大跨度铁路悬浇连续梁冬季施工分析

吕出杰

[摘 要]悬臂浇筑施工的环节复杂、工序太多，往往成为限制工期完成的关键点，因此冬期施工不可避免。本文针对大跨度铁路悬浇连续梁冬季施工进行分析探讨。

[关键词]悬浇；冬期；施工；技术

文章编号：2095-4085 （2015） 03-0077-02

1 大跨度连续梁施工监控的意义

对于分号块浇筑的悬臂大跨径连续刚构梁桥来说，施工控制目的是依据施工前一过程中测量所得真实数据进行分析，并调整下一施工阶段的初始数据，确定下一个悬浇浇筑节段立模标高，并在这个过程当中根据监测成果不断进行比较分析、预测，调整下一节段立模标高，从而使得桥梁实际状态尽可能地接近理论状态，最终达到桥梁成桥满足设计及规范的要求[1]。

2 桥梁施工监控的内容和方法

2.1 桥梁施工控制的内容

2.1.1 几何（变形）控制

在桥梁施工的过程中有很多因素会影响桥梁的位移，有些因素对桥梁的影响程度是已知的，有些则是不能具体计算出精确值的，鉴于这些问题，对桥梁进行监控是必然的，只有这样才能确保结构在各个施工阶段，桥梁的各个主要参数的实测值和模型分析计算的预计值相符或在误差范围内。

2.1.2 应力控制

如果发现桥梁已完成部分的实际应力状态与施工模拟状态或设计状态的差距超过限值，就要停工，分析和查找问题原因，调整施工中有问题的操作，采取措施，确保控制误差在允许范围内。因此，桥梁施工过程中的应力监测控制比几何尺寸控制显得更为重要，必须对应力进行严格的监控。

2.1.3 稳定控制

目前国内施工对施工过程中存在的一些潜在问题，我们还仍然没有采取有效的监测手段，由此施工监控必须有一套行之有效而且全面监控系统，这样才能保证桥梁的安全施工、安全营运。

2.1.4 安全控制

安全责任重于泰山，工程建设的安全问题越来越受到国家相关部门的重视，安全是整个施工工程的第一要务。[2]所以施工控制不仅是做到对几何（变形）控制、应力控制、稳定性控制三方面的监控，而且要根据具体桥梁的实际情况，确定其安全控制要点，只有这样，才能确保桥梁整体以及局部的安全[3]。

3 温度应力的计算

3.1 温度场理论

工程建设领域常用到温度分布形式主要有两种：一类为体系升温降温，它的温度变化特点是将整个梁体结构的温度变化看成是一致的，即同时升温，或者同时降温，梁体各部分不存在温差；另一类为截面温度梯度，它主要侧重于分析截面各点间温度差异。

在现实工程这两类应力是较为常见，大型超静定结构的自应力和次应力各有其特点，桥梁结构的特点之一是它的狭长结构形式，如果忽略某些全桥影响不大的局部区域的三维热传导问题，就可以近似的认为桥梁在沿纵向的温度是一样的，温度变化时也是同时变化的。从而桥梁的热传导本来是三维的问题便可以视为两个方向的热传导问题，分别是沿桥梁横截面的宽度方向既横向和沿横截面高度方向既竖向的二维热传导进行分析计算，同时可以将温度场简化为沿桥梁横向和竖向以温度梯度形式分布的函数形式。具体到铁路桥梁来说，梁体一般都会设置较长的翼缘板，这样腹板部分因为翼缘板的遮荫从而导致太阳辐射对腹板两侧温度的变化影响不大，因此对箱型截面梁体只分析计算影响最大的竖向温差。

3.2 温度裂缝

3.2.1 年温差影响

当温度作用下，纵向位移受到多余约束时，才会导致温度应力增大并产生裂缝，连续刚构桥便是如此，定性计算日照温差和年温差的影响，分析桥梁运行期间的安全。

3.2.2 水化热影响

在施工中，大体积混凝土一次性浇筑的方量较大，但是混凝土所产生的水化热往外部传递的却较少，如果没采取适宜的散热措施，混凝土内部温度将远高于外部温度从而导致温度裂缝的产生。对预应力混凝土连续箱梁桥，有时候会出现0号块浇筑完成后，短时间内就出现混凝土裂缝的现象。因此，为了减少此类裂缝，应尽量选择水化热较低的水泥，在混凝土中加入粉煤灰和其他外加剂，尽量降低水泥用量，另外在结构的底层和表面设置必要的抗裂钢筋网也是较好的预防措施。

3.2.3在混凝土养护期间或者冬季施工时，养护比较实用的措施是在箱体内部加热，这样箱体内部温度较高而外部温度较低，箱体内外产生温度差，而规范规定预应力的张拉必须在混凝土强度达到75%后才能进行，因此在此一段时间内，很容易发生产生的温度拉应力大于抗拉强度的情况，从而产生温度裂缝。因此必须控制内外温差在一定范围之内。

4 冬季施工期间悬臂浇筑块的温度分析

冬季施工时，在预应力张拉前的养护期间，由于箱体内外温度差的存在，很容易产生拉应力，拉应力会导致块体开裂。随着设定的温度差的增大，计算所得的最大拉应力也相应增大，经反复试算发现，当内外温度差在24.5时，块体的拉应力大于抗拉强度设计值，因此应当严格控制养护期间的内外温度差的设定，同时在施工过程中控制混凝土的浇筑质量，浇筑完成后做好养护措施和监测工作，以防止拉应力超过抗拉强度值，从而导致混凝土产生裂缝。

温度变化对梁体的应力影响大，因此必须保证预应力桥梁施工时预应力的张拉质量，这样才能确保在成桥后，在温度变化的作用下不出现拉应力，才能防止桥梁出现裂缝。冬季养护施工时，在浇筑完成之后未张拉预应力钢绞线前，块体很容易产生拉应力，所以在养护期间应特别注意控制箱体内外温度差，控制箱体内外温差不超过一定的限值，并做好观测和监控的工作。预防在未张拉之前，由于拉应力导致裂缝，由此，冬季养护施工混凝土必须考虑养护内外温差的控制。

5 冬季养护施工保障

大跨度悬臂浇筑连续梁的工艺复杂，施工周期长，往往成为整个工程的工期制约点在施工过程中，要求对每个施工阶段的变形、应力大小进行准确的分析计算。采用合理的结构计算模型，确定桥梁在各个施工阶段的变形和受力的理想状态，在施工过程中进行比较，以达到施工控制的目的。

在冬季施工期间，施工质量保证措施在本工程中得到很好应用，尤其养护温度的设定适当，施工质量从在整个冬季施工期间均处于受控状态，混凝土未出现冻坏及温差裂缝等，抗折、抗压实验数据也均达到规范标准。

6 结束语

悬臂施工的特点即它在原来的结构基础上是不断延伸最后完成合拢的过程，且箱体内部空间相对封闭，而且许多连续梁均为节点控制性工程，直接制约着架梁及总工期，所以采取合理的冬季施工措施，来保障连续梁在冬季顺利完成施工，并保证质量、安全、进度尤为重要。

参考文献：

[1]谢春辉，多跨长联预应力混凝土连续梁桥施工技术与施工控制研究[D].中南大学硕士学位论文，2009.

[2]刘国超，大跨度曲线连续刚构桥的施工监控技术研究[D].重庆交通大学硕士学位论文.2012.

[3]常启玉，面向连续刚构桥的施工控制技术应用[J].中国科技博览，2010（18）