大跨度混凝土连续刚构桥施工中的受力分析

刘胜

摘要：随着我国经济发展，基础建设数量迅速增加，山区对大跨度混凝土连续刚构桥梁的需求量逐渐增大，在一定程度上，也推动了连续刚构桥施工技术的进步和完善。为进一步提高我国大跨度混凝土连续刚构桥的工程质量，有必要加强桥梁受力情况及施工控制方面的分析，以及在施工过程中哪些外在因素会对桥梁的结构受力和线形造成影响方面的研究，从而更好的保障桥梁在施工过程中质量监控工作的有效性。本文将针对大跨度混凝土连续刚构桥在施工过程中的受力情况进行分析。

关键词：大跨度混凝土连续刚构桥；施工过程；受力分析

0.引言

我国幅员辽阔，很多地区具有山谷沟壑地貌，需要修建桥梁才能保证交通运输，从而改善偏远地区的贫困现象，并且促进我国交通网络的完善。混凝土连续刚构桥具有抗震能力强、施工成本低、结构坚固、外形美观等优点，在桥梁施工中逐渐得到广泛应用。但由于受到施工过程、结构参数、气候温度以及施工材料的影响，桥梁主体结构也可能会在施工过程中发生变化，导致桥梁受力情况也会受到一定影响。为了更好的适应这种变化，在施工过程中，需要提高检测手段，采取有效措施，及时对桥梁施工中存在的误差进行纠正，对桥梁线性和应力等情况进行有效把控，从而保证桥梁在结构合龙后具有较强的稳定性和安全性。

1.我国连续刚构桥发展进程

连续刚构桥在我国起步较晚。1988年兴建的广州洛西大桥，采用了和平弯束预应力的体系，可以明显改善桥梁受力不均的问题。1995年兴建的江津长江大桥和黄石长江大桥取得了跨度上的突破，桥长已经超过两百米，到了1997年，超过两百七十米的广东虎门大桥就已建成，并且在桥梁的顶部使用了轻型化工艺，在纵向预应力上消减了连续束和弯起束，在工艺上取得了突飞猛进的飞跃，近年来兴建的连续刚构桥基本都已经达到了两百米以上的跨径。当前，悬臂施工方式成为大跨度连续刚构桥梁的主要施工方式，跨径可以达到一百到三百米的范围内。伴随着钢材和混凝土等施工材料质量的不断提高，直接推动了大跨度混凝土连续刚构桥的发展，连续刚构桥跨度不断增大，三百米以上跨度的桥梁在我国开始出现，并且开始采用轻型结构建造桥梁上部，随着质量的减轻，强度却有明显的提高。长悬臂顶板单箱截面结构在施工中的使用也明显减轻了桥梁重量，使得施工作业得到简化。在预应力体系方面，钢筋的大规模使用也使得竖向、纵向的连续束和弯起束得到取消，桥梁预应力结构得到优化，使得桥梁长度继续增加成为可能。

2.大跨度混凝土连续刚构桥受力特点和施工方法

连续刚构桥通常会在桥梁的两端设有伸缩缝，使用防震挡块防止桥梁的主梁产生横向位移。大跨度桥梁可以通过在两侧跨处设置铰接或者在墩顶处设置支座来防止主梁发生变形。连续刚构桥梁多使用悬臂式施工法，这种施工方式主要通过在桥墩的两侧挂篮后进行施工，使用对称施工的方式从两侧分段开工，使用混凝土进行分别浇筑，当混凝土达到强度要求后，张拉预应力结构，在每个阶段分贝进行预应力钢束施工和混凝土的浇筑，直到桥跨完全合拢。连续钢构桥在设计阶段需要跨中弯矩较小，墩顶负弯矩较大，悬臂施工方式可以通过利用预应力筋满足桥梁预应力要求，使用分段施工的方式，能够更好的控制施工效果，从而提高桥梁的整体性能。在使用悬臂式施工法的过程中，桥梁重各个阶段受力情况会互相影响，通常会与设计阶段的预估数值存在一定差异。主要是施工过程中发生的孔数、在变截面的偏差会对阶段受力情况造成影响。这时采用悬臂式施工法，在理论上是可以保证桥梁重，跨中截面不存在弯矩情况，但桥梁的跨中需要进行及时合拢，所以，在合拢时所产生的混凝土荷载，将会引起正弯矩的出现。如在图1中，墩顶的负弯矩为0.48ql2，跨中的最大正弯矩为0.02ql2。

在施工过程中，会对桥梁偏离设计受力状态造成影响的主要原因有以下几点：第一点，在桥梁在固结阶段，桥墩需要承受桥梁主梁的弯矩压力；第二点，在悬臂施工的过程当中，通常无法对桥梁施工的整体结构进行进一步调整，由于各节段需要进行依次施工，所以在施工的过程当中，一旦发生偏差，都将直接影桥梁整体的受力状态；第三点，在大跨度连续刚构桥的施工过程当中，需要划分的节段较多，这就导致桥梁主线的控制难度增大，如果在施工过程中，无法有效控制线形，将会导致在桥梁的合拢段，纵面高程误差的出现，对主梁的合拢效果产生不利影响，需要及时的协调主梁线形和跨中合拢之间的关系，如果调整情况不理想，只能通过强制合拢施工方式进行桥梁合并，在这种情况下，将会产生一定的附加内力，从而改变成桥的受力情况。

3.大跨距桥梁施工监测监控

对施工过程进行科学的监测监控，是保证施工整体质量控制的前提，要想实现对施工过程有效的监测监控，需要结合先进的检测工具及设备，应力的监测，是施工过程中，监控控制工作项目中的重点内容，其准确性和科学性，将直接影响连续刚构桥梁施工过程的安全性及工程整体运营效果。今年来，随着科技的发展，测量技术方面得到迅速提高，者也为混凝土连续刚构桥施工中，应力的有效监测提供了有力條件，其中包括：电阻式应变计、机械式应变计、光纤布拉格光栅、振弦式应变计、应变计等多种设备及方式，根据工程的不同要求，在具体应用时也应结合实际情况进行合理选择。其中钢弦应变计这种方式在检测时，精度较高高、稳定性能好，所以适用的桥梁工程检测范围较广，可以满足混凝土连续刚构桥施工监测的需要。

4.大跨距混凝土连续刚构桥施工结构分析法

针对应用悬臂施工方式进行连续刚构桥的施工来说，施工各个阶段工作相连接，也就是通过使用混凝土和预应力钢筋将每一个块件连接到一起，为了满足设计要求，需要一保证结构受力平衡为前提，进行结构受力和线形分析。目前普遍采取的方式有两种，即前进分析法和倒退分析法。前进分析法可以在施工阶段进程中不断推进，对阶段边界的约束条件、施工中存在的荷载问题、混凝土发生收缩或者徐变、各个构建的位置情况等相关数据进行分析，从而推导出成桥后，桥梁结构的具体受力情况；倒退分析法的应用方式是，首先需要假设施工过程中的某一个节段受力情况和前进分析法中所得到的数据相同，也就是说，假设最终受力结果和预估结构相同，进而，在施工过程中，将各个节段通过倒退的方式拆解，对拆解的节段受力情况进行检验和评价，最后得到的拆除块段结构受力分析结果合位移情况就是施工节段中能被允许的最佳结果。

5.结束语

综上所述，对大跨度混凝土连续刚构桥施工进行受力分析，其效果将直接影响工程的整体稳定性，对提高工程质量有重要的作用，今后仍应坚持对桥梁的受力情况进行深入研究，从而不断推进我国桥梁建设工程的发展。

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