不对称大跨度大坡度连续梁施工及防护方案

贾世杰



不对称大跨度大坡度连续梁施工及防护方案

贾世杰

（中铁三局集团桥隧工程有限公司，四川 成都 610083）

在不对称大跨度大坡度的连续梁施工中，随着节段的对称施工，节段的应力产生偏差，节段施工后容易产生裂纹，影响结构性能的安全。通过建模研究分析，对节段施工进行分批张拉及一系列监控措施，减少应力集中现象，消除裂纹。此外，在施工中进行全方位、无死角的防护，确保施工过程中安全通车，满足工期要求。

连续梁；建模分析；控制措施；测量监控

目前，国内外施工连续梁根据地理位置情况大多采用挂篮法施工。而挂篮法分段浇筑连续梁时分节段进行，其主要控制点为节段的标高、应力以及线形。对于采取挂篮悬臂浇筑的连续梁，需确保节段施工的对称性以及施工时桥下的安全通车能力，而对于一些特殊地形条件，连续梁设计无法做到对称、坡度平缓设计时，在施工中无法确保完全的控制连续梁节段对称施工，因此，需采取一些施工控制措施，避免施工过程中的应力集中与变形，而且必须主动采取应力控制措施，从而更早、更有效地避免危险发生。

1 工程概况

本工程为上跨成都绕城高速公路及三河场互通立交（70+3*128+70）m悬灌施工方案，结构全长523.7 m（包含两侧梁端至边支座中心各0.45 m），从16#墩至18#墩纵向坡度为12‰，18#墩至21#墩纵向坡度为22‰，且整个桥梁处于半径=1 205 m的圆曲线上。线路与绕城高速交叉里程为YDK43+524，交叉角度79.0°。承台结构形式有三种，16、21#墩承台为6.5 m×10.5 m×3 m，17#承台为18.1 m×9.1 m×3.5 m，18-20#承台为8.3 m×12.4 m×3.5 m。梁体为变截面变高度箱梁（从3.8 m变化至7.6 m），采用C55混凝土，竖向采用φT25预应力精轧螺纹钢，纵向采用直径15.2 mm钢绞线。平面布置如图1所示。

图1 平面布置图

2 仿真模拟分析

连续梁桥施工采取不同的施工措施均可成桥合龙，但是施工时均会产生不同的内部应力，影响后期结构使用安全。通过建模计算，将连续梁施工的每个节段的施工顺序及荷载进行模拟，以最终的成桥线形进行控制，通过调整每个节段的标高、节段应力、线形等，确保最终成桥合龙数据准确。本桥在18#墩至19#墩及19#墩至21#墩跨中节段应力偏大，计算结果表明在纵坡大、处于圆曲线中的节段，在横向预应力张拉过程中容易造成节段拉应力，且施工过程中线形难以控制，在运营过程中易产生裂缝，应采取措施进行控制。

3 节段施工防护

本连续梁上跨成都绕城高速公路及三河场互通立交，交通流量特别大，00：00之后流量能达到35辆/分钟。为了确保工期，做到全方位防护是首要必须条件，施工过程中优化传统的防护简易装置，真正做到全方位无死角的防护。

4 节段施工采取的控制措施

4.1 建模确保对称浇筑

在施工前，通过监控单位和设计院进行建模复核，再通过节段顺序进行模拟施工，由于纵坡较大和处在圆曲线上，每个节段施工的长度也不一致，以主墩为中心，将两侧对称施工的节段分别划分长度，0#节段的长度为12 m，1#节段至5#节段长度为3 m，6#节段至9#节段长度为3.5 m，9#节段至16#节段长度为4 m，合龙段长度为2 m。

在施工过程中采用两台泵车在纵坡的上端及下端进行对称浇筑，泵送时先进行梁底浇筑，完成并成型后浇筑侧板和顶板时以上坡端线先泵送2车约20 m3，后进行对称同时浇筑，根据坡度在浇筑过程中略有变动。

在浇筑时应做到泵送与振捣同步，且应振捣密实，泵送采用分层浇筑，每层厚度约20 cm，不得过厚，防止出现空洞和振捣不密实，且在振捣过程中不宜碰撞埋设的预埋管道等预埋件。浇筑时应一次浇筑完成，不得分次浇筑，以防止不同时间浇筑产生由于不同龄期混凝土引起的各种影响，进而影响结构整体受力。

4.2 预应力张拉控制

节段梁在预应力张拉后，节段梁产生拉应力，超过了混凝土的极限拉应力（约1.79 MPa），采用分批张拉预应力钢筋的方法减小梁部拉应力。

预应力张拉钢绞线采用φs15.2高强低松弛预应力钢绞线，公称抗拉强度=1 860 MPa，E弹性模量为195 GPa，张拉应力1 320 MPa。张拉施工顺序为：安装工作锚→安装工作夹片→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→分批张拉。

在节段梁端部搭设盘扣式脚手架，作为张拉操作平台。进行液压千斤顶和油表检校，根据检校报告得出的线回归方程式计算出各阶段张拉力的油表读数。预应力值采用双控措施，以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。预施应力过程中应保持两端的伸长值基本一致。

实际单侧伸长值与设计理论值相差大于6%时，应查明原因后再进行张拉。预应力分两批张拉，两端同步张拉，先长束后短束，并左右对称进行，最大不平衡束不超过1束。张拉顺序先腹板束，后顶板束，从外到内左右对称进行。各节段先张拉纵向再竖向，并及时压浆。为了防止压坏纵向预应力筋管道，竖向预应力筋应待该节段所有纵向预应力钢束张拉和压浆完毕后，方可张拉。预应力张拉后进行孔道压浆，压浆前检查压浆设备是否完好，水泥浆配合比是否符合设计和规范要求。

4.3 挂篮行走控制

节段梁施工过程中，由于上部结构自重逐步加大导致两侧施工不对称容易形成累加重量和加大内应力，且在挂篮行走过程中由于不对称也容易造成不良影响。因此，要控制挂篮行走和预先埋设，对沉降观测标进行沉降观测，以了解梁段情况。在挂篮下部的行走轨道上做好标尺，控制好行走长度，引入相对正负零或绝对标高，通过基准点与结构物观测点的相对变化，从而判断结构物的整个倾斜情况。具体实施过程为：引入控制点→架设仪器→标高观测（二等水准测量）→标高记录→标高计算→数据统计。

4.4 混凝土原材控制

严格按配合比报告进场原材料，在进场前按批次进行检验，保证所使用的是合格材料。搅拌混凝土前，测定粗、细骨料的含水率，及时确定混凝土施工配合比，遇雨天含水率有显著变化时，增加含水率的检测次数，及时调整施工配合比。原材料称量采用自动计量装置，按批准的施工配合比计量。在夏期施工，应保证混凝土的入模温度低于30 ℃。混凝土水平运输采用混凝土罐车，垂直运输采用混凝土输送泵。

4.5 测量监控控制

悬臂法施工线形控制工作贯穿于悬浇施工过程的始末，梁体线型变化与挂篮变形、梁段自重、预应力张拉、温度、砼徐变及活载作用等多种因素有关，主要包括平面线形控制和纵向线形控制。

平面线形控制是在每一现浇段挂篮走行完成后，用全站仪对挂篮中线进行调整，模板加固完成后，对挂篮中线进行复核；纵向线形控制的关键是分析每一施工阶段、每一施工步骤的结构挠度变化状态，控制立模标高。先计算出各梁段的立模预拱度，结合前一梁段的挠度实测值，修正预拱度值后，在下一梁段灌注施工中预以调整立模标高，以便成桥后与设计标高接近。

在箱梁施工实施监控之前进行箱梁设计线形、目标线形和预拱度线形计算：设计线形——图纸设计箱梁标高；目标线形——在设计线形的基础上，计入活载和长期徐变的作用得出的标高；预拱度线形——在目标线形的基础上，计入各梁段自重、各梁段预应力、挂篮自重及施工荷载变化、混凝土徐变、温度变化产生的挠度。

4.5.1 悬臂箱梁的施工挠度控制

根据预拱度及设计标高，确定待悬灌梁段立模标高，严格按立模标高立模。挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，在现场成立专门的观测小组，加强观测每个节段施工中混凝土浇筑前后、预应力张拉前后4种工况下悬臂的挠度变化。每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时准确地控制和调整施工中的偏差值，保证箱梁悬臂端的合龙精度和桥面线型。为了尽量减少温度的影响，挠度观测安排在日出前进行。

合龙前将合龙段两侧的最后两三个节段在立模时进行联测，以保证合龙精度。

4.5.2 高程监测

4.5.2.1 高程测点布置与监测安排

在每个箱梁节段上布设2个对称的高程控制点，以监测各段箱梁施工的挠度及整个箱梁施工过程中是否发生扭转变形。

4.5.2.2 测量仪器选择与测量时间安排

采用精密电子水准仪来进行高程测量监控，每次的读数都采用主尺、辅尺观测，测量时间安排在一天温度变化较小的时间里观测。

4.5.3 悬臂施工中的中线控制

在0#段施工完后，用全站仪将箱梁的中心点放置0#段上，并在箱梁段未施工前将两墩0#段上放置的箱梁中心点进行联测，确认各箱梁中心点在误差精度范围内，进行下一步的箱梁施工测量。

对于箱梁中心线的施工测量，首先是将全站仪安置在0#段的中心点，后视另一墩0#段中心点，测量采用正倒镜分中法。为了使各箱梁段施工误差不累积，各箱梁施工段的拉距均以0＃段中心点作为基点拉距。

4.5.4 箱梁应力监测

为了确保箱梁悬臂施工安全进行，在施工过程中对箱梁控制截面应力状态进行监测。

4.5.4.1 仪器及元件选择

应力监测采用钢弦应变计作为应力传感元件，按测点位置埋置在箱梁混凝土中，其导线引出混凝土面保护好，测量时用频率接收仪测量其频率，将频率换算成应变，最后可得出测点位置混凝土的应力。

4.5.4.2 应力测点布置

墩顶现浇段中心，箱梁悬臂根部，／8、／4、／3、／2（其中为大桥主跨跨度）截面及边跨端部为控制截面，在每一个控制截面内的测点布置如图2所示，对边支座反力进行监测。

4.5.4.3 了解施工阶段箱梁的受力状态

根据监测结果，可了解施工阶段箱梁的受力状态，保证施工安全。同时，成桥后也可继续测量各点应力，验证大桥的设计承载能力。

图2 控制界面测点布置示意图

4.6 刚性吊架防护

通过对悬臂节段的刚性进行全方位防护，确保了施工工期。悬臂挂篮连续梁最大梁长为4 m，挂篮前移方向超出底横梁1.3 m，后侧方向超出横梁1 m，高度方向超出梁体1 m，设计挂蓝防护吊架底宽12.2 m，长8 m。

防护棚架的吊杆采用Φ25 mm的精轧螺纹钢，采用20的槽钢做成钢架，用吊杆悬挂在底下前后横梁上，在槽钢钢架上按0.5 m间距铺设10的槽钢，在槽钢上铺4 mm铁板，铁板焊接无缝隙，焊缝质量满足规范要求。

在防护棚架四周用75 mm×75 mm的角钢焊接成钢围栏，高1.5 m，设置密目网封闭，密目网采取抗冲击力：100 kg沙包、1.5 m高的冲击网体，冲击裂断直线长度不大于200 mm或曲线长度不大于150 mm。

网目密度为每100 cm2不小于2 000目，防止施工中钢筋、石子或其他物体掉落到桥下造成安全事故。

全方位防护实例如图3所示。

图3 全方位防护实例

5 结论

通过对节段梁的施工过程进行控制，采取节段长度划分、预应力张拉控制、挂篮行走、原材控制、浇筑控制、线形监测及全方位防护等措施，控制了节段梁的施工应力，保证了节段梁施工的质量，确保了后期运营的结构安全及使用寿命。 对于连续梁施工，目前国内已经有成熟的施工工艺，但是施工时常有质量问题发生，如何采取措施控制工艺细节，是解决工程施工质量的关键。因此，在对于一些特殊的连续梁施工中，有必要采取一些控制措施来控制节段梁施工过程中的线形，保证运营期结构的安全。

［1］范立础.桥梁工程（上）［M］.北京：人民出版社，1983.

［2］沈韶华.工程力学［M］.北京：经济科学出版社，2010.

［3］中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会.钢筋混凝土结构裂缝控制指南［R］.北京：化学工业出版社，2006.

2095－6835（2018）23－0011－03

U445.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.011

贾世杰（1976—），男，2008年毕业于石家庄铁道学院国际工程管理专业，高级工程师。

〔编辑：张思楠〕