预应力混凝土连续梁桥中跨合龙施工技术分析

赵建国

(山西省公路局太原分局,山西 太原 030012)

1 工程概况

我国一处预应力混凝土连续梁桥采用合龙施工工艺，结构跨径40 m+2×72 m+43 m，整个桥梁结构采用分类型材质的单箱梁结构，属于变高度的连续箱梁结构。桥梁箱梁底部宽6.5 m，顶部宽12.5 m，桥梁外翼板突出部分悬臂施工长度2.5 m。理论条件下梁体跨中截面高3.5 m，支点截面高6.5 m，梁体结构下边缘根据圆曲线变化量圆弧半径大小来进行确认，其中箱梁结构两侧腹板和顶板相交位置，分别以设计半径圆弧作为过渡段，腹板厚48 cm～110 cm，顶板厚40 cm，底板厚40 cm～100 cm,见图1。

2 桥梁中跨合龙施工顺序分析

2.1 合龙施工方案

本桥上部采用预应力混凝土悬臂浇筑，合龙工艺主要有以下施工要点：第一，在托架结构上方浇筑墩柱顶段梁体结构，并将其临时加固处理；第二，将托架结构拆卸装上挂篮设施，由悬臂前端位置开始施工，合龙后及时将合龙段的桥梁临时加固设施解除；第三，在合龙施工段部分预应力钢束张拉工作结束之后，将合龙段两端桥墩位置的临时加固设施解除，同时将合龙段剩余的预应力钢束进行张拉处理[1]。本项目施工中共设置四种合龙方案备选，具体如表1所示。

对表1中四种不同类型的合龙方案进行分析和研究，其中除了合龙顺序不一致以外，剩余的施工条件完全保持相同。论证这四种方案的目的，是通过分析不同合龙顺序对桥梁内力和施工段累计变形所产生的影响，确定附加内力和变形最小的最优施工方案。第一种施工方案是先将两边跨对称合龙，然后再对两中跨对称合龙；第二种方案和第一种方案施工方法相反，先对两中跨对称合龙，然后对两边跨对称合龙；同样方案三和方案四也属于两种相反的施工方式[2]。

表1 合龙方案

2.2 合龙顺序影响分析

合龙顺序的变化不但会对整个结构体系的转换产生直接性影响，同时也使得桥梁结构内部的初始恒荷载内力分布产生相应的变化。在本工程中，使用有限元软件建立虚拟结构模型，模拟分析上述四种不同合龙顺序以及施工过程中的关键性控制内容，在计算过程中需要有效考虑到恒荷载因素所产生的影响，主要包含二期恒荷载、应力收缩变形以及梁体结构自重。通过计算分析结果可以看出，不同合龙段的施工顺序，在连续两段恒荷载内力差异性相对较大；通过不同合龙施工顺序对桥梁弯矩大小进行对比分析，可以得出合龙顺序的不同对连续梁结构产生的弯矩影响最大，但是对于连续梁的剪切力和轴向力的影响相对较小[3]。

通过对比关键性受力位置，如跨中、支点以及桥跨3/4位置，从四种合龙施工顺序在不同位置对连续梁桥恒荷载内力的影响来看，中跨合龙段在桥梁墩顶位置的弯矩峰值量相差相对较大，因先进行中跨后进行边跨合龙的施工方案，在桥梁墩体结构顶部的弯矩峰值差异量相对较小，故从连续梁桥弯矩峰值大小分布情况进行分析，方案二是最佳的施工方式。通过四种不同合龙方案分析，由于合龙顺序对连续梁桥所产生的内力影响较为明显，且合龙工作顺序不同所形成的累计变形量大小也会存在明显差异，所以合龙工作顺序不能随意调整。

3 合龙施工关键工艺流程

预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工中，须规范控制挂篮、钢筋、墩顶临时固结、支架、模板、混凝土浇筑、预应力张拉压浆、合龙、解除临时约束、监控等关键环节；应对称平衡浇筑，使梁体结构以受拉为主，避免产生扭矩、力矩；施工前进行结构参数、标准偏差、临时固结装置等的分析验算，编制施工和监控方案，并对现场结构、气温、环境等准确测量，满足设计要求；特别是合龙体系转换时，须重点把握配重、临时固结、解除固结的时机和工序衔接，并注意以下方面。

1)平衡配重。悬臂浇筑施工过程遵循变形和内力双控原则、以变形控制为主。施工前，为有效保证合龙工作的准确性和平衡性，需要先对合龙段两侧区域的梁体结构进行准确测量，同时准确计算标准高度偏差量，如偏差量超过15 mm，则需在悬臂位置进行配重，以有效调节标准高度偏差量。根据计算参数结果在合龙口两侧的梁体顶面设置配重，配重采用等重压载水箱；悬挂配重工作结束后，需将合龙口两侧的悬臂端临时刚性连接，即将其锁定为劲性骨架结构，然后进行后续的合龙施工；在浇筑合龙段混凝土时应同步卸载水箱配重，在合龙施工结束后卸下所有配重负荷。尽管配重可以保证合龙施工更加精确，但是这种方法会在桥梁结构内部形成附加内力，因此标准高度偏差量在施工中应尽可能避免出现。除此之外，如果合龙段两侧区域底板位置的施工高度差过大，管道施工中所产生的折角会对局部受力产生影响，甚至会造成合龙段的底板位置产生破坏性问题[4]，也需严格控制。

2)合龙口锁定施工。合龙口锁定前应进行施工验算，临时固结锁定完成后方可进行支架施工。锁定过程须控制好合龙施工段两侧区域的底板标高，施工误差应控制在标准范围内，合龙锁定工作需在低温条件下进行。合龙口锁定施工所使用的技术方法，是运用劲性骨架型钢结构和合龙口两侧区域的梁板位置顶面进行连接，同时将底板和顶板连接。在具体施工中，首先需将底板护板以及对应的应用类管道进行绑扎，绑扎工作结束后在底板位置安装劲性骨架结构，骨架结构一端和预埋钢板之间进行焊接，另外一端不直接进行焊接。同样在顶板施工过程中施工流程也是如此。合龙段在锁定工作之前，需要连续观察2 d～3 d的气温条件，选择气温最低的时刻进行合龙段锁定施工，同时将顶板底板没有焊接的位置和预埋钢板之间进行焊接。临时锁定可有效解决外部环境、混凝土材料制作、合龙段混凝土早期收缩以及外部施工荷载等多方面因素的干扰，有效防止合龙段施工出现的破坏性问题，有利于结构和施工安全。

3)解除临时约束。桥梁合龙后，桥梁由静定结构转换为超静定结构体系，满足一定条件时，需尽快解除墩顶、合龙口等临时固结，进行相应施工操作：第一，合龙段混凝土强度达到设计强度的10%时，解除对称墩顶临时加固结构；第二，合龙段混凝土强度达到设计强度的90%时，解除对称合龙口劲性骨架锁定结构；第三，合龙段混凝土强度达到设计强度的95%，同时弹性模量超过100%以及混凝土的龄期超过7 d时，对本阶段所有预应力钢束进行张拉压浆和封锚处理。

4 结语

桥梁合龙是受力体系转换的过程，不同合龙顺序及合龙工艺将影响其内力及变形，通过多跨预应力混凝土连续梁合龙施工技术分析研究得出，四跨预应力混凝土连续梁合龙顺序采用先中跨对称合龙、再边跨对称合龙的施工方案较佳，在实际施工中不应随意变化合龙施工顺序，并应注重平衡配重、合龙段口锁定、解除临时约束等合龙关键工艺的规范施工，以有效提高桥梁施工质量及安全性、稳定性。