连续刚构桥梁施工控制策略探究

孙欣+王磊

摘 要：本文通过对某特大桥梁工程的介绍，详细描述了整个大跨度连续刚构桥梁的施工流程及过程控制，首先描述了桥梁工程的监控策略及调控方案，之后根据桥梁实际施工现状确定计算模型，通过对主梁和桥墩建设材料以及截面特点的详细分析和研究，结合实际计算模型的负荷载重情况，就该桥梁工程做了详细的施工方案策划。

关键词：连续刚构桥梁 施工控制 调控策略

施工程序的控制严重影响着连续刚构桥梁建设工程的质量。通过对连续刚构桥梁建设施工采取有效、合理的控制手段，可以大大降低施工的工作量以及避免施工过程中出现不必要的失误。本文主要是通过对连续刚构桥梁建设施工过程控制的分析研究，以保障连续刚构桥梁建设可以正常、安全的施工和运行。

1.大跨度连续刚构桥梁工程的基本情况

该工程大桥主要采用了预应力刚构组合桥梁架构，箱梁和底板呈1.8抛物线形式，整个桥梁跨径总值达759m。桥梁的整体架构选用了单箱单室预应力混凝土形式，跨梁高达115m，其中跨中最低为2.9m，主墩最高为8.5m；箱梁架构特点是具有纵向、横向以及竖向的三个方向预应力；桥梁的主桥墩主要选用了墩身和壁厚0.6m的薄壁箱墩形式，桥体的连续墩选用钻孔灌注桩作为基层，尺寸大小为5.5mx4.0m。

2.桥梁工程的监控方法及调控策略

结合之前的类似工程可以发现该混凝土刚够桥工程的施工控制较复杂，无论是桥梁架构刚度、单位量段的重量、桥梁预应力，以及施工过程中混凝土质量的变化和临时载荷的增减的等都严重影响这工程质量。桥梁质量控制过程中必须严格计算以上参数。本文为了简化计算，假设所有参数均符合国家桥梁施工标准在标准指范围内，这样可以杜绝因参数设计误差造成的整体结构内力和线形误差，实际施工过程中应对所有参数精准预测。本桥梁工程施工控制严格按照现代控制理论基础开展，对于桥梁施工过程中出现的高程和内力等参数，通过两两比较理论值和实测值确定桥梁架构的原有参量指，认真分析并找出造成理论值与实测值误差的内在原因，及时采取有效的控制措施对造成成果误差范围的某些因素进行修正，完成对桥梁主梁线性的施工控制。若发现某些参数有着较大偏差需及时向该桥梁工程项目的设计部门进行反映，以期尽快修正理论设计值；若实测值在常规偏差范围内，则施工方应在施工方案最优化的前提下对这些参数进行适当的修正。若实际施工过程中发现桥梁主梁线形需调整，可以适当对当前浇筑节段立模的标高进行修正，方便调整因参数偏差造成主梁标高的改变。

3.施工控制的计算模型

本工程施工监测模型借助了国际流行的MIDAS信息系统，方便施工方可以模拟计算桥梁工程项目的施工。对于整个桥梁模型的构建，主梁与桥墩部分的仿真以梁为最小单元，桥梁预应力钢束的仿真以特定钢束单元为最小单元；桥梁的主梁刚构单元和桥墩间的衔接主要采用刚臂形式，而桥梁的主梁连续梁单元和桥墩间的连接则选用主从约束模式，即根据约束主梁来实际模拟横向、竖向等多类自由度。结合上述模式可以将桥梁工程合理分成两部分，共234 单元部分和229 节点部分，其中1～180为主梁单位，181～210为桥墩单位，具体如图1所示。

根据桥梁工程施工方选定的施工方案，首先对桥梁成形状态合理、仔细分析，接着选用正确的标准计算模式，计算出每道施工工序中所包含结构受力及变形的所有参数。将所有计算的结果提交到工程项目设计部门，待技术部门确认正确无误进行归档，以此作为最终实际施工的准确依据。以预应力损失的计算进行概述，本工程选用国标T5224，具体桥梁预应力损失值见表1。

之后仿真建模计算桥梁箱梁、桥墩以及截面特点，详细结果如表2所示。

结合实际施工中架构的自身重量，通过信息监测系统具体步骤融合桥梁主梁和桥墩单元所承受的容重，详细准确的预估桥梁的自身重量载荷。实际桥梁工程施工中，桥梁横隔板和齿板参数均属于节点载荷，而主梁梁端参数属于均布载荷。最终仿真结果如下。

（1）本桥梁工程中二期恒载参量。整个施工过程中，结合具体施工情况计算得到桥面部分的荷载集度为28.63kN/m2，护栏部分的荷载集度为21.33kN/m2。

（2）本桥梁工程中挂蓝重量参数。该桥梁工程主桥部分主要采用了自重为7721.60k N的菱形挂篮，施工前期需要分别在挂篮前后设立距离桥均为6.5m的前支点和后支点，挂篮安装过程中挂篮前支点和悬臂的距离始终控制在0.5m前后。鉴于整个桥梁架构的设计，在进行十六、十七和十八墩的浇筑施工时，挂篮前支点和臂梁的距离需要严格把控在0.4m，而挂篮前支点和后支点距离桥间距应始终控制在4m。从之前计算可以发现，在挂篮五负载的基础上壳体对前、后支点施加的反作用力分别为1000kN和200kN左右。此外，在实际浇筑施工过程中主梁段浇筑时载荷计算可以忽略挂篮自重，只计算该浇筑梁段自身的重量。

（3）本桥梁工程中吊架重量参数。本桥梁工程主要选用了边跨现浇段吊架浇筑形式，实际施工中要充分考虑吊架的自身重量，本工程中使用的吊架重量为699kN。实际建模时，吊架自身重量的仿真模拟则选用了2个集中力单元。

（4）本桥梁工程中主梁压重参量。在实际桥梁施工过程中，主梁压重需计算5次。

①计算主梁A12段浇注前的压重：在进行挂篮移动施工时，悬臂梁段A10承受了86.6kN压重；进行建模时，需将该压重值设定为20kN/m2的均匀分布压重。

②计算主梁A12段浇注时压重：在进行A12段浇注施工时，应在该段悬臂梁段处设置1464kN的负载；进行建模时，需将该压重值设定为146kN/m2的均匀分布压重。

③主梁安装边跨现浇筑段的压重：进行安装施工时，需在主梁悬臂段1m处设置346k N负载；进行建模时，需将该压重值设定为346kN/m2的均匀分布压重。

④桥梁合拢段浇筑时压重：进行桥梁合拢段浇筑时，需在悬臂端设置172kN负载；进行建模时，需将该压重值设定为172kN/m2的均匀分布压重。

⑤主梁合拢段施工时压重：进行主梁合拢段施工时，需在悬臂端设置699k N负载；进行建模时，需将该压重值设定为699kN/m2的均匀分布压重。

（5）本桥梁工程中顶推力参数。在进行合拢劲性骨架施工操作时，桥梁中跨悬臂部分会受到403kN的推力负载。

（6）桥梁工程温度效应的修整。施工过程中需切实考虑当地气候环境特点，实时监测日常温度，及时对因温度变化而改变的桥梁应力参数做出正确的修整。

（7）本桥梁工程中交通根据荷载参数。施工过程中应以国标公路I 级文件为指导，实际计算汽车等交通工具而产生的载荷参数。

4.自锚式托架设计4.1设计条件

自锚式托架安装于薄壁柔性墩顶部，整个托架可以利用塔吊拼装。第一次浇筑梁段高度4.5m，重量为1001.8t，由自锚式托架承受荷载，第二次及第三次浇筑高度分别为4.25m和4m，由已浇筑梁段承受荷载。

受墩身高度、塔吊吊重、承载能力和稳定的控制，为确保托架的使用安全，自锚式托架必须满足自重轻、承载力强和结构稳定的要求。

4.2设计构思

如果0号块浇筑支架采用常用的支架结构，由于高度较高，对于支架的稳定性和附墙件要求很高，导致施工材料用量较大，施工工序繁杂。且风力对结构稳定性影响较大，不利于结构的施工安全。

从安全、经济、施工方便等方面考虑，最终将结构设计为自锚式托架，考虑承力三角托架承受第一次浇筑箱梁荷载；三角托架的剪力件承受竖向荷载；三角托架顶端的精轧螺纹钢筋对拉来抵抗施工过程中的产生的水平力；三角托架之间的连接系来满足整个托架的结构稳定性。

自锚式托架结构特点是结构简单、受力明确，通过预应力提高了承载能力，同时使结构的自重也大为降低。

4.3自锚式托架的构造

自锚式托架由三角托架和纵横分配梁组成。

4.3.1三角托架

薄壁墩身顺桥两侧对称布置，每墩布置计4个。三角托架是主要的受力结构，由水平杆、锚固座、斜撑、立柱、横梁组成。 水平杆由2 根[20b组合焊接而成，水平杆上焊接有锚固座；斜撑由2根I36b焊接而成。斜撑与水平杆、立柱，斜撑与横梁间的连接均采用焊接连接。

考虑第1次浇筑4.5m高的箱梁在墩身以外的钢筋混凝土自重、模板自重、施工临时荷载、风荷。

4.3.2纵横分配梁

在三角托架上布置2I45b的横向分配梁， 在横向分配梁上布置多根纵向分配梁， 在纵向分配梁上安装0 号块底模，底模采用木方和竹胶板。

4.4设计计算

自锚式托架荷载分析，0号块混凝土标号为C55，分3次浇注，混凝土的容重按26KN/m3计算，考虑1.05的涨模系数，第1次浇注高度4.5 m ，自重1001.8t；第2次浇注高度为4.5m ，自重703.4t；第3次浇注高度为4m ，自重841.5t。计算时考虑模板重量、施工荷载、风荷载、冲击荷载、振捣荷载等临时荷载。托架只承受0号块第1次混凝土浇注时底板、侧板以及底模、侧模、型钢、托架等重量， 其横隔板重量由薄壁墩承担，第2、3次混凝土施工荷载由已浇筑的混凝土承担。

5.施工方案的合理选择

通过上述分析，可以发现该桥梁工程项目的施工流程步骤较多，本文仅对该施工流程进行简要叙述，对相似的施工过程进行合并描述：首先对桥梁工程的墩身开展施工工作，而后开展0号单元和1号单元的浇筑施以及TA1与TB1预应力钢束的张拉工作，接着是进行施工挂篮的配置，之后开展2号单元的浇筑施工以及TA2与TB2预应力钢束的张拉工作，适当的向前推动挂篮，以此类推。当工程施工至中跨时，配重、桥梁合拢、向前推进，之后完成桥墩施工的临时固结，拆卸挂篮装置，进行10年收缩徐变，完成整个工程的初步施工。整个桥梁工程要对施工过程开展实时监控，根据工程施工实际现状设置施工监测点，同时设置二十个应力控制点进行监控，本桥梁工程的最大拉应力和压应力分别为0.65MPa和22.92MPa，均符合国际桥梁数据标准。

6.结束语

本文通过以实际连续刚构桥梁工程为例子，先描述了该特大桥梁工程的基本情况，之后结合现代工程控制理论详细的描述了桥梁工程施工控制的整个流程，为其他类似大型桥梁工程起了很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]高伟.高墩大跨连续刚构桥关键施工技术[J].国防交通工程与技术，2016（S1）：34.

[2]梅连军.连续刚构桥施工高强混凝土质量控制要点探讨[J].西部交通科技，2016（04）：56-58.

[3]彭撞，张勤.基于有限元模型分析裂缝损伤对连续刚构桥低阶频率的影响[J].企业技术开发，2016（14）：187-189.