支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制技术探讨

王 凯

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300222）

支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制技术探讨

王 凯

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300222）

桥梁设计中选择桥型时，由于连续梁桥的受力合理，支点负弯矩具备卸载作用，能有效减小桥跨跨中正弯矩，使得全桥弯矩分布更合理，因此被广泛应用于道路桥梁建设工程中。箱梁顶板和底板的宽大面积有利于配筋设计，时期抵抗正负弯矩良好，且抗扭刚度较大，同时收缩变形小且动力性能优良。一般预应力混凝土连续箱梁桥可采用支架现浇的方式进行施工，本文在具体的工程实例上对预应力混凝土连续箱梁桥支架现浇施工进行了详细的质量控制分析，借助计算机软件进行仿真计算，探讨施工控制理论计算的可行性。

支架现浇；预应力混凝土；连续箱梁桥；施工控制

1、引言

施工技术简单、节省预制场地支出等优点使得支架现浇施工技术成为预应力混凝土连续箱梁桥中常用的施工方法。当桥梁下部结构完成施工后，在桥梁选位处搭设满堂支架，利用满堂支架的支撑作用进行桥梁上部预应力混凝土箱梁主梁的浇筑施工，直至箱梁混凝土强度达到设计要求并进行相应的预应力张拉施工完毕后，进行模板和满堂支架的拆除。满堂支架在施工过程中受到桥梁自重、施工荷载等的作用会发生变形，地基受力不均匀发生不均匀沉降等因素，会造成桥梁结构完工后线形和承载能力与设计值的偏差，本文以具体的工程为例进行支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制的分析。

2、工程概述

某大桥预应力混凝土连续箱梁桥，全线长231.16m，跨径为（20*2）+（40+65+40）+（20*2），上部主梁为单箱三室的箱梁，下部桥墩为柱式墩，采用肋板式桥台，直径为2.00米的钻孔灌注桩基础。主桥为 （40+65+40）m的三跨预应力混凝土连续箱梁桥，上部主梁为宽度为21.05m的单箱三室箱梁，底板宽度为14.05m，两边悬臂宽度为3.5m；主梁箱梁顶面设置单向横坡为2%，箱梁腹板竖直。主墩处箱梁中心高度为3.8m，中跨跨中处箱梁中心高度为1.9m，从主墩处到跨中处箱梁的梁高呈1.8次方抛物线进行渐变。箱梁顶板厚度为0.25m，两侧悬臂板末端处顶板厚度为0.20m，悬臂板根部厚度为0.60m，悬臂板厚度从末端处的0.20m线形变化值根部处的0.60m；箱梁腹板厚度为0.45米～0.65m，底板厚度为0.25m～0.55m，在桥墩处的箱梁截面腹板和底板厚度均取大值。在中支点处设置1.5m厚的横隔板，边支点处设置1.2m厚的横隔板，且在中横隔板处留置过人洞，便于施工的同时以便桥梁投入运营后的检查与维修。该桥采用满堂支架现浇施工，按照施工方案设计由跨中想桥墩墩顶方向进行浇筑，最后进行墩顶处两边延伸3m范围的梁段和各支点处的横隔板浇筑施工，纵向一联箱梁一次浇筑完成。

该大桥的立面图如图1所示。

图1 预应力混凝土连续箱梁桥立面布置图

图2 墩顶处箱梁横截面示意图

3、满堂支架搭设施工

3.1 陆地支架搭设施工

根据设计图纸的要求对桥位选址处进行地质勘察，南北岸两侧引桥（20*2）米和主桥边跨40m下面所处位置皆是陆地，地质勘察结果显示，该处土层主要构成成分为砂性土夹黍土，还有少量碎石子，总体承载能力较高，地基承载性能优良。该段满堂支架搭设前对地基进行简单的处理工作即可，实际施工时借助机器进行场地表面浮土清理，并回填砂性土进行碾压严实，最后进行场地硬化处理，浇筑强度为C15的混凝土垫层，浇筑厚度10厘米，主要作为支架基础承受上部传递下来的各类荷载，陆地上的支架地基处理完毕，即可进行满堂支架的搭设。

引桥 （20*2）m处满堂支架立柱纵横排距为（90*90）cm，竖向步距是1.2m；主桥 40m边跨满堂支架立柱纵横排距为 （60*60）cm，竖向步距是1.2m；横桥向支架搭设比设计桥面宽两侧外延给100cm，保证足够的施工平台，同时确保施工安全；为确保支架的整体稳定性纵向设置5道剪刀撑，横向以5排为间距设置横向剪刀撑一道。

3.2 水上支架搭设施工

对实际施工地形进行勘察可知主桥主跨所处位置为跨越河道的通航孔处，满堂支架搭设基础为水中，施工方案设计拟采用规格为630*8mm的多排钢管桩为基础，施工时利用型号为ZD90的振动锤汽车吊进行打压施工，在钢管桩上面设置贝雷梁，将满堂钢管支架搭设在在贝雷架上，完成水上满堂支架的搭设施工。

为保证水中满堂支架的整体稳定性，一般采用型钢或钢管作为钢管立柱间的平联和斜联剪刀撑在钢管桩上部顶口设置封头板和砂筒，以便贝雷梁的架设。

图3 满堂支架平、立面示意图

4、现浇箱梁施工工艺

支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工工艺流程如下所示：地基处理→搭设陆地和水中满堂支架→预压支架施工→底模和侧模铺设施工→底板和腹板钢筋绑扎，预应力钢绞线铺设→箱梁内模制立→进行第一次砼浇筑→腹板内模拆除，支空箱顶模→顶板钢筋绑扎，预应力钢绞线铺设→进行第二次砼浇筑→混凝土强度达到要求后进行预应力钢绞线的张拉和压浆施工→拆除支架→桥面铺装以及二期恒载施工

5、支架现浇箱梁施工控制

5.1 模型建立

（1）软件计算分析参数选取

软件计算分析参数如表1所示，预应力钢绞线计算参数如表2所示。

表1 软件计算分析相关参数

表2 预应力钢绞线相关计算参数

（2）模型建立

本文中的仿真施工计算分析借助了MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0两种软件进行建模，为了便于后期计算分析比较的开展，两种软件在建模过程中建立的节点、单元以及施工阶段的划分均一致，一共建立105个主梁节点，104个主梁单元，施工阶段划分为一下六个：

①支架搭设，主梁箱梁混凝土浇筑；

②腹板预应力钢束张拉施工；

③顶板预应力钢束张拉施工；

④底板预应力钢束张拉施工；

⑤桥面二期恒载施工；

⑥混凝土十年收缩徐变。

图4 MIDAS/Civil计算模型

图5 Dr.BridgeV3.0计算模型

5.2 模型计算结果分析

图6 成桥阶段MIDAS/Civil模型位移

图7 成桥阶段Dr.BridgeV3.0模型位移

图8 两种软件计算后预拱度对比图

表3 MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0计算后预拱度值对比结果

从上图6和图7中可以看出，该大桥在成桥阶段的位移变化一致，从预拱度对比结果表中显示，最后施工阶段边跨93号节点处的位移变形相差最大，为0.17cm，即可说明位移计算结果可信。

表4 MIDAS/Civil和Dr.BridgeV3.0支撑反力值对比结果

上表中的数据独臂分析显示支撑反力值相差均在5%范围内，符合要求，即表明施工仿真反力计算可信。

图9 成桥阶段箱梁上缘应力云

图10 成桥阶段箱梁下缘应力云

图11 成桥状态箱梁上下缘最大应力云

从上图可以看出，成桥阶段的主梁箱梁上下缘最大压应力值是9.45MPa，符合设计及施工规范要求，最大拉应力值是0.003MPa，远比规范值要小，符合要求。通过以上的对比分析可表明软件仿真计算结果可作为预应力混凝土连续箱梁桥施工控制的计算。

5.3 线形控制

为避免桥梁投入运营后主梁下挠过大，确保桥梁结构的平顺性以二次抛物线形式从跨中向桥墩处变化，在预拱值中预先增加一个附加值，边跨跨中处设置1cm，中跨跨中处设置5cm，如下图所示。

图12 附加预拱度值曲线示意图

图13 预抛值线形图

图14 铺装前主梁中心线线形图

由图可以看出，主梁实测整体线形较为平顺，桥梁跨中监控高程和设计高程皆略小于实测高程，跨中处监控高程小于实测高程最大值是2.5cm，跨中处设计高程小于实测高程最大值是6.3cm。边跨处存在实测高程小于设计高程的部位，最大值是1.2cm，桥梁结构成桥阶段中跨处呈下挠趋势，边跨处呈上挠趋势，整体线形控制效果优良。

5.4 应力分析

根据上述的仿真计算结果，明确施工中受力软弱点，据此选择相应的测点埋置应力传感器，应力传感器布置点如图15、图16所示。

图15 应力传感器布置图

图16 主梁截面应力对比图

从主梁截面应力对比图可看出，应力实测值和计算值差异不大，差值最大也小于1MPa，即该大桥的应力控制效果良好。

6、结语

随着支架现浇施工技术被越来越多地应用于预应力混凝土连续箱梁桥施工中，支架变形、预应力、地基沉降、桥梁结构自重等因素都会对桥梁成桥后的线形与承载能力造成影响，本文结合具体的工程实例对支架现浇施工进行了探讨，简要分析了该大桥支架搭设的实际施工，借助计算机软件对桥梁进行仿真模拟施工计算分析，根据仿真计算结果选定线形和应力控制测点进行监测控制，监测结果显示该大桥成桥后线形和应力均满足设计和施工要求。希望本文能对类似的支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制研究提供帮助。

[1]李浩.支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制技术[D].长安大学,2011.

[2]林桂萍.大跨径混凝土连续梁桥施工控制技术研究[D].西南交通大学,2012.

[3]廖浩博.支架现浇预应力混凝土连续梁施工控制技术[J].黑龙江交通科技,2015,12:133.

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[5]张坤球.满堂支架现浇预应力钢筋混凝土箱梁桥的施工技术与管理[J]公路,2015,03:96-99.

编辑：董刚

This Paper Discusses the Construction Control Technology of the Concrete Continuous Box Girder with Prestressed Concrete

WANG Kai
（China railway 18th bureau group 4 engineering co,LTD，Tianjin 300222）

Choose the bridge,the bridge design due to the stress of the continuous girder bridge is reasonable,the fulcrum negative bending moment have the unloading effect,can effectively reduce the bridge span across is bending moment,make the whole bridge bending moment distribution more reasonable,so they are widely used in road and bridge construction projects.Box girder roof and floor of wide area reinforcement design and resistance during the period of the positive and negative bending moment is good,and torsional stiffness is bigger,at the same time,small shrinkage deformation and good dynamic performance.General can adopt support cast-in-place prestressed concrete continuous box girder bridge construction,with the method of this article on the specific engineering example to support cast-inplace prestressed concrete continuous box girder bridge construction has carried on the detailed analysis of the quality control,with the aid of computer software for the simulation calculation,discusses the feasibility of the construction control calculation.

the brackets are now watered；prestressed concrete；continuous box girder bridge；construction control

TU757

A

2095-7327（2017）-09-0034-05

王凯（1983-），男，河北保定人，中铁十八局集团第四工程有限公司工程师，研究方向：工程项目管理、公路桥梁。