摘要：本文依托淄河主線橋工程對跨越陡峭山谷條件下的高墩連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進(jìn)行研究，介紹了高墩連續(xù)梁橋的施工工藝以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法，并采用有限元軟件Midas civil對淄河主線橋第五聯(lián)左幅進(jìn)行建模仿真?；谟邢拊Ｐ团c計(jì)算結(jié)果對此高墩連續(xù)梁橋各主要組成部分進(jìn)行應(yīng)力分布狀態(tài)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析研究，通過有限元仿真計(jì)算和理論分析，得出成橋狀態(tài)下高墩連續(xù)梁各部分處于最不利工況組合下的應(yīng)力、位移與最大應(yīng)力所在位置。

關(guān)鍵詞：高墩；連續(xù)梁橋；施工工藝；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；有限元

中圖分類號：U445.57""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）S1?0125?05

0 引言

隨著我們國家近些年來公路與橋梁建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高速公路網(wǎng)也日益完善，在山區(qū)建造的公路橋梁工程也陸續(xù)增多，為匹配山區(qū)橋梁建設(shè)，一些跨越山區(qū)障礙物如河流、湖泊、峽谷的高墩橋梁逐漸被廣泛地采用。公路交通建設(shè)從平原地區(qū)延伸到山區(qū)。因?yàn)楦呱降貐^(qū)深谷陡坡、樹木叢生，并且地形、地貌和地質(zhì)條件十分的復(fù)雜，致使工程的規(guī)模和難度增大。由于受到地形等條件的影響作用，山區(qū)的公路橋梁建設(shè)往往需要跨越峽谷、湖泊、河流等障礙物。因此，具有大跨徑與高橋墩特點(diǎn)橋梁工程的建設(shè)正在逐漸增多。高橋墩大多采用的形式是實(shí)體板式、空心薄壁和格構(gòu)式等結(jié)構(gòu)形式，這些結(jié)構(gòu)形式受力性能較為復(fù)雜，并具有高、大、柔等顯著的特點(diǎn)，對設(shè)計(jì)方面的要求較高，且實(shí)際施工難度也較大。

隨著近年來我國橋梁建設(shè)技術(shù)迅速地發(fā)展，關(guān)于此類大跨徑高墩橋梁建設(shè)的技術(shù)難關(guān)也逐漸地被克服。由于國家四萬億計(jì)劃的推出以及實(shí)施，加快了公路、鐵路等重大基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)程，在此背景下，一批具有先進(jìn)技術(shù)水平的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋陸續(xù)完工。而西部地區(qū)高速公路建設(shè)借此計(jì)劃迅速進(jìn)行擴(kuò)展。西部地形多為丘陵、山地，在此條件之下修建的橋梁，往往要采用高橋墩的設(shè)計(jì)，現(xiàn)今我國超過百米高的橋梁也已經(jīng)屢見不鮮了。山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋也開始向大跨徑、高橋墩以及薄壁的方向進(jìn)行發(fā)展，這樣可以減少橋墩順橋向的抗推剛度。然而，大跨徑、高橋墩使橋梁的穩(wěn)定問題仍然十分突出，影響整個(gè)橋梁的設(shè)計(jì)與施工。為了對大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的施工穩(wěn)定和安全的保證，對其施工全過程以及運(yùn)行階段進(jìn)行穩(wěn)定性研究就顯得尤為重要。

1 工程概況

本文依托工程為主跨874m的淄河主線橋，該橋?yàn)楦叨者B續(xù)梁橋，地處山東省中南部，路線基本呈南北走向，選線范圍涉及淄博、臨沂兩市。橋梁上部構(gòu)造采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，下部構(gòu)造采用柱式墩、樁基礎(chǔ)。項(xiàng)目所在地地形復(fù)雜，有山嶺重丘區(qū)、低山丘陵區(qū)，沿線溝谷縱橫，高低起伏變化較大，地形條件復(fù)雜。地貌單元種類較多，微地貌十分發(fā)育。全線的地貌單元有低山、丘陵、山前沖洪積平原、河床階地、河漫灘等，北部為微丘區(qū)，中部、南部為山嶺重丘區(qū)。

2 高墩連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 墩柱施工工藝

（１）墩柱鋼筋籠的制作和安裝

鋼筋籠統(tǒng)一由鋼筋加工場內(nèi)集中加工后轉(zhuǎn)運(yùn)至場內(nèi)各樁位。鋼筋籠加工采用滾焊機(jī)進(jìn)行，具有機(jī)械化作業(yè)、主筋與纏繞筋的間距均勻、鋼筋籠直徑一致的特點(diǎn)。

鋼筋籠加工具體工藝流程如下：

主筋上料→盤筋上料→主筋穿絲并加緊→盤筋穿絲并纏繞固定→焊接成型→鋼筋籠與旋轉(zhuǎn)盤分離→卸籠，降下液壓支撐→移動(dòng)盤復(fù)位、準(zhǔn)備下一個(gè)循環(huán)→加內(nèi)箍筋

（２）接樁施工

清理完樁頭后，將鋼筋籠運(yùn)至現(xiàn)場，墩柱鋼筋籠人工配合吊車采用“三點(diǎn)起吊法”將墩柱鋼筋籠安裝到位，墩柱鋼筋籠與樁基鋼筋采用上、中、下三段單面搭接焊，焊接長度不小于3×10d，焊縫要求飽滿無虛渣，質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在接樁處安裝接樁模板，并進(jìn)行混凝土的澆筑，澆筑完畢后，其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行回填。

（３）模板安裝

在模板支立前需認(rèn)真清洗干凈，并在表面涂刷脫模劑，以保證拆模順利并且不破壞混凝土外觀。為防止模板接縫漏漿，在接縫處粘貼雙面膠帶。模板支好后，組織人員對模板進(jìn)行自檢，并做好記錄。

（４）復(fù)測三心

利用十字交叉法確定墩柱中心、模板中心、鋼筋籠中心的位置，并使用鉛錘檢測墩柱中心、模板中心、鋼筋籠中心是否在同一條垂線上，若不在則需用全站儀進(jìn)行糾偏，找到偏離原因并進(jìn)行調(diào)整。直至三個(gè)中心全都位于一條垂線，方可進(jìn)行下一道工序。

（５）混凝土澆筑施工

混凝土施工前先在墩柱內(nèi)進(jìn)行灑水濕潤，但不得使模板內(nèi)有積水，以保證新舊混凝土間能有效地連接。用汽車起重機(jī)吊料斗方式將混凝土吊至墩柱頂端，使用串筒下料。澆筑混凝土之前，檢查混凝土的均勻性和坍落度?；炷翝仓^程中安排試驗(yàn)人員制作試塊，除制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件用于評定混凝土強(qiáng)度外，還需制作同期養(yǎng)護(hù)試件，與墩柱進(jìn)行同條件養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)人員將混凝土試塊試驗(yàn)成果資料整理歸檔，為后續(xù)工序施工提供強(qiáng)度依據(jù)。

在澆筑混凝土?xí)r，傾落高度不大于2m，分層澆筑，每層澆筑厚度控制在30cm內(nèi)。實(shí)際澆筑高度比設(shè)計(jì)高度高5cm。如圖1所示，隨著混凝土的澆筑串筒不斷升高直至澆筑完成?；炷磷詳嚢铏C(jī)卸出后，在運(yùn)輸過程中，混凝土運(yùn)輸車要按適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)拌筒防止混凝土離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產(chǎn)生初凝等現(xiàn)象。

（６）模板拆除與混凝土養(yǎng)護(hù)

當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí)，方可拆非承重模板；通過試驗(yàn)確定新澆筑的高標(biāo)號混凝土強(qiáng)度達(dá)2.5MPa以上所需時(shí)間，從而確定拆模時(shí)間。氣溫較低或冬季施工時(shí)，拆模時(shí)間須適當(dāng)延長。拆模時(shí)，先拆芯模，后拆外模，內(nèi)模采用汽車吊配合卷揚(yáng)機(jī)的方式整體拖拉出箱，外模則通過汽車吊分節(jié)拆除，減少勞動(dòng)用工和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。拆除過程中須注意保護(hù)成品，嚴(yán)禁亂撬亂砸。對于混凝土養(yǎng)護(hù)，夏季養(yǎng)護(hù)采用噴淋養(yǎng)護(hù)方法。冬季采用蒸汽養(yǎng)生，蒸汽養(yǎng)生采用專門加工的養(yǎng)護(hù)棚，其上覆蓋防水篷布，混凝土灌注完畢后應(yīng)立即蓋好養(yǎng)護(hù)棚，用鍋爐或蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽將蒸汽輸送管接入養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)。

2.2 預(yù)制箱梁施工工藝

預(yù)制箱梁施工工藝主要有鋼筋骨架的制作與安裝、模板工程、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工、預(yù)應(yīng)力張拉施工、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿。具體施工工藝流程如圖2所示。

2.3 蓋梁施工控制

根據(jù)施工現(xiàn)場條件及蓋梁結(jié)構(gòu)形式，蓋梁均采用滿堂支架現(xiàn)澆方法施工，蓋梁模板采用定型組合鋼模板。模板采用支撐及對拉螺栓進(jìn)行加固，并采取覆膜技術(shù)防銹措施，保證其不施工的質(zhì)量。

（１）鋼筋工程

梁體骨架鋼筋底模鋪設(shè)安裝好后進(jìn)行綁扎，鋼筋保護(hù)層用墊塊進(jìn)行控制。骨架筋綁扎成型后進(jìn)行波紋管安裝就位，波紋管必須按設(shè)計(jì)坐標(biāo)準(zhǔn)確就位，固定筋與梁體骨架筋點(diǎn)焊牢固。波紋管安裝完畢，端部螺旋筋、網(wǎng)片筋、錨下墊板要依次進(jìn)行安裝就位。蓋梁波紋管曲線頂部埋設(shè)塑料管排氣孔，塑料管與波紋管接通，并用鋼筋與梁體骨架筋固定。梁頂錨栓孔也必須按設(shè)計(jì)位置安裝就位。各項(xiàng)工作完成后對骨架筋、波紋管的規(guī)格數(shù)量和位置走向、螺旋筋和錨下墊板的規(guī)格與型號及就位位置、其他埋件等都要逐項(xiàng)認(rèn)真進(jìn)行檢查，確定無誤后再進(jìn)行側(cè)模和端模合模支搭。

（２）混凝土工程

鋼筋、模板及支架系統(tǒng)檢驗(yàn)合格后，即可進(jìn)行梁體的混凝土澆筑。為保證混凝土外觀質(zhì)量，在模板內(nèi)側(cè)涂刷特制脫模劑，要涂刷均勻，保證效果。蓋梁混凝土用輸送泵由兩端向中部進(jìn)行澆筑?？v向灌注行進(jìn)步距為5m左右；豎向按300mm厚分層進(jìn)行，振搗采用插入式振搗器（50mm）振搗密實(shí)。振搗要求：插入點(diǎn)的間距500mm～700mm，和模板保持50～100mm的距離，振搗上層混凝土?xí)r插入下層混凝土50～100mm。插入式振搗棒每個(gè)點(diǎn)位的振搗時(shí)間控制在20s左右，不可振搗時(shí)間過長，也不可漏振。振搗至混凝土表面出現(xiàn)薄層水泥漿和表面不再下沉，目測冒出少量氣泡時(shí)表明混凝土已振搗密實(shí)。混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，保證其外觀質(zhì)量。蓋梁頂部用木抹子拍實(shí)搓平，鐵抹子抹光。混凝土澆筑中，要對梁體中波紋管及其他埋件認(rèn)真進(jìn)行保護(hù)，波紋管事先采取控制上浮措施，確保其就位準(zhǔn)確無位移，排氣管不致被堵塞、破壞。墩柱頂部接茬處要按前述方法進(jìn)行接茬處理。蓋梁澆筑后依據(jù)當(dāng)時(shí)天氣情況，采取適當(dāng)措施進(jìn)行養(yǎng)生。為保證蓋梁外觀的視覺效果，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的85%后，再進(jìn)行側(cè)模的拆除。

2.4 支座安裝注意事項(xiàng)

（１）核對包裝與產(chǎn)品標(biāo)牌（承載力、規(guī)格、尺寸、型號和位移量）是否相符，檢查臨時(shí)連接及標(biāo)尺指針是否完好，檢查組裝質(zhì)量是否符合產(chǎn)品使用說明書要求，按圖紙要求確定各個(gè)支座的安裝位置。

（２）對預(yù)留錨栓孔位置、直徑、深度、垂直度等進(jìn)行復(fù)核，預(yù)留孔深度和直徑必須大于支座套筒或錨栓的預(yù)埋長度和直徑，一般直徑和深度均大于20mm為宜，預(yù)留錨栓孔中心及對角線位置偏差不得超過100mm，并將雜物清理干凈。

（３）支座就位部分的墊石表面進(jìn)行鑿毛處理，并用水將支承墊石表面浸濕。

（４）對上鋼盆的連接鋼板進(jìn)行清理，確保連接鋼板與上鋼盆能緊密連接。

（５）連接鋼板與支座上鋼盆連接時(shí)，注意一定要使用防松動(dòng)彈簧墊圈，將支座安裝在梁底后將連接螺栓或螺母擰緊。

3 高墩連續(xù)梁橋有限元分析

3.1 有限元模型的建立

項(xiàng)目使用Midas civil對淄河主線橋第五聯(lián)左幅進(jìn)行有限元分析，為了使有限元模型能夠較準(zhǔn)確地反映真實(shí)的橋梁結(jié)構(gòu)狀況，嚴(yán)格對結(jié)構(gòu)各參數(shù)進(jìn)行選取并確定，其中主要的設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

在使用有限元軟件Midas civil進(jìn)行建模時(shí)，首先定義結(jié)構(gòu)的材料和截面，并以此建立出結(jié)構(gòu)的原始模型。工況中的二期恒載一般采用近似的方法進(jìn)行添加，將主梁的橋面鋪裝（10cm厚的瀝青混凝土與10cm厚的C50混凝土和橋面防水）、集中作用下橫隔板的重量、橫向不等分布的鋪裝層重量、橋兩側(cè)作用的人行道等附屬設(shè)施進(jìn)行綜合考慮并計(jì)算之后，決定將二期恒載取＝14kN/m。

使用Midas civil建立淄河主線橋第五聯(lián)左幅有限元模型，共包含756個(gè)單元、565個(gè)節(jié)點(diǎn)。全橋共離散為5個(gè)結(jié)構(gòu)組，3個(gè)邊界組，7個(gè)荷載組。成橋狀態(tài)Midas civil有限元模型如圖3所示。

3.2 主梁計(jì)算結(jié)果

（１）正截面抗彎承載力

計(jì)算得到彎矩內(nèi)力結(jié)果如圖4所示，最不利位置的最大內(nèi)力值為：中間主梁跨中正彎矩達(dá)到最大，其值為1"554kN/m。

（２）斜截面抗剪承載力

計(jì)算得到剪力內(nèi)力結(jié)果如圖5所示。其中，中間主梁支座處剪力最大值為1"383kN。

（３）主梁應(yīng)力

計(jì)算得到主梁應(yīng)力結(jié)果如圖6所示。其中，主梁壓應(yīng)力最大值為3.69MPa，拉應(yīng)力最大值為4.98MPa。

（４）車輛荷載作用下豎向位移

由圖7和圖8可以看出，此主梁在豎向方向的位移為往上最大位移是1.63mm，而往下的位移稍微較大，有18.8mm。通過這些數(shù)據(jù)可得出該橋在運(yùn)行時(shí)期內(nèi)，在車輛荷載的作用下主梁產(chǎn)生的位移變化并不是很大，具體數(shù)值小于規(guī)范的限值要求，可以提高行車舒適性。

3.3 橋墩計(jì)算結(jié)果

（１）橋墩應(yīng)力

計(jì)算得到橋墩應(yīng)力結(jié)果如圖9所示。橋墩最大壓應(yīng)力為0.87MPa。

（２）橋墩位移

由圖10～圖12可知，橋墩X方向最大位移為0.98mm，Y方向最大位移為0.63mm，Z方向最大位移為0.57mm。

4 結(jié)語

本文依托臨臨高速淄河主線橋工程，對跨越陡峭山谷條件下的高墩連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進(jìn)行了分析，介紹了高墩連續(xù)梁橋的施工工藝以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法。并采用有限元軟件Midas civil仿真模擬，相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)可直接應(yīng)用高速公路山谷高墩橋梁結(jié)構(gòu)施工工程，并可為后續(xù)相關(guān)工程項(xiàng)目建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。在高墩橋梁建設(shè)中為提高高墩結(jié)構(gòu)的安全及可靠度，優(yōu)化施工工藝，節(jié)約工程建設(shè)費(fèi)用，具有重大工程意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

1. 李文斌. 高墩大跨度連續(xù)梁0號塊支撐技術(shù)研究[J]. 價(jià)值工程， 2023， 42（10）： 69?71.
2. 許倩. 基于高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的懸臂合龍技術(shù)[J]. 交通世界， 2022（24）： 48?5058.
3. 李勇磊. 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制及其關(guān)鍵問題研究[D]. 蘭州交通大學(xué)， 2021.
4. 王冬雪. 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控技術(shù)研究[D]. 石家莊鐵道大學(xué)， 2020.
5. 景藍(lán). 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工期可靠性研究[D]. 鄭州大學(xué)， 2020.
6. 張勇. 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋幾何非線性分析[D]. 成都： 西南交通大學(xué)， 2008.