预应力混凝土连续刚构桥的施工控制

【摘要】黄草乌江特大桥工程主跨200m，主墩高度分别为109m和118m的连续刚构桥，其悬臂施工节段多，时间长，影响因素多。本文主要阐述在大跨度刚构施工中，从测量、材料、施工工艺、预应力、混凝土徐变、挂篮变形、温度、养生等方面进行控制并采取相应技术措施，以保证施工精度，并在成桥后线形满足设计要求。

【关键词】控制点；徐变；前进法；倒退法；理想状态

1、工程概况

黄草乌江特大桥是重庆至长沙公路武隆段高速公路的一座重点特大桥，主桥范围左右分幅设计，主桥平面位于直线上，桥上纵坡为2.8%，最大超高横坡为单向2%。

主桥为113+200+113m三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥，大桥分左右两幅，主桥左右幅宽度均为12m，其中行车道11m，外侧护栏宽0.5m，内侧护栏宽0.5m，主桥每幅箱梁顶板宽12m，底板宽6.7m，外翼缘板悬臂长2.65m，箱梁跨中及边跨现浇段梁高4m，0号块高度为12m，从中部跨中至箱梁根部梁高以1.8次抛物线变化。

主墩下部结构：4号主墩和5号主墩均采用钢筋混凝土空心薄壁墩，空心墩顶部横向宽度与主梁箱底同宽，采用46.55：1的比例放坡至墩底，空心墩顺桥向宽度13m，左右幅桥的承台连在一起，承台厚度为5.5m，每个主墩承台下设置20根群桩基础，桩径均为2.5m。

2、箱梁悬臂施工标高控制的意义

在主梁悬臂施工过程中梁段立模标高的合理与否关系到主梁的线形是否平顺。一般确定梁段立模标高由以下几部分组成：梁段的设计标高、梁段的设计预拱度值、施工中的温度，挂篮变形及施工误差等。

为了使竣工后的结构保持设计线形，在施工过程中设置预拱度，可采用前进法或倒退分析法。但在实际施工中，很难控制到每个节段的施工理想状态，造成许多大跨度连续刚构桥梁在施工合拢时平面及高程的误差较大，影响合拢，成桥后不同程度出现中跨下挠，使得成桥后刚构桥线形不美观并改变受力结构，影响桥梁使用安全。

3、箱梁悬臂施工标高控制措施

3.1悬臂法施工测量控制

3.1.1标高测量计算

施工过程中现浇箱梁节段的高程是实时变化的，需要根据设计的线形高程以及实时测量，由于施工过程中会使悬臂梁端的实际高程与控制高程之间有较大的误差，并且施工工艺、材料参数等与规范取值不同，如果按照计算的预抬值施工最终成桥状态不一定是理想状态，必须对其进行误差分析，根据分析结果对接下来施工节段计算预抬值进行调整，必要时须修正计算模型。通过接下来连续几个节段箱梁标高的调整，使之误差在控制范围内，从而保证成桥线形平顺、美观。

3.1.2控制网及测点的布设

箱梁施工控制网包括平面坐标控制网和高程控制网两部分，初期设置作为桩基承台墩身的平面及高程控制网，箱梁施工时作为控制其平面坐标及高程控制网。本桥在施工过程中采用LeicaTC702全站仪作为测量控制仪器，测量精度不低于二等。在0号块箱梁顶部布设4个控制点4-1、4-2、5-1、5-2，是大桥施工的线形控制导线点。为便于视准线法控制桥梁中线，4个导线点也是中线控制点。如图1所示。

为满足施工过程中控制箱梁各悬臂段中线位置，每个箱梁0号块上布设7个（包括一个中线控制点）控制点，如图2所示。控制点采用Φ16mm的螺纹钢筋制作，露出混凝土面1cm其下部抵紧底板模板，和上下层钢筋网焊接牢固，测完后刻上十字，浇注混凝土后，在复测无误差后方可使用。每个悬臂段设3个测点，以箱梁中线为准对称布设，测点离节段前端。悬臂梁段设的测点即为控制箱梁中线平面位置的测点，又为箱梁标高和挠度变形观测点。

3.1.3现浇梁节段轴线的控制

当右幅4#墩箱梁当前浇注节段的施工挂篮初步就位后，根据箱梁施工控制网在其0号块工作基点（4-1）上架设J2级经纬仪以5#号墩墩顶0号块上的基点（5-1）为定向点（主桥处在直线段上），以长视距控制短视距的放样原则，放样现浇梁段的中线位置，然后根据箱梁节段立模标高通知单， 用水准仪控制安装底模侧模和顶模。通过调整挂篮前吊杆高度等方法，使底模、侧模和顶模标高满足立模标高通知单，误差应控制在±5mm（高程）和±5mm（中轴线位置）之内。

3.1.4现浇梁段标高控制

以0号块水准网作为工作基点，采用二等水准精度测定底板和顶板测点的高程值。

首先，高程控制是一个动态的控制过程，在预应力箱梁悬臂施工中，其自重作用使得箱梁悬臂段向下位移，当张拉预应力钢绞线时又将使梁体向上位移，同时由于混凝土结构的徐变和收缩机理复杂，结构发生的非线性变形值不易精确确定；其次，考虑到施工中所用材料的变异性、实际结构的受力条件及施工中温度变化等因素，将使得悬臂浇注的箱梁标高与设计标高明显偏差，因此对每一个悬浇梁段要进行6种工况的线形控制观测。

3.1.5施工挂篮的变形测量及计算

悬臂施工的挂篮为钢結构，在混凝土浇注后产生变形，造成箱梁下挠，其变形值最大达25mm，这在线形分析中必须考虑，因此，应通过实际计算来确定第i节段箱梁立模标高预抬值。

3.2承台、墩身测量控制

（1）对于承台及墩身的沉降测量每15天作为一个周期进行测量一次，一般安排在早上太阳出来半小时之前完成。

（2）承台施工完成后，要在主墩承台四周预埋四个沉降观测点，作为观测在施工中不断增加恒荷载情况的沉降变形值，为后续施工中确定预抬值提供依据。

（3）本桥主墩高度分别为109m和118m，桥梁上部施工对墩身的压缩量及墩身的徐变不能不考虑，监控单位提供的理论数据分别为4cm及4.5cm，在实际施工中，墩身的强度、弹模、材料、温度、施工周期和实际的计算的差异，对墩身的徐变及压缩值影响比较大，应在电梯附着侧，箱梁底2m处预埋两处沉降观测点。主要利用电梯附着，方便观测。测得实际的压缩及徐变值提为箱梁的预抬值提供依据。

3.3施工工艺控制

3.3.1超方

在连续刚构桥的施工过程中，一方面施工线形如控制不严，起伏过大，不但全桥的美观受影响，而且，必然出现增加调平混凝土的问题，造成桥面铺装超方。另一方面模板变形、混凝土容重不准确、施工粗糙造成结构超方。二期恒载的加大，使得箱梁自重作用效应将显然加大，直接影响主梁的竖向变形，导致下挠增加，达到一定范围影响桥梁安全。

3.3.2中跨合拢

中跨合拢时，要选择一个较低的温度不超过20℃，在施工中不可能在合拢时正好处在这个温度，所以此桥合拢采用主动顶推的方法合拢，预留一定的偏位对合拢段形成一定的预压应力，根据设计院提供的顶推力和位移双控进行合拢。但实际施工中中跨合拢时要根据当时的温度环境，墩身弹模情况还要进一步调整顶推力和位移值。

3.3.3边跨合拢

先浇注靠近桥墩梁段，再浇注合拢段2m梁段。采用导梁现浇边跨合。不论活载布设在任意位置，当连续刚构边中跨的最小比值为0.54-0.56时，边墩支座上保留足够的正压力而不出现负压力，同时也不因为边跨无支架合拢而增加预应力索，本桥113/200≈0.56满足要求。

3.3.4强度和龄期要求

早期混凝土弹性模量的增长滞后于强度增长，混凝土虽达到规定强度要求，但混凝土弹性模量往往仅达到设计值的70%甚至还小些，因此在预应力弯矩不能完全抵消自重弯矩时，会使施工阶段弹性下挠值增大，而且此时加载，也会加大混凝土收缩徐变对结构的影响，张拉预应力时，只有混凝土弹性模量和强度均达到设计要求，才能最大限度的减少混凝土收缩徐变对结构的影响。

3.4其他控制措施

主要应注意以下几点：（1）箱梁混凝土应采用高性能混凝土；（2）对混凝土的徐变及养护应采取合理措施。

结语：

通过对本桥大跨预应力刚构施工各方面的控制避免了大跨预应力刚构桥的中跨下挠和施工裂缝等病害，为以后提高高墩大跨预应力刚构桥梁使用寿命及耐久性提供了施工保证，可供类似工程参考。

作者简介：

孙富军，1985.05- ，男，汉族，陕西富平人，本科，工程师，研究方向路桥工程施工。