基于桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的研究

祖小宁

(中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏无锡214028)

基于桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的研究

祖小宁

(中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏无锡214028)

文章先对大跨径连续桥梁施工作一概述，接着分析桥梁施工中大跨径连续桥梁施中的风险评估与应对策略，然后探讨大跨径连续桥施工技术的控制要点，分析大跨径连续桥梁施工技术在桥梁施工中的具体应用，最后通过工程实例分析，论述桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的优势，以供参考．

桥梁施工;大跨径连续桥梁;施工技术

中国城市现代化的发展下，我国的桥梁建设也在不断增加，而在桥梁施工建设中，又以大跨径连续桥梁施工技术的应用最为广泛．在大跨径连续桥梁施工项目不断增加的形势下，对桥梁施工的安全性、经济性、可靠性、适用性等要求也越来越高．为能确保大跨径连续桥梁施工技术能更好地应用，满足桥梁施工的质量要求，深入分析大跨径连续桥梁的施工特点，规避施工风险，规范施工流程，也是目前需注意的重点．

1 大跨径连续桥梁施工概述

1.1连续桥梁的受力特点

大跨径连续桥梁以连续刚构桥为主，是一种桥墩与梁体固结的结构体系，其是在连续梁基础上发展起来的桥梁结构．连续刚构桥梁的主梁为连续梁体，梁体与桥墩直接固结，因此该桥梁的受力特点便也成了连续梁与T型刚构桥的综合体现．就以高墩大跨径连续钢构桥梁为例，其受力特点主要体现在如下几方面．

⑴优点：梁体与桥墩直接固结，使桥梁上下部结构能够共同承受作用，进而减小墩顶的负弯矩；施工中采用柔性墩，使桥梁可以承受较大的变化，确保了桥梁的安全性与可靠性；大跨径连续钢构桥梁的结构受力较为合理，因此在抗震性能、抗扭性能以及结构整体性方面也具有显著的优势．

⑵缺点：大跨径连续刚构桥属于多次超静定的结构体系，在温度变化、混凝土收缩，墩台不均匀沉降以及预应力作用下会引起附加内力，从而给结构的稳定性带来一定程度的影响．

1.2连续桥梁施工工艺

大跨径连续桥梁施工技术主要采用的是悬臂施工法，主要是指在已落成的桥墩上，沿着相邻两个跨径方向，对称、平衡地逐渐段施工的方法．大跨径连续桥梁悬臂施工法又可分为悬臂拼装与悬臂浇筑两种形式，其中，悬臂拼装是指在桥墩两侧设置吊架，遵循“平衡”原则逐段向跨中悬臂拼装混凝土梁体预制件，逐段施加预应力的施工措施；而悬臂浇筑主要是指在桥墩两侧设置工作平台，同样平衡地逐段朝跨中悬臂浇筑混凝土梁体，逐段施加预应力的施工措施，大跨度连续悬臂浇筑施工流程如图1所示．

图1 大跨度连续悬臂浇筑施工流程示意图

1.3连续桥梁施工技术特点

从目前我国大跨径连续桥梁施工现状来看，该施工技术的特点主要体现在基础施工、索塔施工、上部结构施工三个方面．

（1）基础施工．基础施工主要指地下连续墙、深水承台、大型沉井施工．地下连续墙施工作为大跨径桥梁建设的基础，施工工序比较繁多和复杂，主要工序包括混凝土浇筑、钻孔成槽与接头工程，地下连续墙施工可起到防振动、防噪音、防渗、防磨的作用；深水承台施工需充分考虑到水压与水流对孔桩影响，承台施工有钢套箱与钢吊箱两种；大型沉井施工有清基封顶、基础处理、接高与下沉等流程，在实际施工中，需做好定位与测量工作，以保证沉井施工安全性与稳定性[1]．

（2）索塔施工．大跨径连续桥梁施工中的索塔施工技术，分为钢索塔施工与泥土索塔施工两种．钢索塔施工时，应根据实际情况合理选择塔吊，钢索吊所需钢材料多是在材料加工厂加工完成后，送至施工现场使用；泥土索塔施工时需要配备塔吊与电梯，以增强塔柱的承受能力，提升索塔的安全系数．

（3）上部结构施工．桥梁上部结构分为斜拉桥拉索与梁段，斜拉桥拉索属于承受牵引力的主要支撑点，多采用张位或梁段牵引的方式进行施工；而桥梁段可供应用的浇筑方式多多，如顶推施工法、逐孔施工法、悬臂施工法等，但在大跨径连续桥梁施工中，主要采用的还是悬臂施工法．

2 桥梁施工中大跨径连续桥梁施工中的风险评估

2.1风险的概念

基于工程项目施工建设的角度分析，风险与将来的施工活动及事件有关，与变化相关，是费用、损失或与损失有关的不确定性．施工风险是普遍客观存在的，也是不为人知、不确定的，风险可能发生，也可能不发生，一旦发生，将会给工程或人员带来损失、造成安全事故．针对桥梁施工而言，在整个工程项目全寿命过程中，自然灾害与各种意外事故的发生而造成的财产损失、人身伤亡及其他经济损失，均可称之为施工风险．

2.2桥梁施工阶段风险特点

桥梁工程通常具有施工工期长、建设工序多、规模大、结构设计复杂、施工环境复杂、营动期承重大、期限长等特点，因此发生风险的概率也极大．且桥梁工程除了具有风险的多样性、客观性、规律性、影响全局性等特点外，还存在其自身独有的风险特点．

2.3桥梁施工中风险识别

（1）风险分类．桥梁施工阶段的可根据风险的发生源分为人为风险与自然风险两类，人为风险包括技术风险、行为风险、经济风险、组织风险、政治风险、设计风险等；自然风险包括洪水、滑波、地震、泥石流、恶劣天气等自然灾害造成的风险．

（2）风险识别原则．对于桥梁施或阶段所发生的各类风险，应该遵循“科学性、侧重性、系统性、综合性”的原则进行识别与分析．

（3）风险识别依据．由于桥梁施工项目比较复杂，为确保风险误别的准确性，识别风险时应该有科学的依据作为参照．例如，以风险的分类为前提，以桥梁工程概况、管理计划、风险历史资料为衡量标准，以风险管理计划为指导文件，通过充分的依据，为风险的正确识别打好基础．

（4）风险识别方法．在桥梁施工阶段风险识别中，最常见的风险识别方法有经验数据法、头脑风暴法、核对表法、情景分析法、专家调查法等，根据实际情况合理选择识别方法[2]．

2.4桥梁施工风险识别的意义

对桥梁施工中存在的风险进行识别与分析，其意义主要体现在两点：其一，保障安全．采用专业的知识尽早识别风险、衡量分险，能进一步解决施工单位的施工技术问题，降低风险，减少和预防各类施工事故的发生，最大限度地规避人身伤害和环境破坏，提高施工安全；其二，提高经济效益．在施工过程中对风险因素及时识别与评价，可使广大施工人员充分认识到风险因素的存在及其危害，根据识别、评估结果找出消减风险的措施对策，不断优化施工技术，规避施工质量问题，大幅减少用于处理事故的开支，提高桥梁施工的经济效益．

3 桥梁施工中大跨径连续桥施工技术控制要点

基于桥梁施工中大量风险的存在，做好风险识别工作十分重要，通过对桥梁施工风险的识别、评估，才能深入了解到大跨径连续桥施工技术存在的不足之处，进而在施工过程中采取切实、有效、合理的措施加强控制与优化．

3.1应力控制措施

桥梁应力包括温度应力、收缩应力、混凝土徐变、结构预加应力、施工荷载应力等等．桥梁应力控制主要是指对桥梁结构在施工过程中以及成桥后受力情况的控制，使结构能够达到设计标准．在实际施工中，多是采取桥梁结构的几个断面作为控制截面，进行应力控制．一是利用预埋应力应变测试元件，对结构实际应力进行测试，充分了解桥梁结构的实际应力情况；二是若发现桥梁结构实际应力与理论计算值之间存在较大偏差，则需马上明确偏差原因，并采取有效措施及时调整，将两者间偏差控制在允许范围内[3]．

3.2稳定控制措施

从目前形势来看，我国大跨径连续桥梁建设越来越多，同时桥梁的跨径也越来越多，这导致荷载所引起的桥梁失稳问题也日益严重．而桥梁结构的稳定性是否良好，直接影响着桥梁施工质量及后期使用的安全性，因此，做好稳定控制工作也十分重要．在施工过程中对结构的实际刚度、临时永久支撑情况、变形情况、结构应力等资料收集整理，然后利用稳定分析计算（稳定安全系数），对桥梁结构的稳定性进行评估，根据评估结果采取针对性措施进行控制．

3.3线形控制措施

桥梁工程施工过程中，最常见的施工质量风险便是桥梁挠曲变形．从施工实际情况来看，很多因素都有可能造成桥梁挠曲变形．由于这些因素作用，导致桥梁结构在原来的位置上发生一定程度的偏离，使桥梁无法正常合拢，或是在成桥之后永久线性无法满足设计要求．基于桥梁挠曲变形问题，在大跨径连续桥梁施工中加强线形控制尤为重要．首先，严格遵循大跨径连续桥梁施工的控制标准：施工-量测-识别-修正-预告-施工；其次，在循环的施工控制过程中，特别注意对主梁标高与应力的控制，可通过数据采集系统、资料分析仿真模拟系统，将数据资料进行分析处理，确定下一个施工阶段的参数；再次，采用精密水准仪器测系统、全站仪量测系统、线形监理论计算及校核计算软件等，建立桥梁线形监控系统．通过监测系统，结合优化算法，对施工中的线形施工误差进行调整[4]．

3.4安全控制措施

在桥梁施工过程中，由于各种风险因素的存在，给施工安全带来严重影响，再加上我国安全生产管理和职工安全教育相对滞后，导致桥梁工程安全事故时有发生．为保证桥梁施工安全与质量，防范安全事故的发生，在施工全过程中，必须加强安全控制．在大跨径连续桥梁施工技术的实际应用，需结合《安全条例》、《安全生产法》等相关安全施工的规章制度，对每一工序进行安全控制，以此来提高桥梁工程项目施工的安全控制水平，减少安全事故对社会造成的影响．

4 大跨径连续桥梁施工技术在桥梁施工中的应用

4.1大跨径连续桥梁施工技术在悬索桥施工中的应用

悬索桥的构造方式发明于19世纪初，现在已有许多桥梁使用这种结构方式，其也是大跨径桥梁的主要形式，悬索桥平面及立面示意图如图2所示．

图2 悬索桥平面及立面示意简图

而大跨径连续桥梁施工技术在悬索桥施工中的应用流程主要如下几点：⑴吊装．首先，吊装严格遵循正确、规范的顺序进行，通常情况是从跨的中心点朝两边进行；其次，吊装过程中，实时观察索塔的移位现象，并根据塔顶的实际位移量与设计要求对索鞍偏移量进行合理调整；再次，合龙段安装时需做好前期准备，保证合龙段长度适宜[5]．⑵锚道面架设．锚道面架设时，先观察索塔两侧的水平力，确保水平力满足设计要求后，进行边跨与中跨锚道面的架设．⑶索力调整．索力的调整应该符合设计数据要求，严格按照相关装置测得的数据进行调整．⑷锚锭大体积混凝土．锚锭大体积混凝土时，注意对温度控制，防止混凝土发生变形、形象的现象．

在混凝土方面，需要严格控制其配合比．一般而言，每立方米混凝土中，需要513 kg水泥、689 kg砂子、1 124 kg碎石、1 547 kg水以及8.2 kg缓凝高效型减水剂．采取这样的配比方案有助于提升混凝土整体兹密性，使之水灰比等到有效控制，以防箱梁位置出现收缩裂缝．而在浇筑混凝土时，腹板位置的左右高差不得超过1.5 m，上层与下层之间的浇筑距离控制在1.5 m以上为最佳，且混凝土的分层厚度应该控制在30 m至40 m之间，保证浇筑程序的连续性以及有效性．

4.2大跨径连续桥梁施工技术在斜拉桥施工中的应用

斜拉桥又称作斜张桥，是一种比较特殊的桥梁结构，该桥梁是将主梁许多拉索直接拉在桥塔上，由主梁、索塔、斜拉索三大部分所组成，也是一种拉索代替支墩的大跨径多跨弹性支承连续桥梁．由于斜拉桥斜拉索承受的牵引力较大，在实际施工中，需采用张拉与梁段牵引工艺，以满足其受力要求．同时还需注意在施工中，要保证斜拉索的钢丝不要扭转，才能保证索长，促进施工质量．进行施工设计时，可优先选择桥面吊机一体化与梁端牵引导向装置设计，以便能有效减轻悬臂前端载荷，保证斜拉索的弯曲半径．除此以外，基于斜拉桥来说，还需严格控制其主梁误差．在对主梁进行悬浇施工时，轴线偏位的误差应当控制在-10至10之间，合龙高差的误差应当控制在-30至30之间，线形的误差应当控制在-40至40之间，挠度的误差应当控制在-20至20之间．而在对主梁进行悬拼时，轴线偏位的误差应当控制在-10至10之间，拼接高程的误差应当控制在-10至10之间，而合龙高差的误差应当控制在-30至30之间，详见表1．

表1 斜拉桥施工中的主梁误差

4.3大跨径连续桥梁施工技术在拱桥施工中的应用

拱桥施工是目前比较成熟的一种施工技术，同时其也是大跨径桥梁施工中十分重要的一种．桥梁施工中，拱桥的施工内容包括绳索吊装施工、钢管拱肋安装等．采用绳索吊装施工时，要在施工中预制拱肋，同时检查所预制拱肋强度，保证后期的吊装、搁置、悬挂、安装等工序顺利；采用钢管拱助安装施工时，钢管拱肋可选择的安装方法诸多，例如少支架吊装法、无支架吊装法、斜拉扣索拼法等．在成拱过程中，最好采用横向连接系进行安装，若未安装连接系，则必须要保证节段的完整性[6]．

5 桥梁工程实例分析

5.1工程概况

本次研究活动以湖北鄂东长江公路大桥为主要对象，该大桥工程位于长江湖北黄石水道上游，属于交通部重点工程，也是湖北省公路主骨架的重要组成部分．该桥于2006年8月18日正式启动建设，于2010年9月28日已经全面建成通车．该大桥工程的主桥采用桥跨布置为3×67.5＋72.5＋926＋72.5＋3×67.5的九跨连续半漂浮双塔混合梁斜拉桥，主桥长约1 476 m，边跨设置有1个过渡墩与3个辅助墩．桥梁桥面全宽36 m，属于双向六车道，设有2%双向横坡．

5.2施工设计方案

（1）该桥梁工程中，主梁中跨采用PK断面钢箱梁，边跨采用混凝土PK箱梁，斜拉索采用平行钢丝斜拉索，主跨钢混结合梁段采用整体节段吊装，其余梁段采用悬臂拼装，边跨混凝土梁采用支架现浇施工．索塔选择“凤翎”式结构，包括上塔柱及上中塔柱连接段、中塔柱及中下塔柱连接段、下横梁与下塔柱．索塔施工采用C50混凝土，上塔柱索塔锚固区内设置钢锚箱，属于钢－砼组合结构，上中塔柱连接段与下横梁属于预应力混凝土结构，中下塔柱属于普通钢筋混凝土结构．在主梁的索塔下横梁处、过渡墩处以及辅助墩处均设有竖向支座，包括限位支座、抗风支座、挡块等，根据实际要求合理设置，以便能起到施工时临时纵向约束与成桥阶段限位作用．

（2）对该桥梁工程的特点分析可见，其具有桥面宽度大，边中跨施工方法差异大，主梁结构跨度大、变形大、刚度小等特点．在实际施工中，必须充分注意到工程的施工特点以及相关风险，并采取有效的技术措施进行处理优化，以保证大跨径连续桥梁施工技术的应用效果．

5.3桥梁有限元仿真模拟

基于湖北鄂东长江公路大桥的特点，建立于设计所确定的施工方案基础上，进行桥梁有限元仿真模拟．静力分析计算采用空间杆系结构分析理论，主梁应用单梁式“脊骨梁”进行离散，同时充分考虑到几何非线性效应，利用恩斯特系数修正性模量分析斜拉索的垂度效应．在标准仿真模型建立的基础上，根据实际施工过程中所发生的临时荷载信息，对仿真模型进行更新，便可完成计算．通过计算结果可见，该桥梁施工中大踊径连续桥梁施工技术的应用比较可行与合理，各项细节工序处理均比较灵活．但即便如此，由于工程工期长、施工内容复杂等特点，仍有部分施工工序不合理，可幸在施工各阶段负责人员已及时采取对策进行管理与优化，以此来促进工程施工的质量．

如上所述，大跨径连续桥梁施工技术具有技术性、协调性、时间性等特点，在桥梁施工设计中占有绝对的优势．从目前应用情况来看，大跨径连续桥梁施工技术对促进我国现代桥梁施工建设发展起到了积极作用．相信随着科技的不断发展，大跨径连续桥梁施工技术也会不断改进与完善，最终提高桥梁施工质量，为实现桥梁效益最大化打好基础．

[1]张淳钦.浅析大跨径连续钢结构桥梁施工质量控制[J].商品与质量,建筑与发展,2013,12(12):99-100.

[2]梁朝晖,袁少飞,等.鄄城黄河公路特大桥波形钢腹板PC结合梁施工技术[J].桥梁建设,2010,26(26):1-4.

[3]万建平.大跨径预应力混凝土连续刚构桥悬浇施工技术[J].中外建筑,2013,9(9):106-107.

[4]冯浩锐.先简支后结构连续桥梁施工技术[J].交通世界,2014, 7(7):194-195.

[5]王书涛.大跨径连续梁桥施工监控技术研究[J].公路,2013, 8(8):99-101.

[6]刘军.浅析大跨径连续钢结构桥梁施工质量控制[J].城市建设理论研究(电子版),2013(26).

(责任编校：陈智全)

Construction Technology Research based on the Bridge Construction of Large Span Continuous Bridge

ZU Xiao-ning
(The 6th CO.,Ltd,China Rail Way 19th Bureau Group.,Wuxi,Jiangsu 214028,China)

This paper first makes an outline of long-span continuous bridge construction,then it conducts the analysis of bridge construction with large span continuous Bridges the risk assessment and strategy,and then it discusses the control points of long-span continuous bridge construction technology,analysis of long-span continuous bridge construction technology in the application of bridge construction,and finally by analyzing engineering examples,this paper briefs the advantage of large span continuous bridge construction technique for reference only.

bridge construction;long-span continuous bridges;construction technology

O213.1

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.01.012

1672–7304(2015)01–0046–05

2015-02-20

祖小宁(1981-)，男，吉林松原人，本科，主要从事桥梁施工研究.