大跨径连续梁桥施工技术研究

2022-11-03蒋路斌

工程建设与设计 2022年19期

关键词：索塔刚构桥梁桥

蒋路斌

（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台054000）

1 大跨径连续梁桥施工技术分析

1.1 大跨径连续梁桥受力特点的优势和劣势

大跨径连续刚构桥是连续梁桥延伸的新型桥梁结构体系，主梁为连续梁体，主梁和主梁下部的桥墩直接固结连接，使大跨径连续梁桥的受力特点兼顾了连续梁桥和T 形刚构桥的受力特点。

大跨径连续刚构桥受力特点的优势主要包括以下几点：（1）大跨径连续刚构桥结构主梁和主梁下部的桥墩直接固结连接，桥梁获得了较好的整体性能，使得主梁和桥墩作为统一整体共同承担上部车辆传递的动荷载。（2）大跨径连续刚构桥桥墩为柔性墩体，可以适应上部车辆传递的不断变化的荷载，且柔性墩体可以充分降低桥墩顶部的负弯矩，确保了桥梁结构的安全可靠。（3）大跨径连续刚构桥整体性能优越，具有较强的抗扭性能和抗震性能，且大跨径连续刚构桥的受力相对合理。

大跨径连续刚构桥受力特点的劣势主要包括以下几点：（1）大跨度连续刚构桥对温度变化的影响较为敏感，因大跨度连续刚构桥属静定结构体系，温度变化会引起桥梁混凝土收缩变形，并造成桥墩承台发生不均匀沉降。（2）桥梁施工时施加的预应力作用会引起桥梁内部的附加内力，对桥梁结构的整体稳定性存在不利影响[1]。

1.2 大跨径连续桥梁施工工艺

悬臂施工法是现阶段大跨径连续刚构桥首选的施工技术。悬臂施工技术是指在全部桥墩施工完毕后，再从两侧沿着桥梁方向进行对称的梁段施工。悬臂施工技术主要包括浇筑施工和拼装施工两个施工环节。悬臂浇筑施工环节是指在桥墩施工完毕后所进行的墩顶0 号块的现场浇筑施工。0 号块施工完毕后，在其两端架设挂篮，向挂篮两侧进行对称平衡浇筑施工，与此同时，预应力施工也在此环节完成。悬臂拼装施工环节是在桥墩施工完成后，将工厂预制好的混凝土主梁在吊架的牵引下沿着跨中方向进行悬臂拼装，并进行预应力施工。

1.3 大跨径连续梁桥的施工技术特点

大跨径连续梁桥的施工环节主要包括基础施工、索塔施工以及桥梁上部结构施工。大跨径连续梁桥的基础施工环节主要包括深水承台施工、地下连续墙施工以及大型沉井施工。深水承台施工过程中要对施工区域水流冲击力对桩基的影响给予足够的重视，深水承台施工常用钢套箱和钢吊箱两种施工方法来规避水流冲击力对桥梁桩基础施工的不利影响。大跨径桥梁施工的基础是地下连续墙施工，其施工质量直接影响着整个桥体的安全，且地下连续墙施工工艺复杂。地下连续墙对桥梁基础具有抑制振动、抑制噪声以及防磨防渗漏的作用。大型沉井施工的作业流程主要包括清理基础、基础处理、封顶接高以及下沉等步骤，大跨径连续梁的索塔施工环节主要包括钢索塔施工和泥土索塔施工两种，这两种索塔施工所需要的机械设备和材料配置情况相差较大。钢索塔施工需要根据实际施工情况选择不同型号的塔吊，而泥土索塔施工除了需要塔吊之外，还需要施工电梯的配合。钢索塔施工所需材料大多是在预制厂预制完成后运输到现场进行吊装。无论哪种索塔施工方法均可以满足索塔施工环境的安全性[2]。桥梁上部结构施工主要包括斜拉桥拉索施工和桥梁段施工，斜拉桥拉索是牵引力的主要受力点，通常采用梁段牵引施工。桥梁段施工通常采用现场浇筑方式。

2 桥梁施工中大跨径连续梁桥施工技术控制要点

2.1 桥梁结构应力控制策略

桥梁在施工过程中产生的应力有多种，如桥梁现浇混凝土的徐变应力、桥梁结构后张法施工的预应力、混凝土收缩应力以及大体积混凝土的温度应力等。桥梁应力控制应贯穿桥梁的整个寿命周期，即桥梁施工过程和施工完毕交付使用后均应严格控制其受力情况，确保桥梁结构满足设计要求。通常在桥梁施工过程中选取最不利受力断面来作为应力控制截面，在施工中预先埋设应力元件，实际测试桥梁结构的应力数值。将测得的实际应力数值与桥梁设计的理论应力数值进行比较，如果二者数值偏差较大，则立即停止施工，迅速查明偏差原因，采取行之有效的措施进行调整，确保再次测得的实际应力数值与理论数值的偏差在可控范围内。

2.2 桥梁结构稳定控制策略

大跨径桥梁的稳定程度直接影响着桥梁施工安全和桥梁竣工使用的安全，同样也直接影响着桥梁施工质量和桥梁后期行车的舒适程度。基于此，采取行之有效的大跨径桥梁的稳定控制措施十分重要，在桥梁施工过程中对桥梁各个结构部件的实际刚度、桥梁施工用的临时支撑、施工后继续保留的永久性支撑以及各类结构应力数据都应做好现场一手资料，再通过稳定分析计算来综合评估桥梁结构的稳定性，再通过桥梁稳定性评估结果采取有针对性的稳定控制措施。

2.3 桥梁线形控制策略

桥梁挠曲变形是桥梁施工过程中较为常见的质量缺陷。通过对不同地域、不同施工环境以及不同规模的大跨径桥梁施工案例进行分析来看，造成桥梁挠曲变形的因素较多，在这些因素的综合作用下，使得桥梁结构实际施工位置与设计预定的位置产生一定程度的偏差，导致桥梁无法正常合龙；也可能导致桥梁施工完毕后的永久线性无法满足设计规范要求。基于此，为了更好地解决桥梁挠曲变形问题，在桥梁施工中要加强桥梁线形控制。具体控制措施为：严格按照施工—测量—修正—施工的循环控制标准。在循环施工过程中要对主梁标高控制和桥梁应力控制给予足够的关注，可以通过现场测量数据整理后进行系统仿真模拟，再将模拟数据导出确定下一施工阶段的具体参数。抑或通过精密的全站仪系统建立桥梁线形监控系统，科学精准地调整桥梁施工中的线性误差。

2.4 桥梁施工安全控制策略

桥梁施工过程中涉及多工种交叉作业，加上施工外部环境的诸多不确定性，导致施工过程中存在多种安全隐患。此外，虽然我国具有相对完善的安全生产管理体系，但是在实际桥梁施工中并没有按照相关法规规范要求去做，导致在实际施工过程中存在较多的安全隐患，甚至出现安全事故。基于此，在桥梁施工过程要紧密结合安全生产管理办法，并依据桥梁施工现场的实际情况制定切实可行的安全生产管理办法，对每一道工序进行安全生产管理，继而提高桥梁整体施工安全控制水平，杜绝安全生产事故的发生。

3 大跨径连续梁桥施工技术的具体应用

3.1 悬索桥施工

悬索桥是大跨径桥梁的主要形式之一，悬索桥的立面图如图1 所示。

图1 悬索桥立面示意图

悬索桥的具体的施工流程包括以下几点：

第一点，吊装施工。吊装施工一般从跨的中点向桥梁两端进行，吊装过程中要对索塔位移进行动态监控，将索塔实时监控位移量与索塔设计位移量进行对比，根据对比值对索塔现场施工进行调整。

第二点，锚道面的架设施工。待索塔两侧水平力满足设计规范要求后，可进行桥梁中跨和边跨的锚道面的架设施工。

第三点，索塔应力调整。索塔应力调整应根据现场实际测得数值和索塔应力设计值二者综合确定。

第四点，大体积混凝土的锚锭施工。大体积混凝土锚定施工时要严格控制大体积混凝土内外温差，防止混凝土出现裂缝。

此外，大体积混凝土锚定施工还应严格控制其混凝土配合比，通常情况下1 m3混凝土需要水泥513 kg，砂子689 kg，碎石1 124 kg，减水剂8.3 kg 以及水1 547 kg。在悬索桥施工中，采用这样的混凝土配合比可以有效提升混凝土的和易性，便于控制混凝土的水灰比，降低箱型梁浇筑时出现收缩变形的概率。此外，进行桥梁腹板混凝土浇筑时，左右腹板的高差应控制在1.5 m 左右，且上下两层的浇筑距离也应控制在1.5 m以内。此外，混凝土浇筑的分层厚度应控制在30 cm 以内，且浇筑施工过程中应严格按照审批的浇筑程序进行。

3.2 斜拉桥施工

斜拉桥由桥梁主体、索塔以及斜拉索3 部分组成，是一种大跨径弹性支承连续桥。在实际施工中斜拉索承受较大的牵引力，为了满足施工牵引力需求，在斜拉桥施工中通常采用后张法和梁段牵引组合工艺。斜拉桥施工中的斜拉索长度对施工质量有重要影响，为了保证斜拉索长度符合设计要求，在施工时要采取有效措施抑制斜拉索扭转。斜拉桥设计施工时，优选梁端牵引导向装置和桥面吊机一体化设计方案，充分降低悬臂前端施工荷载，确保斜拉索的弯曲半径符合设计规范要求。此外，进行斜拉桥悬臂浇筑施工时，还应控制主梁误差值在规定范围内，详见表1。

表1 斜拉桥主梁施工误差控制表

3.3 拱桥施工中的应用

拱桥是人们比较熟悉的一种大跨径桥梁，同时拱桥施工技术也是常见大跨径桥梁中较为成熟的一种施工技术。拱桥施工方法主要有绳索吊装施工和钢管拱肋安装施工两种。绳索吊装施工需提前预制拱肋，拱肋预制完成后要逐一检查强度是否符合设计规范要求，确保后续吊装质量和安全。钢管拱肋安装所选择的方法有少支架或无支架吊装法和斜拉扣索拼法。此外，为确保拱桥拱段施工的完整性，在安装作业时通常采用横向连接的策略进行安装。