连续钢构桥施工控制技术分析

2012-12-28吴威陈大红

中国新技术新产品 2012年18期

吴威陈大红

（1.湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉430030；2.中天路桥有限公司，湖北武汉430000）

预应力混凝土连续刚构桥具有行车舒适、施工简便、造价经济、外形美观、结构刚度大、跨越能力大、受力合理等诸多优点，尤其适合于跨越深谷、大河、急流的桥位，因而在实际工程中得到广泛的应用。但施工过程中一定要做好施工技术控制工作，以保证大桥顺利合拢，保证结构的受力合理和线形平顺，确保结构的安全和稳定。连续钢构桥施工过程中有几个施工难度，也是施工控制的重点，下面简要对这几个方面的问题进行探讨。

一、加强箱梁腹板、底板裂缝的控制

连续钢构桥施工过程中，由于其受力特点的原因，容易导致箱梁的腹板、底板产生裂缝。可采取以下措施予以控制。

1合理选择箱梁下缘曲线，可对底板下缘曲线采用半立方抛物线和二次抛物线，采用变截面箱梁，以改善底板的受力状况。

2连续钢构在对称纵向荷载作用下，顶底板横向不同位置会产生纵向位移差，还会使其截面产生纵向翘曲位移，所以应注意改善预应力筋的布置。

3严格按照横、竖向预应力张拉顺序张拉预应力，通常浇筑完一个节段的混凝土后，就马上对本节段的横、竖向预应力筋进行张拉。“滞后张拉”能够有效改善预应力分布状态，即是张拉的预应力筋离节段断部或合龙段有一定距离，在很多工程中，滞后张拉长度超长，偏差超小。为使混凝土上预应力分布均匀，纵向预应力索在每个节段都应下弯。

4高跨比是影响主梁受力状态的主要参数，合理布置桥梁跨径，梁高适当增加，有助于改善主梁应力状态，提高主梁刚度；此外，有的工程中为降低结构自重而使箱梁腹板截面几何尺寸偏小，这种情况在宽箱梁中便会适当的降低桥梁腹板厚度，导致截面抗剪能力储备不足，容易引起裂缝，所以必须注意保证足够的截面尺寸。

5在中跨跨中及悬臂中部设置横隔板，可使箱梁畸变刚度得到提高，从而提高该部位的抗裂性能。

6桥梁裂缝的另一个重要原因就是桥梁基础处理不够、出现不均匀沉降，所以桥梁施工必须认真做好基础处理，加强基础施工的质量管理。

7有的桥梁工程中因没有考虑足够的非线性温差，而活载及非线性温差正是边跨现浇段上缘出现较大拉应力的主要原因，这种拉应力便会导致箱梁开裂。所以设计及施工过程中要进行合理的温度取值，以确保结构的安全性。

8桥梁的混凝土结构质量受到水泥及骨料品种、级配、钢筋等原材料质量影响较大，宜配置水化热较低的施工混凝土配合比，以降低因混凝土水化热而引起的裂缝，应考虑采用一些如轻质混凝土等新材料，这样有利于降低结构自重，在一定程度上解决应力导致的裂缝问题；合拢段混凝土标号可相应的提高半级或一级。

9施工中应精确控制预应力导管的定位，并加强底板混凝土浇注质量的控制，上下层箍筋和钩筋也可适当增加，以提高底板承载能力和抗裂缝能力。

二、加强连续刚构桥合拢段的施工控制

连续刚构桥的合拢工艺复杂，工序繁多，并且桥梁在合拢施工时的受力状态最为不利，增加了施工的难度，合拢工艺质量要求较高，所以连续钢构桥施工必须认真做好合拢段的施工技术控制。

1做好劲性钢骨架的预埋工作。根据设计要求预先将劲性骨架埋置于最后一个悬臂节段的前端，应准确预估梁体最后一个悬臂节段的施工挠度，并准确定位预埋骨架，防止骨架合拢时的焊接存在问题。

2配重的设置。根据设计提供的最大极限配重并结合实际情况来确定合拢配重重量，须注意均匀对称，以便在混凝土浇筑过程中保持合拢段两端不发生相对变位，调整成桥后期砼的徐变，配重时应注意避免对梁体产生扭转和冲击。

3两悬臂端的顶开。需在高温季节进行合拢的桥梁宜采用顶开法合拢措施，顶开法合拢需对桥梁所处的环境、温度、墩高、跨径等不同因素综合应力条件进行计算、设计，最终方可确定顶力或顶开距离。连续刚构桥仅在中跨合拢时进行适当的顶开，以消除高温合拢影响，改善桥墩受力，顶开工艺只在中跨合拢时进行，用千斤顶对两悬臂端进行适量的顶开，边跨合拢不需要顶开。应根据悬臂梁的实际受力情况来确定千斤顶的安放位置，通常将千斤顶设置在箱梁的顶板上。设置千斤顶时应该注意横桥向均衡对称，以防止产生横桥向的弯矩。顶开的控制可根据具体的情况来确定，分顶开力控制和以顶开量控制，从改善桥墩受力和对后期砼收缩角度考虑，宜采取顶开力控制，从补偿合拢温度影响的角度考虑，宜采取顶开量控制。

4劲性骨架的焊接。将劲性骨架在合拢温度下锁定焊接，一般情况下最佳合拢锁定温度在15～20℃，若在高温季节应在当日中最低温度时进行合拢锁定。

5临时束的张拉。通常在合拢段顶板处设有一对临时预应力束，应在合拢时进行张拉并在合拢后拆除。

6合拢段砼的浇筑。浇筑合拢段的混凝土时，应做到同步释放等重量的配重，还应加强合拢段的混凝土浇筑和振捣质量控制，并认真做好混凝土的养护工作。

三、加强连续钢构桥的施工监控

应加强连续钢构桥的施工过程中的监控，主要包括以下几个方面。

1高程线形控制。

可采用自适应控制法、卡尔曼滤波法及人工网络神经等方法来进行高程线形监控，其中自适应控制方法易于理解和掌握，因而在实际桥梁施工中应用较多。自适应控制方法进行箱梁高程监控，应做好这几个方面：

（1）箱梁理论标高的计算，在标高控制中，只要理论模型符合实际，即能得出立模标高，从而在施工过程中使立模标高放样准确，便能实现控制的目的；

（2）箱梁挠度测试，对每个箱梁悬臂浇注阶段须进行4次测量，包括张拉预应力筋前、挂篮移动后、节段混凝土浇注完、张拉预应力筋后，这样有利于控制箱梁挠度；

（3）做好箱梁实测数据处理、参数识别和预测标高等工作的协调处理，应及时准确地处理实测数据，对于认为可能有问题的数据应进行复测；得到实测数据后即进行参数识别，也即是分析和修正主要设计参数，并重新反馈到控制计算中，得出较为合理的施工中的结构内力、变形值；在参数识别的基础上进行预测标高，采用温度——挠度变形测量解决温度的影响问题；为尽量避免温度变化对高程线形的影响，应尽可能选择在温度较稳定、影响较小的时候来确立立模标高。

2应力控制。

须对关键截面的受力情况进行应力监控，该关键截面是通过结构分析所确定的，当应力超过一定范围时应发出安全预警以采取处置措施确保结构安全。将现场实测值和理论计算值相比较，并适当调整设计参数修正计算模型，以实现应力控制。通常采用钢弦式应力计和钢筋式应力计来检测应变，以此来实现应力检测，并在应力计附近埋置温度感应计，根据混凝土体内温度效定应力对温差的影响异变情况，为减小温度的影响，可在早晨进行观测，以便最大限度减小温度引起的误差。