傅鑫

摘要 現(xiàn)代大橋工程建設(shè)中，連續(xù)剛構(gòu)橋常使用墩梁固結(jié)體系。此類型大橋具備跨越能力強(qiáng)、施工難度低且成本較低的優(yōu)勢(shì)，可以滿足大跨徑需求如江河、峽谷或現(xiàn)有道路的需要。連續(xù)剛構(gòu)橋采用墩梁固結(jié)體系是現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中常用的技術(shù)，該結(jié)構(gòu)的橋梁具有跨越能力大、施工難度相對(duì)較小、造價(jià)低的特點(diǎn)，可以滿足跨江河、跨峽谷或跨現(xiàn)有道路的大跨徑需求。文章以某互通工程A匝道橋連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂掛籃施工為例，從施工控制影響因素入手，通過支撐體系受力驗(yàn)算，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁掛籃施工質(zhì)量控制進(jìn)行分析，以期為我國(guó)連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工質(zhì)量控制提供一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 連續(xù)剛構(gòu)；懸臂掛籃；預(yù)應(yīng)力；施工質(zhì)量

中圖分類號(hào) U448.23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）24-0075-04

0 引言

橋梁是我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)體系當(dāng)中非常重要的組成部分，其對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的完整性以及效率性存在重要的影響。為不斷完善交通網(wǎng)絡(luò)體系，滿足現(xiàn)代交通需求，大型橋梁的數(shù)量不斷增加。連續(xù)剛構(gòu)橋相對(duì)于其他橋梁結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)更加牢固穩(wěn)定，因?yàn)楦鱾€(gè)梁體之間互相連接，橋梁整體結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固，能夠承受更大的荷載；跨度也更大，能夠極大地減少橋墩數(shù)量和建設(shè)成本。因此連續(xù)剛構(gòu)橋梁隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，更廣泛地應(yīng)用于橋梁建設(shè)中。該文所屬案例工程，即對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制為研究對(duì)象，對(duì)該種類型工程如何實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量保障進(jìn)行了系統(tǒng)分析[1]。

1 工程概況

該項(xiàng)目為位于廣州市一條高速公路的互通工程，其包含A匝道橋的連續(xù)剛構(gòu)施工。此座匝道橋從起始樁號(hào)AK0+265.776開始計(jì)算，終止樁號(hào)AK1+470.544，總長(zhǎng)度達(dá)1 204.768 m，上部44個(gè)孔洞，共十四聯(lián)。第十聯(lián)為連續(xù)剛構(gòu)箱梁，墩號(hào)為30～34#共4孔，孔徑組合4 000 cm+2×6 500 cm+4 000 cm，分別跨越某互通F匝道、北二環(huán)高速主線、某互通C匝道。

第十聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)箱梁平面位置：30～32#墩110 m位于R=160 m圓曲線上，剩余100 m位于緩和曲線上。箱梁豎向位置：全聯(lián)位于?3.5%下坡段，30～31#墩第31孔位于R=3 500 m凸曲線上，靠近34#墩36.227 m位于R=2 500 m凹曲線上。

2 結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

連續(xù)剛構(gòu)橋由于橋墩和梁的固結(jié)作用，形成了擺動(dòng)體承重系統(tǒng)，因此在高墩大跨徑橋上是合適的。既節(jié)省了支座，又在水平荷載的作用下，改善了結(jié)構(gòu)的受力性能。順橋的抗推剛度較小，因此可以有效降低溫度、混凝土收縮徐變和地震影響，而順橋的抗彎剛度和橫橋的抗扭剛度較大，可以滿足特大型跨徑橋的受力要求。在施工技術(shù)上，多采用懸臂施工法，能保證整個(gè)施工過程中主梁在墩頂處僅承受負(fù)彎矩，不需經(jīng)受較為復(fù)雜的體系轉(zhuǎn)換過程，能方便滿足截面的施工要求。同時(shí)也不需要設(shè)置臨時(shí)支架，施工比較簡(jiǎn)單，受力比較清楚。墩頂采用張拉負(fù)彎矩鋼筋的現(xiàn)澆混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系，可對(duì)曲線橋梁的內(nèi)外弧長(zhǎng)差進(jìn)行較好的調(diào)整，適應(yīng)彎曲和傾斜的橋梁，施工快速方便。

3 施工控制影響因素

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)及0～1#塊施工控制

以該案為例，第十聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)31～33#三座主墩墩頂固結(jié)，30#、34#為過渡墩，為雙變截面花瓶式墩身?？v斷面各段塊情況見表1。梁高為變截面，箱梁根部梁高4 m，跨中梁高2 m，箱梁梁高從跨中至主墩中心1.25 m處按二次拋物線變化。底板上緣拋物線變化方程式Y(jié)=0.30?0.001 638 4X2，底板下緣拋物線變化方程式Y(jié)=?0.002 048X2。斷面尺寸如圖1所示。

連續(xù)箱梁0～1#塊采用的是墩旁搭設(shè)鋼管支架法現(xiàn)澆施工，每個(gè)主墩均需布置，主橋墩旁支架共需設(shè)置3套。2～7#塊段采用掛籃懸澆法施工，箱梁現(xiàn)澆掛籃共需布置6套。連續(xù)箱梁邊跨現(xiàn)澆塊采用搭設(shè)鋼管支架法現(xiàn)澆施工，支架共需設(shè)置2套。主橋上部箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工工藝，具體施工順序?yàn)椋褐Ъ軡仓淞?～1#塊混凝土→掛籃懸臂澆筑2～7#塊混凝土→邊跨現(xiàn)澆段施工（可與箱梁7#塊懸臂施工同時(shí)進(jìn)行）→邊跨合龍→中跨合龍→解除臨時(shí)支撐支架→施工橋面系[2]。

0#塊施工質(zhì)量控制需要注意：

（1）在墩頂0#塊體積較大的情況下，為避免混凝土內(nèi)部水化熱過高產(chǎn)生裂縫等病害，可以選擇分層澆筑，在該案中選擇了二次澆筑，可以有效避免產(chǎn)生大體積混凝土澆筑的病害。施工過程中，由于0#塊的預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋緊密相連，必須保證其定位精確無誤。同時(shí)，也需要注意混凝土的振搗質(zhì)量，以確?；炷潦┕さ母咂焚|(zhì)。

（2）模板安裝放樣工作要及時(shí)準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)檢查底板標(biāo)高及平整度。

（3）使用鋼筋之前，務(wù)必徹底清除掉外表的油污、漆層和銹跡等。

（4）預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量管理中，孔道施工的優(yōu)劣會(huì)影響到預(yù)應(yīng)力張拉的效果。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際測(cè)定的彈性模量和截面積來調(diào)整計(jì)算出的引伸量。

引伸量修正公式為

式中，E′A′——實(shí)測(cè)的鋼絞線彈性模量及截面積；EA——計(jì)算采用的鋼絞線彈性模量及截面積E=1.95×

105 MPa，A=139 mm2；Δ——計(jì)算得到的引伸量；Δ′——修正后的引伸量。

所有預(yù)應(yīng)力鋼材嚴(yán)禁焊接，凡有接頭的預(yù)應(yīng)力鋼絞線部位應(yīng)予以切除，不準(zhǔn)使用。

3.2 掛籃施工控制

該案例中，施工掛籃是一種三角形的斜拉式設(shè)備。一般由主桁架、行走及錨固系統(tǒng)、吊帶系統(tǒng)、底平臺(tái)系統(tǒng)以及模板系統(tǒng)組成。其中，吊帶系統(tǒng)由前后吊帶及其持力千斤頂?shù)撞康那皺M梁、后橫梁、縱梁及張拉吊籃等組成。

為檢測(cè)懸臂式橋架的安全性和功能特性，同時(shí)減少構(gòu)件的不穩(wěn)定形變，需要對(duì)該設(shè)備實(shí)施測(cè)試壓力。該案例中掛籃試壓采用水箱加壓法，加壓的水箱一般設(shè)于前吊點(diǎn)處，通過將其固定到墩頂梁段邊的底籃和縱桁梁、錨固與橫桁梁上，或穿過已澆箱梁中的預(yù)留孔，用以錨定至梁體部分，最后在后支承桿的末端配置帶有壓力計(jì)的千斤頂，以此作為負(fù)荷，反壓掛籃上橫桁梁，隨后按照等級(jí)逐步增加壓力，直至達(dá)到預(yù)期值為止。此過程中，持續(xù)監(jiān)控整個(gè)試驗(yàn)過程中的橋架狀態(tài)，以便獲取所需數(shù)據(jù)信息。開始實(shí)驗(yàn)之前，仔細(xì)做好過程中的檢查簽證程序，保證其安全可靠；實(shí)驗(yàn)過程中，要確保試壓塊位置與箱梁混凝土的比例保持一致。此外，還需要按級(jí)別逐漸增大壓力，并對(duì)橋架的下降和變形狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。分級(jí)加載等級(jí)為：10%→30%→50%→70%→90%→100%。進(jìn)行箱梁節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)適度地增加預(yù)拱度以保證箱梁總體線形。

吊籃施工必須以精確測(cè)量為先導(dǎo)，0#塊澆筑完成后，將三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在其橫軸上，作為高程傳遞的基準(zhǔn)點(diǎn)。采用三角高程測(cè)量方法，通過岸上的水平控制點(diǎn)進(jìn)行傳輸，并通過水平方法進(jìn)行復(fù)核。因此立模標(biāo)高可用下式表達(dá)：H理=H設(shè)+H預(yù)+H籃+H變（H理——立模的理論標(biāo)高；H設(shè)——提供的設(shè)計(jì)標(biāo)高；H預(yù)——提供的預(yù)拱度值；H籃——掛籃變形值；H變——其他各方面因素的影響值）。

3.3 箱梁懸澆施工控制

在該案例中，箱梁在31～33#橋墩墩頂分3個(gè)“T構(gòu)”平衡對(duì)稱懸澆，兩邊跨各有一段支架現(xiàn)澆段，中跨合龍段為2 m，掛籃懸澆節(jié)段為4.5 m、4 m，箱梁懸澆節(jié)段最大重量為100.18 t。

為確保箱梁水泥能均勻地混合進(jìn)適當(dāng)數(shù)量的緩凝劑中，該案例建議使用能夠產(chǎn)生至少25 m3/h以上混凝土產(chǎn)量的混凝土制造廠，以期能在水泥初凝期內(nèi)完成所有箱梁節(jié)段的灌注工作。執(zhí)行此項(xiàng)任務(wù)過程中，嚴(yán)密監(jiān)控建筑壓力以保持兩側(cè)均衡。為精確掌控箱梁兩端的混凝土灌注重量差異，嚴(yán)謹(jǐn)管理兩邊的混凝土灌注次數(shù)，同時(shí)采取交錯(cuò)式泵送的方式，使兩邊混凝土同步且均等地進(jìn)行灌注，并且維持相同的灌注速率。

對(duì)于箱梁梁段連接處的處置方法需要特別注意的是，在新混凝土灌溉之前，必須對(duì)施工縫的外觀使用鋼絲刷清洗或者打磨。如果采用機(jī)械方式清理，則需確保其混凝土抗壓強(qiáng)度至少為0.5 MPa；若采取手工作業(yè)的方式，那么這個(gè)數(shù)值應(yīng)該提高到2.5 MPa以上；而當(dāng)利用風(fēng)力設(shè)備來完成此任務(wù)的時(shí)候，要求該壓力要超過10 MPa。此外，還應(yīng)當(dāng)向其中加入適量的水分以保證整個(gè)過程中的混凝土始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，直至下一段混凝土被澆筑完畢為止。澆筑混凝土?xí)r，與舊混凝土接觸面須抹一層薄純水泥漿。在進(jìn)行箱梁節(jié)段混凝土的澆筑時(shí)，應(yīng)該一次性完成。從前部起始向后方澆注混凝土，使得已經(jīng)施工好的梁段根部與之前的混凝土段緊密相連。同樣的，兩個(gè)梁段的模板接縫也需要保持緊湊[3]。

3.4 箱梁合龍段施工控制

對(duì)于橋梁整體結(jié)構(gòu)力的平衡及形變的管理來說，箱梁的對(duì)接過程起著關(guān)鍵作用，因此要嚴(yán)謹(jǐn)管理對(duì)接步驟、溫度條件與技術(shù)流程。當(dāng)箱梁對(duì)接完成后，各個(gè)對(duì)接部分的高度差異不超2 cm，而中心線的偏移量則需保持在1 cm以內(nèi)。整個(gè)橋梁的箱梁對(duì)接工作應(yīng)當(dāng)按照從兩側(cè)向中間依次推進(jìn)的方式執(zhí)行，即先合龍兩邊跨，再中跨合龍。

其中邊跨合龍段的施工控制要點(diǎn)為：

（1）對(duì)稱拆除各“T構(gòu)”的懸臂施工掛籃。

（2）懸臂端加裝合龍吊架并加水箱配重，水箱的容水重量為合龍段混凝土重量的一半。

（3）夜間氣溫較為穩(wěn)定，須鎖定勁性骨架并快速完成合龍部分，能形成剛接效果。同時(shí)，焊接過程中應(yīng)對(duì)預(yù)埋件周圍進(jìn)行降溫處理以防止混凝土被燒傷。

（4）確保勁性骨架鎖緊之前，可以完成立模、捆綁鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力管線的操作，但需要在鎖緊后加以調(diào)節(jié)，以滿足設(shè)計(jì)和施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（5）在混凝土合龍的過程中，同步放水也要注入水箱以確保懸臂的穩(wěn)定性。

（6）混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%以上，保養(yǎng)不小于7 d，按照先長(zhǎng)束再短束、先基底再頂部的順序?qū)撌猎O(shè)定的噸位，張拉過程應(yīng)保持均勻和對(duì)稱。

（7）拆除合龍段吊架，完成邊跨合龍。

中跨合龍段的施工控制要點(diǎn)為：

（1）將合龍吊架安裝好后，在懸臂的一端配重水箱容重，兩側(cè)水箱的容水重量應(yīng)為合龍段混凝土重量的一半。

（2）夜間氣溫較為穩(wěn)定，要鎖定勁性骨架并快速完成合龍部分，能形成剛接效果。同時(shí)，焊接過程中對(duì)預(yù)埋件周圍進(jìn)行降溫處理以防止混凝土被燒傷。

（3）在確保勁性骨架鎖緊之前，可以完成立模、捆綁鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力管道的操作，需要在鎖緊后加以調(diào)節(jié)，以滿足設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）在混凝土合龍的過程中，同步水箱注水以確保懸臂的穩(wěn)定性。

（5）混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%以上，且保養(yǎng)不小于7 d，按照先長(zhǎng)束再短束、先基底再頂部的順序?qū)撌猎O(shè)定的噸位，張拉過程應(yīng)保持均勻和對(duì)稱。

3.5 箱梁的監(jiān)測(cè)和線型控制

連續(xù)梁的線型控制采用正裝結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè)，進(jìn)行仿真分析并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，利用最小二乘法去修正偏差，并且根據(jù)實(shí)踐情況對(duì)橋梁高度作出了相應(yīng)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)一種最佳化的線型處理效果。采用H實(shí)際撓度＝A×H理論計(jì)算＋B×TIME實(shí)測(cè)＋C的線性回歸模式進(jìn)行控制。在具體運(yùn)用中，使用計(jì)算機(jī)實(shí)施最小二乘法參數(shù)估算，借助已知的線性回歸關(guān)系，推導(dǎo)出回歸系數(shù)之后就可以依據(jù)多項(xiàng)式線性回歸模型對(duì)未知數(shù)據(jù)作出預(yù)測(cè)[4]。

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的內(nèi)容包括：

（1）應(yīng)力觀測(cè)。在大橋頂部構(gòu)造的控制面上設(shè)置應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)，觀察施工過程中的應(yīng)力變化和分布狀況，并將這些數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以便與預(yù)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而確認(rèn)是否需要在此階段調(diào)整可調(diào)節(jié)參數(shù)。

（2）撓度觀測(cè)。觀察彎曲程度信息被視為對(duì)橋梁形狀的主要控制因素，主跨連續(xù)梁的所有建造部分都設(shè)有高度測(cè)量站點(diǎn)，站點(diǎn)位于模板上，用以確定初始模型的高度。放置在混凝土澆注后梁頂部站點(diǎn)則負(fù)責(zé)收集和處理各個(gè)建設(shè)階段中梁體變動(dòng)的數(shù)據(jù)，以便調(diào)整模板高低預(yù)增量并保持梁體的高度精確，施工節(jié)塊高程觀測(cè)點(diǎn)示意圖如圖2所示。

建設(shè)期間，每個(gè)斷面的高度需要經(jīng)過模板安裝、混凝土灌注前的測(cè)量、混凝土灌注后的檢測(cè)、預(yù)應(yīng)力鋼絲伸縮之前的檢查以及預(yù)應(yīng)力鋼絲伸縮之后的評(píng)估?？梢宰粉櫢鱾€(gè)點(diǎn)位的彎曲程度及橋梁曲線發(fā)展過程，確保橋梁懸臂段的對(duì)接準(zhǔn)確性和橋面的形狀。為盡可能降低溫差帶來的影響，選擇日出之前的時(shí)間來做撓度的監(jiān)測(cè)[5]。

（3）溫度觀測(cè)。主梁撓度受溫度影響最大，為了解箱梁截面內(nèi)外的溫度差異和溫度在截面上的分布狀況，在梁體上設(shè)置了溫度測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行觀察，以便獲取精確的溫度變化規(guī)律。

（4）混凝土彈性模量和容重的測(cè)量。主要目標(biāo)是研究混凝土結(jié)構(gòu)彈性模量e隨時(shí)間變化的規(guī)律，需要在現(xiàn)場(chǎng)采集樣本并使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)加以測(cè)量。而對(duì)于水泥彈性模量和容重的測(cè)試則是在實(shí)地取樣后運(yùn)用常規(guī)的測(cè)試方法來完成。

（5）鋼絞線管道摩阻損失的測(cè)定。進(jìn)行鋼絞線拉伸時(shí)，由于管道阻力會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力在各個(gè)程度上的損耗，該次測(cè)試目標(biāo)是精確地評(píng)估鋼絞線管道的阻力損耗，以確保預(yù)應(yīng)力的有效性。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代交通體系尤其城市交通體系當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋是橋梁當(dāng)中使用較為普遍的一種結(jié)構(gòu)類型，該種結(jié)構(gòu)的橋梁在施工過程中需要對(duì)相關(guān)施工參數(shù)進(jìn)行更為全面系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制，通過對(duì)主要質(zhì)量影響因素的系統(tǒng)性控制，能夠保證施工過程中所有參數(shù)均處于正常范圍，且工程最終質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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