方可對(duì)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除；而后拆是指施工中先對(duì)處在正彎矩區(qū)內(nèi)的橋面板實(shí)施澆筑，然后對(duì)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除，最后澆筑負(fù)彎矩部分的橋面板。將臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)拆除之后，跨中恒載撓度將明顯減小，給預(yù)拱度的確定及設(shè)置造成影響；②混凝土硬化時(shí)的收縮徐變，其最直觀(guān)的表現(xiàn)為使跨中產(chǎn)生一定結(jié)構(gòu)下?lián)?，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的邊跨出現(xiàn)上拱。由于不同橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在差異，因此因收縮徐變?cè)斐傻南聯(lián)希鋼隙确较蛲瑯哟嬖诤艽蟛町??；诖?，在綜合考慮這一影響因素的過(guò)程中，首先要選擇適宜的受力模型，當(dāng)橋梁處在豎曲線(xiàn)時(shí)，還需要對(duì)收縮徐變現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的理論值進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，確保施工完成后的橋梁，其整體線(xiàn)性和所處的豎曲線(xiàn)保持一致；③地基沉降，現(xiàn)在很多橋梁工程都采用較大跨度，導(dǎo)致恒載在橋梁總荷載中占據(jù)很大比重，在這種情況下，應(yīng)充分考慮地基可能發(fā)生的沉降及其給預(yù)拱度確定與設(shè)置造成的不利影響。在主體結(jié)構(gòu)支架施工完成后，需對(duì)模板的實(shí)際標(biāo)高予以適當(dāng)調(diào)整。如果在實(shí)際情況中沒(méi)有充分考慮這一影響因素，將有可能使模板所處標(biāo)高產(chǎn)生問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致成橋后的整體線(xiàn)性無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求[4]。

3.5 預(yù)拱度確定

預(yù)拱度確定方面，目前主要有以下兩種方法，即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)曲線(xiàn)通過(guò)分析確定和采用公式通過(guò)計(jì)算確定。在這兩種方法中，后者更加簡(jiǎn)便，但如果計(jì)算值和真實(shí)情況不相符，則要在后續(xù)進(jìn)行必要的調(diào)整，因此實(shí)際情況中前者應(yīng)用相對(duì)較多。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本次的研究對(duì)象，即上承式拱橋，其預(yù)拱度一般控制在橋梁跨徑的1/2000～1/1000 以?xún)?nèi)。在明確了取值范圍后，還需要針對(duì)不同跨徑確定或分配預(yù)拱度。若根據(jù)二次拋物線(xiàn)來(lái)確定或分配不同跨徑的預(yù)拱度，則得到的結(jié)果大多與簡(jiǎn)直梁相近，并不適用于本次研究的橋梁。為此，根據(jù)余弦曲線(xiàn)對(duì)該橋梁各跨徑的預(yù)拱度進(jìn)行確定與分配[5]?；趯?shí)際的施工條件，通常在中跨合龍之前通過(guò)梁體壓重確保墩頂在進(jìn)行合龍以前為邊跨施加適當(dāng)?shù)钠屏?。采用上述方法進(jìn)行預(yù)拱度的確定及分配時(shí)，可采用以下公式通過(guò)計(jì)算得出具體的預(yù)拱度數(shù)值，但需要注意的是，這一預(yù)拱度還需要在施工中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：

式（1）中：y為余弦曲線(xiàn)；L為中跨跨徑（m）；fcs為中跨預(yù)拱度（cm）；x為預(yù)應(yīng)力上拱度（cm）。

3.6 預(yù)拱度設(shè)置及要點(diǎn)

在預(yù)拱度施工設(shè)置過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾方面要點(diǎn)：

（1）首先要保證混凝土工程的施工質(zhì)量，做好以下質(zhì)量控制工作：使用由正規(guī)廠(chǎng)家提供的材料，并在材料進(jìn)場(chǎng)前做好試驗(yàn)檢測(cè)，使進(jìn)場(chǎng)的所有材料的性能都能達(dá)到要求；采用試驗(yàn)的方法明確混凝土的配合比；保證混凝土工程施工時(shí)使用的機(jī)具設(shè)備達(dá)到預(yù)期精度要求，并在開(kāi)工前做好必要的檢修維護(hù)；整個(gè)混凝土工程施工過(guò)程都必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求進(jìn)行。

（2）明確具體的施工標(biāo)高。在橋梁工程建設(shè)中，線(xiàn)形控制是一項(xiàng)重要任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)形的有效控制，需在計(jì)算確定預(yù)拱度數(shù)值后，明確具體的施工標(biāo)高。因受到施工荷載及溫差等因素的限制，一般要對(duì)施工標(biāo)高進(jìn)行多次調(diào)整，以選定最佳的標(biāo)高[6]。

（3）對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置時(shí)，需重點(diǎn)對(duì)支架預(yù)壓予以嚴(yán)格控制。支架預(yù)壓開(kāi)始前，應(yīng)先通過(guò)有限元分析模擬施工撓度，包括混凝土澆筑施工過(guò)程中的理論撓度、模板拆除過(guò)程中的理論撓度、結(jié)構(gòu)二期恒載以及混凝土收縮徐變過(guò)程中的理論撓度。此外，如果橋梁結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力筋，則還要對(duì)張拉時(shí)的撓度進(jìn)行計(jì)算，以此為基礎(chǔ)采用式（1）對(duì)施工時(shí)的支架及模板予以調(diào)整。

（4）對(duì)于預(yù)制T梁橋，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了使梁體強(qiáng)度及剛度足以承受活、恒載帶來(lái)的彎矩，通常會(huì)設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，以預(yù)應(yīng)力抵消正彎矩。在這種情況下，為了對(duì)梁體張拉過(guò)程中出現(xiàn)的向上反拱予以控制，通常需在底模進(jìn)行下拱度設(shè)置，以抵消反拱，這一下拱度就是預(yù)拱度。對(duì)預(yù)拱度的設(shè)置是否合理，決定了橋梁整體外觀(guān)與之后各項(xiàng)工作的質(zhì)量。若預(yù)拱度設(shè)置不合理，如設(shè)置過(guò)大時(shí)，為使橋面鋪裝標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需增加跨中鋪裝厚度，會(huì)增加鋪裝工程混凝土用量，不僅減少了承載儲(chǔ)備，還會(huì)造成一定程度的資源浪費(fèi)；而如果設(shè)置過(guò)小，則由于受到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高因素限制，跨中鋪裝實(shí)際厚度將難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而給橋面結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命均造成一定的不利影響。在設(shè)置預(yù)拱度時(shí)，除了要考慮梁底，還應(yīng)注意梁頂，若梁頂未設(shè)置預(yù)拱度，僅在梁底設(shè)置，則將梁片澆筑結(jié)束后會(huì)導(dǎo)致梁底變凹，此時(shí)在預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后，因受到預(yù)應(yīng)力筋約束作用，向上的拱度雖然能抵消梁底部凹拱，但梁頂會(huì)產(chǎn)生一定凸拱，此時(shí)設(shè)置預(yù)拱度將失去意義。因此，在實(shí)際工作中除了要考慮梁底設(shè)置合適的預(yù)拱度，還要對(duì)梁頂引起足夠的重視[7]。

（5）除臺(tái)座預(yù)拱度以外，以下因素也會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)T梁造成不容忽視的影響：當(dāng)波紋管的安裝位置不準(zhǔn)確時(shí)，可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力束的整體線(xiàn)形和設(shè)計(jì)要求不相符，導(dǎo)致管道產(chǎn)生很大的摩阻力，對(duì)后續(xù)預(yù)應(yīng)力的施加造成影響，使具體的施加位置和設(shè)計(jì)要求不相符，會(huì)給預(yù)制梁拱度造成較大影響，最終使橋梁整體質(zhì)量受到影響。因此，波紋管位置應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)提出的要求選定。此外，在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，還需要對(duì)振搗棒的具體插入位置和深度進(jìn)行嚴(yán)格控制，目的是防止振動(dòng)棒對(duì)安裝完成的波紋管造成破壞或使波紋管發(fā)生較大位移。除波紋管設(shè)置位置外，張拉與壓漿也會(huì)對(duì)預(yù)制T梁造成很大影響。其中，在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中需根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)張拉力予以嚴(yán)格控制，如果張拉力過(guò)大，則會(huì)使梁體產(chǎn)生開(kāi)裂，雖然開(kāi)裂并不嚴(yán)重，但仍會(huì)影響梁體外觀(guān)及質(zhì)量，一旦開(kāi)裂繼續(xù)發(fā)展，將使結(jié)構(gòu)中的鋼絞線(xiàn)繃斷，引發(fā)安全事故；而如果張拉力太小，則梁體拱度將難以達(dá)到要求，對(duì)梁體正常承載造成影響，影響橋梁的整體質(zhì)量。在壓漿過(guò)程中，應(yīng)做到及時(shí)到位，避免由于壓漿不及時(shí)造成預(yù)應(yīng)力損失，并使梁體拱度充足，適應(yīng)設(shè)計(jì)要求[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為橋梁主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拱度的設(shè)置過(guò)程中，需充分考慮很多因素，并避免設(shè)置時(shí)的偏差?；诖?，應(yīng)進(jìn)行綜合分析，并在必要的情況下對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。另外，還應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)質(zhì)量控制，根據(jù)工程實(shí)際情況，確保預(yù)拱度的設(shè)置符合施工要求，保證橋梁線(xiàn)形。