高速铁路大跨度连续梁桥悬臂施工质量控制研究

王建亮

（中电建路桥集团有限公司，北京 100089）

0 引言

悬臂结构浇筑施工法是预应力混凝土桥梁施工中常用的浇筑方式，也称为挂篮浇筑，可以实现只靠自身构件进行浇筑，无需设置支撑，国内应用悬臂结构浇筑施工法完成了多座高速铁路大跨度连续梁桥的建设。悬臂浇筑法主要从桥梁上部开始浇筑相应尺寸的梁段，然后通过吊篮前移，向两端对称地增加节段，悬臂结构逐步延长，每一段立模后浇筑混凝土节段，再增加外部预应力，循环施工直至浇筑完成，最后边跨、中跨依次合拢，连接成一个整体，实现连续桥梁的结构体系转换。悬臂构造桥梁施工法以预应力混凝土连续桥设计的负弯预应力筋为基础，使跨中正最大弯矩转化为负最大弯矩。悬浇过程中独立的T型桥体处于负最大弯矩受力状态。随着施工的进行，梁体的受力状态也会发生各种变化。

尽管悬臂结构具有良好的稳定性和强度，在高速铁路大跨度连续梁桥施工中被广泛采用，但不可忽视对悬臂施工的质量控制，否则无法保证高速铁路大跨度连续梁桥建设质量，无法让悬臂结构发挥出其最大作用[1]。

1 施工质量影响因素

1.1 结构参数

作为高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构施工的依据，结构参数直接影响着施工质量，选择合理的结构参数是施工质量控制首先面对的问题。

1.1.1 截面尺寸

高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构不同截面的尺寸参数在变化，其物理力学特性不同，对施工要求也不同。施工过程中，如果不重视对截面尺寸的控制，会导致建成桥梁截面尺寸和工程设计的截面尺寸出现一定的误差。出现这种误差的桥梁，其物理力学特性必然与设计要求的存在差距，最终影响建设效果。

1.1.2 材料弹性模量

材质的弹性模量较大程度影响着桥梁构件的变形，而且高速铁路大跨度连续梁桥不同部位对材料的弹性模量要求也不同，施工中必须根据实际要求合理调节材料弹性模量，使之尽可能与设计值一致。

1.1.3 混凝土容重

混凝土的容重决定着桥梁悬臂结构的自重，能够影响悬臂结构的强度和稳定性，并影响构件的内力分布情况和变形情况。因此，必须要严格控制混凝土的容重，必须要严格执行混凝土配合比，要对混凝土质量进行认真检测，保证混凝土的实际容重符合设计要求。

1.2 分析模型

根据桥梁的构造状况，建立分析模型，采用此方法控制连续梁桥悬臂结构的施工，保证施工质量，让其能够满足设计要求。科学、精确的结构建模至关重要，结构模型分析过程中需贯彻精简准则，要将结构简单化，便于施工人员阅读易懂，并且要设置模型偏差范围，将偏差控制在合理范围内。

1.3 立模标高

立模标高决定着混凝土各梁段标高，极大地影响着高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构施工质量。施工过程中应严格控制各个阶段的立模高度，确保桥面结构和梁底线形符合设计要求。

1.4 预应力钢束张拉

预应力钢束张拉影响着高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构的内力和位移，是连续梁桥结构施工质量的重要影响因素。施工过程中，施工环境复杂，张拉作业会受到多种因素的影响，可能存在着波纹管道定位误差等现象。为保障连续梁桥结构施工质量，预应力钢束张拉应符合以下规定：

（1）在持荷锚固后，量测两端伸长量之和不得超过计算值的±6%；

（2）全梁断丝、滑丝数不能大于原设计钢丝数量的5‰，且一束内断钢丝不能多于1丝；

（3）各端钢丝的回缩量之和，不能超过8mm；

（4）每端夹片外露量不得小于5mm。

根据各故障指示器提供的证据，按照第2.4节步骤利用Matlab计算可得不同区段发生故障的可信度，如表5所示。

1.5 温度因素

温度影响着高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构的应力和线形，有时温度变化导致的混凝土温度应力甚至会大于由荷载引起的应力。施工过程中应加强对温度的监测和控制，要做好降温措施。指派专人按时定点检查混凝土内部与环境温度，同时做好保养。例如拆模维护前用编织布包裹并遮阳，并不断喷水降温保养；模具拆卸后及时用双层的塑胶布料包裹于混凝土表层上，并使包覆物完好无损，且相互衔接整齐；从箱梁内部通入高压管道并设置洒水龙头，以高压水泵不断地向箱室内喷射水，进行减温保养。

1.6 施工管理

现场施工管理影响着连续梁桥悬臂施工的质量和进度，完善合理高效的施工管理系统可有效提高施工效率和质量控制的可靠性，是保障高速铁路大跨度连续梁桥悬臂施工保质保期完成的关键。

2 施工质量控制内容

高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构施工中，根据设计内容完成某一阶段主桥梁的施工任务后，应对结构的标高和应力进行监测，并将实测结果与设计值进行误差分析，明确误差产生的原因和存在的问题，将其作为下阶段施工调整的依据。通过控制方法来解决施工中存在的问题，达到施工质量控制的目的，从而能够保证施工质量，主要控制内容包括线形控制、应力控制、稳定性控制、安全控制。

2.1 线形控制

由前文分析可知，桥梁线形受到多方面的因素影响，应加强对正在施工的桥梁进行线形监测，并进行偏差调整，以指导下一步施工，保证施工质量[2]。线形控制主要是对各节段模板标高、梁顶标高以及梁体挠度进行控制，悬臂施工线形控制允许误差范围如表1所示。

表1 悬臂施工线形控制允许误差范围

线形控制中，监测结果的准确性非常重要。为了保证监测结果的精确性，要求各个监测断面选取合理，监测点布置足够稳固，避免受到外界的干扰，从而确保测量数据的准确。以0#块监测为例，可布设4个监测断面，每个断面共设有5个测点，各点分别设在箱梁的翼缘板中心、腹层中心线、腹板单元连接的中心线部位，如图1所示。梁体浇筑过程中，悬臂结构混凝土梁顶高程测量桩可按图2布置，高程测量桩布置在每一梁段的前部顶面处边界约0.2m区域内，并在桥梁中央及两端处共预设了5个观测桩，桩顶高度高于混凝土顶面处10mm，同时在挂篮前端模板顶面处布置临时监测点，可在混凝土施工过程中监测挂篮变形情况，为调节混凝土横桥方向提供依据。

图1 0#块观测点布置图

图2 高程测量桩布置示意图

2.2 应力控制

应力控制同样也是高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构施工质量控制中的重要内容，如果缺少合理的内部应力控制措施，将增加结构受到破坏的概率。因此，必须要加强对应力的控制，加强对应力的监测，尤其是对结构内部应力进行监测，需要保证某一阶段结构应力符合设计要求后，才能展开后续的施工，根据施工经验，施工过程中各种荷载作用引起的结构应力值与设计值之间的误差应控制在±5%。监测过程中如果发结构应力异常，应立即停止施工并查明原因，经处理后方可继续施工，以保障施工质量。

2.3 稳定控制

除了桥梁构件之外，施工过程中使用的各种辅助结构的稳定性也是稳定控制的重要内容，包括支撑、挂篮等，这些构件的稳定性也必须符合相关规定，才能保证施工的顺利进行。

2.4 安全控制

安全控制是高速铁路大跨度连续梁桥悬臂结构施工最为重要的控制内容，是各项工作开展的基础，既要确保施工人员的生命安全，也要确保施工安全。安全控制是施工质量控制的核心，是其他三项控制内容的综合体现，加强对施工安全的控制，也是施工质量和施工进度的重要保障。

3 结束语

高速铁路大跨度桥梁施工过程较为复杂，对施工的要求较高，且容易受到多方面的影响。因此，对于高速铁路大跨度桥梁施工环节和施工控制的研究必不可少。本文分析了结构参数（截面尺寸、材料弹性模量和混凝土容重）、计算模型、立模标高、预应力钢束张拉和施工温度对悬臂施工质量控制的影响，提出必须从线性控制、应力控制、稳定性控制和安全控制四个方面加强施工质量控制，从而保证高速铁路桥梁施工的质量。