某互通工程A匝道桥连续刚构桥施工研究分析

傅鑫

摘要 现代大桥工程建设中，连续刚构桥常使用墩梁固结体系。此类型大桥具备跨越能力强、施工难度低且成本较低的优势，可以满足大跨径需求如江河、峡谷或现有道路的需要。连续刚构桥采用墩梁固结体系是现代桥梁工程建设中常用的技术，该结构的桥梁具有跨越能力大、施工难度相对较小、造价低的特点，可以满足跨江河、跨峡谷或跨现有道路的大跨径需求。文章以某互通工程A匝道桥连续刚构桥悬臂挂篮施工为例，从施工控制影响因素入手，通过支撑体系受力验算，对预应力混凝土连续刚构桥梁挂篮施工质量控制进行分析，以期为我国连续刚构桥梁施工质量控制提供一定的经验。

关键词 连续刚构；悬臂挂篮；预应力；施工质量

中图分类号 U448.23文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）24-0075-04

0 引言

桥梁是我国交通网络体系当中非常重要的组成部分，其对交通网络的完整性以及效率性存在重要的影响。为不断完善交通网络体系，满足现代交通需求，大型桥梁的数量不断增加。连续刚构桥相对于其他桥梁结构形式，结构更加牢固稳定，因为各个梁体之间互相连接，桥梁整体结构更加坚固，能够承受更大的荷载；跨度也更大，能够极大地减少桥墩数量和建设成本。因此连续刚构桥梁随着现代交通的发展，更广泛地应用于桥梁建设中。该文所属案例工程，即对连续刚构桥梁结构的施工质量控制为研究对象，对该种类型工程如何实现施工质量保障进行了系统分析[1]。

1 工程概况

该项目为位于广州市一条高速公路的互通工程，其包含A匝道桥的连续刚构施工。此座匝道桥从起始桩号AK0+265.776开始计算，终止桩号AK1+470.544，总长度达1 204.768 m，上部44个孔洞，共十四联。第十联为连续刚构箱梁，墩号为30～34#共4孔，孔径组合4 000 cm+2×6 500 cm+4 000 cm，分别跨越某互通F匝道、北二环高速主线、某互通C匝道。

第十联连续刚构箱梁平面位置：30～32#墩110 m位于R=160 m圆曲线上，剩余100 m位于缓和曲线上。箱梁竖向位置：全联位于?3.5%下坡段，30～31#墩第31孔位于R=3 500 m凸曲线上，靠近34#墩36.227 m位于R=2 500 m凹曲线上。

2 结构与施工技术优势

连续刚构桥由于桥墩和梁的固结作用，形成了摆动体承重系统，因此在高墩大跨径桥上是合适的。既节省了支座，又在水平荷载的作用下，改善了结构的受力性能。顺桥的抗推刚度较小，因此可以有效降低温度、混凝土收缩徐变和地震影响，而顺桥的抗弯刚度和横桥的抗扭刚度较大，可以满足特大型跨径桥的受力要求。在施工技术上，多采用悬臂施工法，能保证整个施工过程中主梁在墩顶处仅承受负弯矩，不需经受较为复杂的体系转换过程，能方便满足截面的施工要求。同时也不需要设置临时支架，施工比较简单，受力比较清楚。墩顶采用张拉负弯矩钢筋的现浇混凝土连续刚构体系，可对曲线桥梁的内外弧长差进行较好的调整，适应弯曲和倾斜的桥梁，施工快速方便。

3 施工控制影响因素

3.1 结构参数及0～1#块施工控制

以该案为例，第十联连续刚构31～33#三座主墩墩顶固结，30#、34#为过渡墩，为双变截面花瓶式墩身。纵断面各段块情况见表1。梁高为变截面，箱梁根部梁高4 m，跨中梁高2 m，箱梁梁高从跨中至主墩中心1.25 m处按二次抛物线变化。底板上缘抛物线变化方程式Y=0.30?0.001 638 4X2，底板下緣抛物线变化方程式Y=?0.002 048X2。断面尺寸如图1所示。

连续箱梁0～1#块采用的是墩旁搭设钢管支架法现浇施工，每个主墩均需布置，主桥墩旁支架共需设置3套。2～7#块段采用挂篮悬浇法施工，箱梁现浇挂篮共需布置6套。连续箱梁边跨现浇块采用搭设钢管支架法现浇施工，支架共需设置2套。主桥上部箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工工艺，具体施工顺序为：支架浇筑箱梁0～1#块混凝土→挂篮悬臂浇筑2～7#块混凝土→边跨现浇段施工（可与箱梁7#块悬臂施工同时进行）→边跨合龙→中跨合龙→解除临时支撑支架→施工桥面系[2]。

0#块施工质量控制需要注意：

（1）在墩顶0#块体积较大的情况下，为避免混凝土内部水化热过高产生裂缝等病害，可以选择分层浇筑，在该案中选择了二次浇筑，可以有效避免产生大体积混凝土浇筑的病害。施工过程中，由于0#块的预应力管道和钢筋紧密相连，必须保证其定位精确无误。同时，也需要注意混凝土的振捣质量，以确保混凝土施工的高品质。

（2）模板安装放样工作要及时准确，现场检查底板标高及平整度。

（3）使用钢筋之前，务必彻底清除掉外表的油污、漆层和锈迹等。

（4）预应力施工的质量管理中，孔道施工的优劣会影响到预应力张拉的效果。同时，根据实际测定的弹性模量和截面积来调整计算出的引伸量。

引伸量修正公式为

式中，E′A′——实测的钢绞线弹性模量及截面积；EA——计算采用的钢绞线弹性模量及截面积E=1.95×

105 MPa，A=139 mm2；Δ——计算得到的引伸量；Δ′——修正后的引伸量。

所有预应力钢材严禁焊接，凡有接头的预应力钢绞线部位应予以切除，不准使用。

3.2 挂篮施工控制

该案例中，施工挂篮是一种三角形的斜拉式设备。一般由主桁架、行走及锚固系统、吊带系统、底平台系统以及模板系统组成。其中，吊带系统由前后吊带及其持力千斤顶底部的前横梁、后横梁、纵梁及张拉吊篮等组成。

为检测悬臂式桥架的安全性和功能特性，同时减少构件的不稳定形变，需要对该设备实施测试压力。该案例中挂篮试压采用水箱加压法，加压的水箱一般设于前吊点处，通过将其固定到墩顶梁段边的底篮和纵桁梁、锚固与横桁梁上，或穿过已浇箱梁中的预留孔，用以锚定至梁体部分，最后在后支承杆的末端配置带有压力计的千斤顶，以此作为负荷，反压挂篮上横桁梁，随后按照等级逐步增加压力，直至达到预期值为止。此过程中，持续监控整个试验过程中的桥架状态，以便获取所需数据信息。开始实验之前，仔细做好过程中的检查签证程序，保证其安全可靠；实验过程中，要确保试压块位置与箱梁混凝土的比例保持一致。此外，还需要按级别逐渐增大压力，并对桥架的下降和变形状况进行实时监测。分级加载等级为：10%→30%→50%→70%→90%→100%。进行箱梁节点模块设计时，应适度地增加预拱度以保证箱梁总体线形。

吊篮施工必须以精确测量为先导，0#块浇筑完成后，将三个水准点埋设在其横轴上，作为高程传递的基准点。采用三角高程测量方法，通过岸上的水平控制点进行传输，并通过水平方法进行复核。因此立模标高可用下式表达：H理=H设+H预+H篮+H变（H理——立模的理论标高；H设——提供的设计标高；H预——提供的预拱度值；H篮——挂篮变形值；H变——其他各方面因素的影响值）。

3.3 箱梁悬浇施工控制

在该案例中，箱梁在31～33#桥墩墩顶分3个“T构”平衡对称悬浇，两边跨各有一段支架现浇段，中跨合龙段为2 m，挂篮悬浇节段为4.5 m、4 m，箱梁悬浇节段最大重量为100.18 t。

为确保箱梁水泥能均匀地混合进适当数量的缓凝剂中，该案例建议使用能够产生至少25 m3/h以上混凝土产量的混凝土制造厂，以期能在水泥初凝期内完成所有箱梁节段的灌注工作。执行此项任务过程中，严密监控建筑压力以保持两侧均衡。为精确掌控箱梁两端的混凝土灌注重量差异，严谨管理两边的混凝土灌注次数，同时采取交错式泵送的方式，使两边混凝土同步且均等地进行灌注，并且维持相同的灌注速率。

对于箱梁梁段连接处的处置方法需要特别注意的是，在新混凝土灌溉之前，必须对施工缝的外观使用钢丝刷清洗或者打磨。如果采用机械方式清理，则需确保其混凝土抗压强度至少为0.5 MPa；若采取手工作业的方式，那么这个数值应该提高到2.5 MPa以上；而当利用风力设备来完成此任务的时候，要求该压力要超过10 MPa。此外，还应当向其中加入适量的水分以保证整个过程中的混凝土始终处于湿润状态，直至下一段混凝土被浇筑完毕为止。浇筑混凝土时，与旧混凝土接触面须抹一层薄纯水泥浆。在进行箱梁节段混凝土的浇筑时，应该一次性完成。从前部起始向后方浇注混凝土，使得已经施工好的梁段根部与之前的混凝土段紧密相连。同样的，两个梁段的模板接缝也需要保持紧凑[3]。

3.4 箱梁合龙段施工控制

对于桥梁整体结构力的平衡及形变的管理来说，箱梁的对接过程起着关键作用，因此要严谨管理对接步骤、温度条件与技术流程。当箱梁对接完成后，各个对接部分的高度差异不超2 cm，而中心线的偏移量则需保持在1 cm以内。整个桥梁的箱梁对接工作应当按照从两侧向中间依次推进的方式执行，即先合龙两边跨，再中跨合龙。

其中边跨合龙段的施工控制要点为：

（1）对称拆除各“T构”的悬臂施工挂篮。

（2）悬臂端加装合龙吊架并加水箱配重，水箱的容水重量为合龙段混凝土重量的一半。

（3）夜间气温较为稳定，须锁定劲性骨架并快速完成合龙部分，能形成刚接效果。同时，焊接过程中应对预埋件周围进行降温处理以防止混凝土被烧伤。

（4）确保劲性骨架锁紧之前，可以完成立模、捆绑钢筋混凝土和预应力管线的操作，但需要在锁紧后加以调节，以满足设计和施工规范标准。

（5）在混凝土合龙的过程中，同步放水也要注入水箱以确保悬臂的稳定性。

（6）混凝土的强度达到设计值90%以上，保养不小于7 d，按照先长束再短束、先基底再顶部的顺序将钢束拉至设定的吨位，张拉过程应保持均匀和对称。

（7）拆除合龙段吊架，完成边跨合龙。

中跨合龙段的施工控制要点为：

（1）将合龙吊架安装好后，在悬臂的一端配重水箱容重，两侧水箱的容水重量应为合龙段混凝土重量的一半。

（2）夜间气温较为稳定，要锁定劲性骨架并快速完成合龙部分，能形成刚接效果。同时，焊接过程中对预埋件周围进行降温处理以防止混凝土被烧伤。

（3）在确保劲性骨架锁紧之前，可以完成立模、捆绑钢筋混凝土和预应力管道的操作，需要在锁紧后加以调节，以满足设计和施工规范的标准。

（4）在混凝土合龙的过程中，同步水箱注水以确保悬臂的稳定性。

（5）混凝土的强度达到设计值90%以上，且保养不小于7 d，按照先长束再短束、先基底再顶部的顺序将钢束拉至设定的吨位，张拉过程应保持均匀和对称。

3.5 箱梁的监测和线型控制

连续梁的线型控制采用正装结构分析预测，进行仿真分析并与现场实测值进行比对，利用最小二乘法去修正偏差，并且根据实践情况对桥梁高度作出了相应调整，最终实现一种最佳化的线型处理效果。采用H实际挠度＝A×H理论计算＋B×TIME实测＋C的线性回归模式进行控制。在具体运用中，使用计算机实施最小二乘法参数估算，借助已知的线性回归关系，推导出回归系数之后就可以依据多项式线性回归模型对未知数据作出预测[4]。

现场观测的内容包括：

（1）应力观测。在大桥顶部构造的控制面上设置应力测量点，观察施工过程中的应力变化和分布状况，并将这些数据反馈给设计团队，以便与预算结果进行对比验证，从而确认是否需要在此阶段调整可调节参数。

（2）挠度观测。观察弯曲程度信息被视为对桥梁形状的主要控制因素，主跨连续梁的所有建造部分都设有高度测量站点，站点位于模板上，用以确定初始模型的高度。放置在混凝土浇注后梁顶部站点则负责收集和处理各个建设阶段中梁体变动的数据，以便调整模板高低预增量并保持梁体的高度精确，施工节块高程观测点示意图如图2所示。

建设期间，每个断面的高度需要经过模板安装、混凝土灌注前的测量、混凝土灌注后的检测、预应力钢丝伸缩之前的检查以及预应力钢丝伸缩之后的评估。可以追踪各个点位的弯曲程度及桥梁曲線发展过程，确保桥梁悬臂段的对接准确性和桥面的形状。为尽可能降低温差带来的影响，选择日出之前的时间来做挠度的监测[5]。

（3）温度观测。主梁挠度受温度影响最大，为了解箱梁截面内外的温度差异和温度在截面上的分布状况，在梁体上设置了温度测量点进行观察，以便获取精确的温度变化规律。

（4）混凝土弹性模量和容重的测量。主要目标是研究混凝土结构弹性模量e随时间变化的规律，需要在现场采集样本并使用万能试验机加以测量。而对于水泥弹性模量和容重的测试则是在实地取样后运用常规的测试方法来完成。

（5）钢绞线管道摩阻损失的测定。进行钢绞线拉伸时，由于管道阻力会导致预应力在各个程度上的损耗，该次测试目标是精确地评估钢绞线管道的阻力损耗，以确保预应力的有效性。

4 结语

在现代交通体系尤其城市交通体系当中，预应力连续刚构桥是桥梁当中使用较为普遍的一种结构类型，该种结构的桥梁在施工过程中需要对相关施工参数进行更为全面系统的监测控制，通过对主要质量影响因素的系统性控制，能够保证施工过程中所有参数均处于正常范围，且工程最终质量能够达到设计要求。

参考文献

[1]付益松. 韩江大桥连续刚构桥边跨现浇段施工技术研究[J]. 工程技术研究， 2023（16）： 49-52

[2]支晓飞. 大跨度连续刚构桥结构设计与受力性能研究[J]. 交通科技与管理， 2023（17）： 69-71.

[3]胡秋宝. 连续刚构桥箱梁裂缝控制措施研究[J]. 交通世界， 2023（19）： 130-132.

[4]杨秀刚. 某公路项目空心薄壁墩连续刚构桥的稳定性分析[J]. 交通科技与管理， 2023（15）： 156-158.

[5]韦卓彬. 高低墩大跨连续刚构桥受力分析[J]. 西部交通科技， 2023（7）： 126-128.