桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术探讨

2019-02-18杨琼义

价值工程 2019年3期

杨琼义

摘要：现在我国的地区的基建项目因为城市化进程加快这一原因快速壮大起来，随之而来的是数量呈几何倍增的公路桥梁工程以及获得不断更新换代的桥梁施工技术。而大跨径的连续桥梁施工技术成为了目前桥梁施工中应用范围较为广泛的一种技术工艺，它对斜拉桥、悬索桥以及拱桥这类桥梁的作用非常显著。

Abstract： At present， the infrastructure projects in China's regions have grown rapidly due to the acceleration of the urbanization process， resulting in the geometrically multiplied number of road bridge projects and the continuously updated bridge construction technology. The long-span continuous bridge construction technology has become a widely used technical process in bridge construction， and it has a significant effect on bridges such as cable-stayed bridges， suspension bridges and arch bridges.

关键词：桥梁；施工；大跨径连续桥梁；施工技术；运用

Key words： bridge；construction；long-span continuous bridge；construction technology；application

中圖分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）03-0090-03

0 引言

因为桥梁工程项目的规模正在不断扩大，全国各个地区都在兴建桥梁，所以在不同的地貌地质状态下，桥梁施工的难度也会随之提高，如果要让桥梁工程建设的安全性和稳定性从根本上得到保障，就一定要运用科学的施工方式和工艺。而从大跨径连续桥梁的施工来说，重中之重就是让桥梁结构变得更加合理和科学。所以在实际施工的过程中，就需要技术人员和施工人员充分掌握桥梁的特点以及对应施工技术，再让操作流程符合实际施工情况，才可以不断积累好的经验推动我国桥梁建设的继续前进。

1 大跨径连续桥梁施工的简要概述

1.1 连续桥梁的受力特征

在目前的桥梁施工项目中，普遍都使用连续刚构桥作为大跨径连续桥梁的基础，它采用的结构体系是梁体和桥墩呈现相互固结的状态，因此其受力点一般会体现在T型钢桥和连续梁上面。主要有以下两点特性：

第一，连续桥梁采用桥墩和梁体作为结合可以让桥梁的上下部分同时承受重力，这样能够让桥墩顶部的负弯矩呈现大幅下降的态势。并在施工中采用柔性墩以便减少桥梁因为荷载变化，从而产生的不良影响，最终让桥梁的安全性得到有效提高。

第二，重大压力和自然灾害对大跨径连续桥梁的影响不大，可以在温度产生变化的时候，混凝土会发生收缩让墩台出现下沉，这样桥梁结构就会因为一系列的向下附加力导致安全性降低。

1.2 连续桥梁施工技术特点

以前，所有的大跨径连续桥梁在施工时所使用的技术均为悬臂施工法，此种方法也一直延续至今。它以合理的使用相关施工也被进行桥墩构建为前提，以相邻跨径的方向作为出发点，同时采用对称施工的方式进行作业。这种施工技术一旦能够让施工内容高效完工，还可以让工程质量得到保证，并且在确保工期的同时让大跨径连续桥梁的建设成本也得到了有效控制。

2 大跨径连续桥梁施工技术内容

大跨径连续桥梁在整个桥梁施工中占比重，涵盖的内容相对较多，总结来看有上部结构施工、混凝土施工以及基础施工这三种内容，而基础施工也被分为大型沉沙井施工、地下连续墙施工以及深水承台施工这三种。

2.1 基础阶段的施工要点

2.1.1 深水承台施工概述

水的作用与桥梁施工有着密切联系，深水承台会因为水压以及水流的作用力，在大跨径联系桥梁的施工中承受相当大的压力。从钢吊施工来看，这种施工就是用相关设备在水下将大型钢吊箱利用整体吊装的方法，进行严密的封底作业。

2.1.2 深水承台施工准备

深水承台施工的相关工作准备包括：施工材料的准备、施工技术准备、机械器材准备、现场准备、测验与测量准备。在正式施工时，就要对桩基、凿桩头进行细致检测，并且进行钢筋捆绑的操作，还要用支架和模板采取下一步施工动作，在混凝土浇筑后进行日常维护保养。

2.1.3 大型沉井施工

沉井施工在大跨径连续桥梁施工中有着非常重要的地位，它的主要结构一般由底板、内隔墙、刃脚、梁、凹槽和井壁组成。从大跨径连续桥梁的所有施工环节来看，沉井作为一项规模较大的施工节点，必须要在进行正式施工前就对相关环节和设计做好充分准备。其中沉井施工的设计要求一般体现在以下几个方面：将其菱角设计为钝角或是圆角最为合理；沉井的长短边比重必须要小；在制作沉井时最好分节进行操作。进行大型的沉井项目施工时，一定要对当地地址环境做好详细的勘察工作，并且要通过多方的测量结果比对，选择最优的沉井安排位置，并且根据科学的测量数据确定沉井尺寸。需要特别引起重视的一点是，要在各个环节中严格遵循相关的行业标准及流程。

2.1.4 地下连续墙施工

地下连续墙从目前的整个桥梁施工环节来说，是基础工程的一种，它是通过使用地下墙专用挖槽机械对深开挖工程的周边轴线进行挖掘作业，使其作业范围出现一条狭长的深槽，并且在施工完成后将深槽进行细致清理，并放入钢筋混凝土墙壁，这样就能够对地下各种自然环境如水流、渗漏等进行有效抵挡，并且有着较强的承重功能。地下连续墙的施工品质好坏，直接影响到后续的施工环节。以罗马村的超级桥梁为例，全长1408米，其属于大跨度连续桥梁施工建设的构成部分。在进行罗马村的施工建设时，就必须要非常重视地下连续墙的施工，能够让清溪北大桥和唐清枢纽互通等交通要道发挥出自身的强大作用力。

2.2 上部结构施工

当进行大跨径的连续桥梁施工建设时，上部结构一般都存在于梁段施工的环节。因此对于这种结构状态，在梁段施工中就可以运用针对此结构的悬臂施工法或者浇筑法进行作业，并且采用混凝土箱梁结合支架的方式增加结构体的牢固性。进行上部结构施工的过程中，有如下几点需要特别注意：

首先，梁段施工中各个部位的结构关系较为复杂，并且受力的面积和点较多，竖向及纵向的预应力管道相对集中，混凝土放量大且钢筋密集，必须要确保结构的强度同时还要严格控制出现裂缝现象。

其次，梁段的箱内排水孔最好能够设置在梁底板顶面的最低处，如果项目设计图纸中并没有在该点设置排水孔，就需要征求设计代表意见后将排水孔移至该处位置。

再次，在对箱梁进行逐段悬浇施工作业时，一定要注意挂具和挂篮的移动、钢束的张拉以及梁段混凝土的浇筑都必须要遵循均衡、同步以及对称的原则。

最后，一定要保证在支架上对边跨的现浇段进行一次性的浇筑作业，避免出现多次操作或者重复操作，并且支架再预压时需要严格遵照相关标准并按照要求的恒载数据进行，只有这样操作才可以保障结构的安全并且消除弹性变形等隐患，同时还要根据相关标准对弹性变形量进行实时测量，这样才能确立预拱度和模板标高。

2.3 混凝土施工

对于混凝土施工环节而言，基础底板为超大体积混凝土结构的一种，能够通过微膨胀混凝土产生的预压应力补偿收缩应力产生的拉应力以及大体积混凝土内部温度应力，这样能够让混凝土出现裂缝概率降低。通常，基坑的内衬是一个超大的环形结构，可以分为六个部分，可以放置在距离衬里顶部50厘米的自密实微膨胀混凝土中，这样能够保证上下層的结合紧密。

混凝土施工质量在整个混凝土施工过程中占有非常重要的地位。因此，在进行混凝土施工时，就必须要对其质量进行把控，需要从以下几个环节进行控制：施工器械、施工现场环境、混凝土材料以及施工人员等，除了对上述环节进行有效把控外，在施工后期还需要对相关工作面进行良好的维护，以有效防止混凝土开裂。

3 大跨径连续桥梁施工技术在桥梁施工中的应用

3.1 悬索桥的应用

悬索桥，也称为吊桥，是常见的桥梁之一。它的缆索形状会被桥梁的平衡条件所影响，从而呈现出几何形并接近于抛物线的状态。

悬索桥从其独特构造上来说，与其他桥梁有着可以使用较少材料而实现长距离跨度的优势，这种独特的优势非常讨巧，可以给桥梁设计工作带来了很大的灵活发挥空间，避免了对桥墩的额外设置，并且在遇到水流湍急的自然条件时，该设计还可以适应环境，具有很强的环境适应性和设计灵活性。

3.2 拱桥的应用

拱桥的历史非常悠久，目前还有很多古代拱桥建筑留存于世，它也是桥梁的一种主要表现方式，并且近几年拱桥的施工技术也日益发展成熟，被越来越多的应用在大跨径桥梁中。拱桥一般有三种类型：中承式、下承式以及上承式，不同的拱桥设计方式需要有不同的结构材料与之对应，但主要还是由混凝土复结材料、氛围石以及混凝土这三种材料构成。

相较于其他类型的桥梁，拱桥的承重力较强，并且因其自身结构的垂直荷载作用，有着较大的抗压能力和相对较强的稳定性。而为了发挥上述拱桥的独特优势，必须在施工过程中严格把控各环节，不论是基础的设计、还是桥身的设计都要严格遵照相关指标进行。

3.3 斜拉桥的应用

大跨径连续桥梁施工的另外一个桥梁类型就是斜拉桥，它的施工重点在于长拉索、索塔、合拢梁段以及主梁施工等环节，所以在施工过程中一定要注意一下几点：在主梁部分的混凝土施工中要使用挂篮悬吊的方式进行浇筑作业，并且施工人员一定要对挂篮的使用状况和各个施工环境都进行定期检查；索塔施工环节中，作业人员一定要考虑结构、材料等外界因素的影响，使用合理的施工方式；长拉索施工中需要考虑桥梁的抗震性能和抗风性能，这样才能确保桥梁在日后使用中的安全；合拢梁段的施工必须要确保各个环节衔接及时，浇筑、内模、挂篮以及悬臂等各环节施工中都需要严格按照标准进行，确保不会出现裂缝现象。

4 施工监控

实行施工监控最为关键的一点便是对施工操作的过程加以监控，这是确保桥梁建设顺利进行的关键手段，同时也能为其后的调整工作带来帮助。对施工操作中的各项技术参数的设置和规定，能够促使测量工作准确进行，是确保施工顺利的必要条件，对于工程的整体质量有着极大的影响。许多因素都会对桥梁的挠度带来干扰，要想将这些干扰要素消除或者弱化掉，从而保障技术数量的准确性，必须要建立全面、严格的监管体系和政策。具体的监管和测量内容如下。

4.1 施工监控概述

4.1.1 施工过程有限元仿真分析

按照该高速公路桥梁的设计方案，在施工过程中需要计算的荷载包括：预应力荷载、时施工挂篮、温度荷载等。本工程对悬臂施工的不同梁段的进行划分，有限元分析时将整座桥梁划分为若干结点和单元，计算模型如图1所示。

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4.1.2 结果分析

在悬臂梁桥进行施工期间，浇筑混凝土、预应力等因素都会导致悬臂浇筑梁段出现不同程度的变形，从而影响到梁体的挠度。如果没有在有效时间内对桥梁标高进行调整，则桥梁竣工运营后，桥梁线形将会出现变化。为了有效保证桥梁的质量，需要对桥梁的标高进行调整，也就是确定桥梁预拱度。除了确定桥梁预拱度，还需要确定立模标高。连续刚构桥的标高在后续阶段难以对挠度进行有效的调整，而斜拉桥即使在成桥后也可以对标高进行调整。即便连续刚构桥可以利用预应力的改变来实现标高的变化，但是它的受力情况将会发生改变，而且调整限度十分微弱。所以在施工过程中，必须对连续刚构桥的标高进行严格的控制，防止出现严重的偏差。

4.2 监控内容

4.2.1 理论预拱度

在计算理论预拱度之前需要先完成仿真模型，然后将所需参数和桥梁施工的应用信息输入至计算系统内，从而完成理论理论预拱度的计算。

4.2.2 立模标高以及线形控制

立模标高值需要对所处节段的挂篮变形值、预拱度等数据进行相应的计算。其中，挂篮变形值需要利用相关测试得出数据结果，而预拱度是在进行悬臂施工时计算得出的，可以利用预拱来代替梁体预设的扰度值。但是在现实情况中，经常会发生理论值偏离的情况，难以达到预计的成桥状态。为了严格保证施工控制效果，在进行施工时一般会对混凝土的质量进行密切监控，并且会对混凝土不同龄期的数据指标进行严格的检测。除此之外，还会在不同标段内设立高程观测点。在进行施工时，还会对不同截面进行立模以及标高观测，并且确定箱梁曲线和扰度的具体变化，防止保障悬臂端合龙出现误差。除此之外，还需要尽量降低其他因素对观测值造成的不良影响。

如果某一节段前端的设计标高为H，成桥预拱度为 Y1，主梁施工过程中此点的变形为Y2，立模标高修正值为 H修，则此点的立模标高H立模为：

H立模=H+Y1-Y2+H修

其中：成桥预拱度Y1包括成桥后徐变产生的位移和活载预拱度两部分。

4.2.3 应力监控方法

应力监控应用的最为广泛的是钢弦式应力测量计，该儀器对应力进行测量需要对测量得出的应变力数值进行转换，从而得到混凝土的应力值。

4.2.3.1 钢弦式应力测量计原理

该测量计的使用原来在于，当测量计两侧的钢弦直径在实际测量长度之下时，压力膜片会出现一定幅度的震动，并且利用振动力影响到钢弦，使钢弦出现一定程度的形变。然后按照换算公式，得出混凝土的应力值。

4.2.3.2 选择监控截面

对于桥梁而言，混凝土连续箱梁中的预应力和不同横截面的预应力具有较大的差异。如果桥梁悬臂区域平稳，则此时悬臂底部的所受到的作用力出现最大值。在对桥梁进行混凝土浇注的过程中，跨中截面所承受的作用力最大。因此，需要对这部分区域进行严格的监控。

4.2.3.3 监控混凝土浇注具体时间

在合并桥梁时，必须要严格监控所应用的混凝土浇注时间。然后对气温状况、应变力变化等数据进行全面的记录，并设定具体的混凝土浇注时间。时间的选择一般在1：00-6：00之间，因为在这期间悬臂端高程较稳定，并且应力截面变化幅度较小，便于合并桥梁同时浇筑混凝土。

5 大跨径连续桥梁施工技术应用