桥梁预应力混凝土连续刚构悬灌技术研究

2022-02-25王俊

运输经理世界 2022年31期

关键词：挂篮张拉箱梁

王俊

（江西省路顺工程建设有限公司，江西弋阳 334400）

0 引言

预应力混凝土桥梁具有施工规模大、周期长特点，此类工程开展时若采用传统技术进行施工，工程效率与质量得不到保障。为提升桥梁工程建设进度与效果，分析预应力混凝土连续刚构悬灌技术，明确悬灌细节、掌握工艺操作重点，为桥梁工程施工提供更多帮助。

1 工程概况

某大型桥梁项目采用左右分幅的设计方式，以组合连续“T”形刚构桥梁的形式，跨径尺寸设计为（115m+115m）+（25m+25m），各个结构部分尺寸设计合理，桥梁的结构性能良好。根据设计要求，箱梁根部量高5.6m，跨中梁体高4.5m，箱梁顶部宽12.5m、厚30cm；箱梁采用C55 混凝土制作。

2 悬灌施工技术

悬臂箱梁施工流程如图1所示。

图1 悬臂箱梁施工流程

2.1 0＃段施工

0#段是重要的施工结构，关系到墩身与桥梁的性能，所以必须组织落实管控工作，规范化管理现场各个施工要素，分析受力条件因素，应力处于合理范围内。经过对0#段分析发现，整个结构部分上的钢筋管道分布比较密集，必须加强施工质量管理和控制才能满足工程的标准要求。桥梁悬灌桥墩高度通常设定在40～120m，这样的情况下支撑有着较高的难度，威胁工程的经济效益与安全性。从这个方面出发进行分析，了解现场的施工状态，决定在桥墩顶部2m的位置上预埋9 根工字钢，桥梁外侧伸出3m 的长度，将两个墩柱贯通连接，横向布置7 根工字钢制作作业平台。外模在制作时需要通过使用专用支架控制，卡模板是主要的结构，通过木质的工字梁完成固定处理，结构厚度为20cm，达到总体强度性能标准，且自重比较小，不会对现场造成任何影响，还能提高施工效率，符合此次施工的要求[1]。

2.2 钢筋的绑扎

在预应力管道的施工中，应用钢筋卡加固，其间隔距离设定在500m 以内。钢筋连接施工时，确保单一截面中连接点的数量符合技术标准，且焊接长度在10d（d 为钢筋直径）以上。在钢筋接头的位置上先进行折弯处理，确保两根钢筋轴线是相同的。绑扎钢筋的环节按照底板、腹板、顶板的顺序进行，以确保结构的性能合格。钢筋绑扎工作结束后，及时进行绑扎位置的检查，符合设计方案的要求，且保持横平竖直的设计，确保钢筋绑扎达到牢固性、稳定性的标准。预应力管道安装方向、位置完全达到性能要求，一旦在现场施工环节发现普通钢筋与预应力钢筋干涉，要及时调整普通钢筋，确保预应力筋的性能不会受到影响。

2.3 混凝土的拌制与灌注

箱梁结构使用C55 混凝土加工制作，并且在浇筑结束后的7d 应达到设计强度的90%以上，且养护施工后强度完全符合标准的要求，结构性能符合工程的要求。为了确保在施工环节不会发生收缩、形变等问题，设计人员在混凝土的配合比时要加强水泥比例的控制，严格执行配合比参数要求，加强监督检测，消除不利因素的影响。在浇筑工作全部完成后，立即组织开展养护施工，在浇筑结束的1～2h 后，就要覆盖土工布开始洒水保湿养护，确保混凝土表面始终处于湿润的状态，且养护时间超过14d[2]。

2.4 悬臂段施工

2.4.1 挂篮组成

应用菱形挂篮的结构形式，主要是从模板、锚固结构、吊架方面的制作出发，遵循工程技术标准要求制作，按照图2制作。

图2 菱形挂篮结构示意图（单位：mm）

2.4.2 钢筋、预应力管道施工

在施工环节需要严格控制箱梁施工过程，要求各个结构部位的模板性能合格，保证预应力管道、钢筋的质量达标。在钢筋切割阶段，要求每个部位的尺寸与质量达到标准，以确保施工效果合格。此外，波纹管结构需要具备一定的耐腐蚀性以及刚性。在此工程施工中，波纹管选厚度设计为0.25～0.30mm，且按照100mm、120m 规格进行制作。

2.4.3 混凝土施工

在混凝土施工环节，按照施工方案要求进行施工，在混凝土配比时做好配合比参数优化，同时在搅拌期间控制材料均匀性，搅拌完毕后使用运输设备将其运输到现场进行灌注，灌注期间对灌注量与灌注高度控制，保证施工效果。

2.4.4 预应力施工工艺

在预应力张拉阶段，对于顶板与腹板位置进行施工时，对于预应力束需要选取规格为17φ15.2mm 的钢绞线进行施工，同时配合F4-F22 型锚具作业，张拉期间预应力张拉强度控制在3187.3kN 范围内；中跨底板部位置施工，所选用的钢绞线归为18φ16.2m，同时配合OVM23-24 型锚具作业，施工期间预应力强度值控制在3187.3kN 以内。需要注意的是张拉极端，对于每张拉一个进程均安排工作人员进行检查，查看张拉工况是否出现异常，若发现异常则停止张拉在探明原因后，再开展后续工作。

2.5 边跨直线段现浇施工

在进行边跨直线段施工时，可以利用桥墩位置的预埋件架设托架与纵梁，在安装模板后，进行浇筑施工。由于该施工位置的直线点是采用大体积模板结构，故而在横梁位置与纵梁位置需要增加一些砂箱，以此为后续拆卸工程提供支持。

2.6 合龙段施工

2.6.1 合龙段施工顺序

该工程有两个合龙点，故而在施工阶段需要按照两侧对称的方式实施同步施工[3]。

2.6.2 合龙施工

施工环节通过采用挂篮方式进行操作，首先需要把挂篮的底部模板进行加固，使其能够在相邻的模板上。对于外部的悬挑吊则需要将其与翼板结合在一起，这样才能给混凝土浇筑时减少应力变化，提升梁体受力稳定。

3 施工质量控制的措施

3.1 建立控制计算模型

对于大跨径预应力连续刚构桥梁项目正式实施前，选择应用先进施工技术对桥梁结构进行模拟和分析，从而可以加强工程的质量和性能控制。该工程项目在桥梁设计中，选择应用有限元分析方法将桥梁分为P 个单元，其中主桥为M 个单元，桥墩为N 个单元；挂篮集中进行荷载简化分析，并通过计算软件进行受力与变形方面的分析；相邻底板中的齿板进行荷载计算分析；对于每个梁段进行分析时，都要简化为立模、浇筑、张拉的三个环节，其他工序不做具体的分析。以上述分析为基础建设桥梁结构的模型，对现场施工情况进行模拟分析，并与设计方案做对比分析，确保项目施工效果和质量符合要求。

3.2 桥梁现场测量

在大跨径预应力连续刚构桥梁的施工中，除了要模拟施工工艺之外，还要做好桥梁现场测量工作，具体要做好如下几项工作。

3.2.1 测量挠度参数

挠度是影响桥梁结构性能和质量的重要参数，通过进行挠度参数的测量，实现挠度数据的实时控制，每个环节都要处于合理的范围内，才能保证桥梁的施工质量合格。具体要做好立模、混凝土浇筑前后、预应力张拉前后等施工环节。通过挠度测量观察位移量数据，在合龙后还要定期测量，以确保工程的质量合格。

3.2.2 合理调整误差

在桥梁施工现场，误差是无法从根本上避免的，但是可以尽量地减小。施工误差的存在往往是多方面原因造成的，比如预应力张拉问题、挂篮不合格、模板变形等。当前对于误差调整来说，主要遵循如下原则：加强误差调整参数的控制，不能过度调整，通常调整在1%以内；误差调整后，预防发生倒坡的危害；对于误差比较大的部位，在调整时要综合分析影响因素，以免调整后造成严重的后果[4]。

3.3 应力控制措施

在现场施工环节至桥梁施工后，应力控制都是重要的工作，确保应力处于合理的范围内，符合设计标准的要求，是保证桥梁工程质量的关键。对于大跨径预应力连续刚构桥来说，应力控制难度较大，现场施工单位应加强应力参数的监测，只要是发现监测的数值超出了规定的要求，就要及时分析形成原因，选择合适的应对措施，尽量减小实际测量值与设计参数值的误差。为了掌握应力变化情况，通常布置在墩底、墩顶等位置上的测量点，经过测量掌握这些结构的应力状态，一旦发现不符合工程标准要求的情况，就要立即分析形成原因，寻找影响因素，并及时做出调整处理，确保应力参数时刻在合理区间内。对于桥梁施工来说，变形问题是比较普遍的，有些部位的变形不易察觉，但是却会产生较大的影响。因此，通过应力控制工作及时发现变形问题，对于结构性能的变化有足够的掌握，确保不会超出规定的范围，对工程质量的提升具有积极的意义。

3.4 线形控制措施

经过对桥梁项目施工现场情况分析，很多桥梁即使选择应用先进的技术、设备以及施工方案，都难以从根本上消除变形的问题，如果存在变形的病害问题，现场就会偏离预设的部位，应力严重超出规定的标注，从而损坏结构整体性能。因此，在桥梁施工现场必须加强线形控制，避免发生严重的质量与安全控制事故。目前来说，桥梁的线形控制主要包含平面控制与竖向控制两种。平面控制的作用就是要确保桥梁的轴线符合设计标准的要求，相比之下，直线型的桥梁平面控制难度比较低，而弯曲的桥梁平面控制难度较高，需要对桥梁结构进行全面的分析，并选择合适的控制措施。竖向控制也是线形控制的重要措施，如果竖向控制失效，桥面容易出现纵向起伏变化，导致桥面发生超重的情况。此外，现场施工中，预应力筋的偏角过大也比较常见，只要是经过检查发现有偏角过大的问题，不符合设计标准，就要及时采取措施纠正处理，以确保桥梁的质量合格，外观符合要求，不会影响工程的施工效果。

3.5 温度控制措施

经过对桥梁施工经验总结发现，温度对于主梁挠度的影响最为直接，包含日照温度与季节温度的变化。日照方面的因素造成影响是比较复杂的，影响的因素分析也不足，挠度、箱梁内力研究还不够深入，并未有统一的计算模式。通常桥梁建设施工中需要安装温度传感器部件来检测温度变化的情况，一般安装到主梁、桥墩等关键的部位，再应用有限元软件分析，根据变化情况做出准确的分析，避免日照温度对桥梁造成不利的影响。季节温度所造成的影响往往会持续较长的时间，发展与演变的速度也比较慢，对桥梁结构的影响很大。季节性温度极大地影响总体桥梁的性能关系到结构性能和质量标准，所以必须消除温度对于桥梁产生的负面影响，桥梁浇筑最好是在春秋季节进行，以降低入模温度，如果夏季施工则要采取覆盖、遮阴等措施，还要避免在每日高温时间段施工，从而将温度的影响降到最低，以免影响桥梁工程的质量[5]。