连续刚构桥梁施工控制

陈芳

【摘要】连续刚构桥型数跨相连，跨中不设铰或挂梁，行车舒适。并且主梁与桥墩固结，不设支座，因此具有T形刚构桥和连续梁桥的优点。但其在施工中也会出现一些问题，为了确保桥梁的施工质量、安全以及健康运营，做好连续刚构梁桥的施工监控就显得尤为重要。本文结合连续钢构桥施工特点，对常用的施工方法——悬臂施工进行了研究，最后提出了施工过程中质量控制方法，希望为类似桥梁的施工提供参考。

【关键词】连续刚构桥； 悬臂施工； 施工监控

前言

连续刚构桥由于墩梁固结，主墩不设支座，顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度较大，能满足特大跨径桥梁的受力要求。这种桥型尤其适用于大跨度、高桥墩的情况。高桥墩一般采用柔性薄壁墩，作用如同摆柱，利用它的柔性以适应各种外力所引起的纵向位移。此外，桥墩柔性大，对梁的嵌固作用小，梁的受力情况接近于连续梁桥。目前，连续刚构桥已成为我国大跨度桥梁的主导桥型之一。连续梁跨径增大以后，大型支座的使用、维护和更换成为一个重要的问题，而且经济性也在下降。因此为了保桥梁在施工过程的质量、避免短期的病害，加强桥梁施工控制是不可或缺的。

1.连续钢构桥施工特点分析

连续刚构桥的主梁一般采用变截面箱梁。从结构适应位移的角度看，连续刚构体系利用高墩的柔度来适应结构由预加力、混凝土收缩、徐变和温度变化等引起的纵向位移，即把高墩视为一种可摆动的支承体系。连续刚构桥，一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座，便于施工与养护；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。

连续刚构桥施工的主要特点表现在以下几方面[1]：

1）梁墩固結有利于悬臂施工，且可以减少大型支座及其养护、维修和更换；

2）受力方面，上部结构仍表现出连续梁特点，但必须计入由于桥墩受力及混凝土收缩、徐变和温度变化引起的变形对上部结构的影响；因桥墩具有一定柔度，与T形刚构桥相比，其根部所受弯矩很小，而在墩梁结合处仍有刚架受力特点；

3）在构造方面，主梁常采用变截面箱形梁，桥墩多采用矩形和箱形截面的柱式墩或双薄壁墩；在桥梁两端的伸缩装置应能适应结构纵向位移的需要，同时，桥台处需设置控制水平位移的挡块，以保证结构的水平稳定性。

2.连续钢构桥施工方法研究

对于连续刚构来说，由于主梁与桥墩是固结的而没有支座。其施工过程比连续梁更为简单，悬臂法是其最常用的施工方法。当施工方法采用悬臂浇筑方法施工时，施工前期的结构为悬臂结构，需通过体系转换才能形成最终的连续刚构结构。对施工中存在体系转换的桥梁，结构设计与施工方法密不可分。结构恒载作用下的内力与变形计算应根据施工工程进行计算。

悬臂施工法，指梁部施工从桥中间墩处开始，按对称方式逐步接长，悬出梁段直至合龙的施工方法。悬臂施工法的优点是：施工支架和临时设备少，施工时不影响桥下通航、通车，也不受季节、河道水位的影响，并能在大跨度桥上采用。

（1）悬臂施工的程序

悬臂方法施工的基本程序有两步，一是形成T构（指墩梁临时固结组成的结构立面形状），二是各T构及边跨端部梁段之间的合龙。不过，由于跨数的不同及各T构及边跨端部梁段之间的合龙次序不同，悬臂施工的程序也不尽相同。现以最简单的三跨连续梁为例来说明悬臂施工的一般程序和相关事项。如图1所示的三跨连续梁，在完成桥梁墩台工作、悬臂施工开始前，还需要在B、C墩顶上先施工一合适长度的梁段，这一梁段包括 块甚至 块附近的梁段，其长度能基本满足在梁顶布设挂篮或吊机的要求。通常，需在墩顶两侧设置托架来辅助该梁段的施工[2]。

图1悬臂梁施工程序

（2）采用挂篮的悬臂浇筑法

悬臂浇筑法可采用挂篮、桁式吊等设备，最常用的是挂篮。挂篮是一个可移动的（钢）支架，它为悬臂浇筑提供了架设模板、布置钢筋、灌注混凝土、张拉预应力等的一个工作平台。挂篮通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统、张拉平台等几部分组成。承重梁是挂篮的主要构件，可采用型钢、实腹钢梁、桁架梁等形式。它承受施工设备和新浇梁段混凝土的重量并将其传递到已完成的结构上去。挂篮的形式较多，构造各异。对挂篮的一般要求是，构造简单、使用方便、安全可靠、稳定性好、承载力大、拆移灵活等。挂篮自身所用的材料重量与其所能承受的荷载重量之比，是衡量挂篮设计的主要技术指标。该比值越低，挂篮的使用效率越高，而施工荷载相对越小，一般该值在0.6左右。

3.连续刚构桥施工控制

3.1孔道摩阻控制

在大跨连续刚构桥中，长预应力束较多，孔道摩阻实际值和理论值的偏差将引起梁体内有效预应力的减小。为准确掌握孔道内实际摩阻及偏差系数，必须对孔道实际摩阻系数进行实测，并根据实测结果对张拉控制应力进行调整。

除对摩阻系数进行实测、调整张拉控制应力外，在每个节段混凝土施工过程中，应在波纹管内加设PVC管，以防在浇筑混凝土时波纹管发生变形，造成后期穿束困难、引起附加的摩擦力，增大孔道摩擦阻力。

节段接头处波纹管的连接应平顺，波纹管坐标应按设计要求设置，并和钢筋骨架绑扎牢固，避免波纹管出现折点、不平顺现象，以减小可能的预应力钢束和波纹管的接触。

3.2张拉时间控制

对于节段施工桥梁，每段施工时间会影响整个工期。以往设计只对张拉时混凝土强度有明确要求，为尽快达到强度要求值，施工单位会在混凝土中加入早强剂，以提高混凝土的早期强度，但早期强度的增大对后期强度、弹性模量影响不大。混凝土弹性模量及张拉时龄期对结构瞬时变形及后期徐变影响较大，应在控制张拉混凝土强度同时，控制混凝土弹性模量及混凝土龄期。目前，在高速铁路、部分高速公路桥梁设计文件中，都对张拉时混凝土强度、弹性模量、龄期有具体要求，一般要求混凝土强度、弹性模量均应达到设计强度的100%、张拉龄期不少于5d，但在施工过程中施工单位为加快施工进度，往往控制不严或只控制混凝土强度，给大跨刚构或连续梁桥的后期下挠埋下隐患[3]。

3.3孔道压浆质量控制

实践证明，有黏结预应力混凝土的极限承载能力较无黏结混凝土极限承载能力高20%左右，预应力孔道压浆质量将影响预应力钢束和混凝土的黏结力，同时影响后期预应力钢束的锈蚀。以往孔道压浆存在很大隐患，多次现场压浆孔道开孔表明：预应力孔道压浆质量非常差，孔道内几乎无水泥浆；现在桥梁结构中正推行真空压浆，但由于孔道密封性差或因为操作复杂，现场在长束预应力孔道中应用的较少，如何更有效地控制孔道压浆质量仍是业界应关注的问题之一。

3.4竖向预应力高强精轧螺纹钢筋施工质量控制

竖向预应力钢筋一般采用高强精轧螺纹钢筋，设置竖向预应力钢筋的目的是提高箱梁的预剪力，减小主梁主拉应力。在实际工程中。由于以下原因的影响，竖向预应力体系很难达到设计要求：①受梁高限制，竖向预应力筋长度较短，张拉伸长量很小。如果螺母不能拧紧，高强粗钢筋发生回缩，损失应变较大，预应力损失很大，不能保证竖向预应力钢筋的有效预压应力；②竖向预应力粗钢筋张拉后，往往采用从箱梁内部压浆、顶部出浆方式。在浇筑混凝土施工、拆除内模过程中，常发生堵塞竖向预应力孔道、损伤压浆孔情况，影响压浆效果，注浆质量不易保证；③在长期运营阶段，车辆荷载对桥面不断冲击，若封锚质量不好，可能会导致粗钢筋锚头逐渐松动，造成竖向预应力完全失效。

为保证竖向高强钢筋的张拉质量，应首先使施工单位重视控制竖向预应力钢筋张拉、锚固的重要性。具体操作时可设置若干竖向预应力钢筋锚下传感器，检验竖向预应力钢筋张拉、锚固后有效预应力大小，根据实测有效预应力大小，采取相应施工控制措施。在张拉施工过程中，可采取分两次张拉方法，即在第一次张拉完成后，进行桥面铺装以前，再对所有竖向预应力钢筋进行一次张拉：一方面可补足由于混凝土徐变、高强钢筋松弛引发的预应力损失；另一方面可对所有高强钢筋张拉效果进行一次检验[4]。

3.5“T”构顶开施工

连续刚构的结构特点是桥墩较高，一般采用薄壁结构，墩梁固结，在二期恒载、混凝土徐变、温差作用下，桥墩会发生水平位移，造成中跨跨中挠度增大。因此，不论采用哪种合龙顺序，都可以在合龙前对“T”构进行顶开施工（图2），即顶梁，顶梁的目的是在合龙前对“T”

施加水平顶力，使“T”构中跨在合龙前产生和二期恒载、活载相反的转角、水平位移、竖向位移，从而抵消部分由于混凝土徐变等引起的中跨下挠，调整成桥后结构的内力和线形。顶梁施工一般采用顶裸梁，即所有模板均不密贴，所有钢筋、预应力管道均留一端为自由端。顶梁施工采用大吨位张拉千斤顶，可采用四台千斤顶，左右对称布置在箱梁悬臂端腹板顶、底板上，分级施加到设计顶开力。顶开过程按张拉力和位移控制，并以顶開力控制为主。顶开过程中应观测悬臂端的竖向位移、水平位移变化及桥墩顶部水平位移变化。达到设计顶开力后，应立即对两相邻悬臂端进行临时锁定，即安装合龙段临时固结型钢、张拉临时预应力束，实现两相邻悬臂端的临时固结.然后浇筑合龙段混凝土；边跨合龙时一般不再进行顶开施工。

如2连续钢构顶开施工示意图

4.结语

总的来说，造成连续刚构桥跨主梁开裂问题的成因有：对预应力孔道摩阻损失估计不足，导致梁体内有效预应力不足；施工过程质量原因引起有效预应力降低；施工过程中混凝土内加入早强剂虽提高了混凝土的早期强度等，在施工过程中要加强这几个方面的质量控制。并且随着计算机仿真技术的发展，智能控制系统的不断完善，还应在今后的施工中不断引入现代控制理论，以提高桥梁结构受力合理性以及桥梁结构的安全可靠性。

参考文献：

[1]于明聪. 连续刚构桥施工监控分析研究[D].西安：长安大学；2012.

[2]焦臣，罗波等.连续刚构桥悬臂箱梁施工控制[J].公路交通科技（应用技术版）2012，（12）：110-116

[3]黄建跃，王树林等，大跨度连续刚构桥施工主梁变形监测的必要性与方法[J].桥梁建设.2013，（1）：48-51

[4]黄建跃，王树林，刘成龙，等.大跨度连续刚构桥施工主梁变形监测的必要性与方法[J].桥梁建设，2013，（1）：48-51