大跨度预应力混凝土连续刚构造桥长期挠度分析和施工控制措施

齐皖东

（汕头大学，广东 汕头 515063）

0 前言

近几年，我国桥梁兴建中，传统的桥梁建设结构已经无法满足需求，大跨度桥梁逐渐兴起，并成为当前桥梁建设的关键，具有大跨度、连续性等特点。因为，该结构下的桥梁具有墩梁固结、主梁连续等特点，连续梁间无伸缩缝隙，提高了行车安全性，增强了桥梁寿命。实际上，该种桥梁布局是由传统的连续刚构桥延伸而来，T 型钢架构被保留，支座建设、体系转换等取消，施工困难度简化。并且，在抗弯刚度与抗扭曲度上，与大跨径受力相符。因为，该种刚构桥模式具有生命力，因此，该种刚构桥成为桥梁建设的首选。

1 大跨度预应力混凝土连续钢构造桥的发展

在桥梁建筑史上，连续桥梁已经出现几十年，但是，因施工方式落后，在上世纪六十年代之前，连续梁桥的跨度多在百米之下，桥梁建筑模式应用并不广泛。建筑技术的发展，悬浇与悬拼施工技术的出现，T 型钢结构的产生，推动了连续梁桥的发展与广泛应用。当前，该种桥梁建筑结构的应用，桥梁已经能够跨越200m距离，推动了连续梁桥这一桥梁构造模式的普及。并且，经过几十年发展，桥梁具有养护便利、车辆行驶平坦、钢结构几乎不变形、抗震能力高等优势[1]。

大跨度预应力连续梁桥主要由混凝土、钢结构构成，其主要包含有桥梁墩台、主梁构成，其中，主梁包括T 型钢结构、连续梁等。虽然时在连续桥梁基础上发展，但是，大跨度预应力混凝土连续钢构造桥与其不同，柔性桥墩的采用是主要区别，高墩的柔性，保障桥梁在位移下仍然具有较高的适应性，即使是竖向荷载的影响，仍能够保障墩台结构受力的科学性[2]。

近几年，我国连续建成多个大跨度钢构造桥，跨度大于120m 的钢构造桥已经建成70 座以上，如：1997年，我国第二座大跨度连续钢构造桥建成，桥梁跨度为270m，其的跨度之长、在当时位居世界第一。这些都说明了在大跨度连续钢构造桥上，我国已经掌握了国际上领先的建造技术。

2 大跨度连续刚构造桥长期挠度分析

在某大跨度连续钢构造桥的建设工程中，该桥梁为三跨桥，跨径分别为150m、270m、150m，桥面宽为32m。该桥梁的上部与下部均建设有单独桥，单独桥的面宽16m。为了解该桥梁的挠度，笔者对桥梁数据变化进行分析，结果发现，经过时间推移，桥梁下挠达到23cm。但是，与另一相同结构的预应力混凝土连续刚构桥的下挠相比（桥梁跨径245m，下挠30cm），该桥梁的下挠力度并不大。实际上，纵观我国各个大跨度连续钢构造桥，可以发现，桥梁挠度提升的现象屡见不鲜。桥梁下挠，影响了行车的平稳，增大了行车的危险性。

2.1 对长期挠度的方法分析

在运营条件下，桥梁结构应力较小，与混凝土线性俆 变的理论相符，而多次施加应力时，所出现的应变与叠加原理相符。可由以下方面对桥梁俆 变展开探讨：其一，桥梁主要构造已经完工，二期恒载未开始，对该阶段的间隙时间进行剖析；其二，二期恒载已经完工，对通车的长期 俆变挠度并未测算；其三，利用桥梁长期挠度的预测值，剖析主桥上下结构俆 变前彼此的关系[3]。

2.2 分析计算

为掌握桥梁俆 变和时间的关系，文章选择了ANSYS 程序与三维有限元分析。对于二次开发，应利用程序特性进行，将新规内的混凝土俆 变公式引入其中，因混凝土降温与收缩方式等同，可以此思考两者间关系。在ANSYS 程序中，可选择方式较多，文章选择了初始应变法，将混凝土与预应力筋沿桥梁纵向划分为多个单元，保障预应力筋与混凝土同时发挥作用，对于力筋的应力不同，可在各单元中选择不同实数模仿，模拟应力消耗带来的影响。

在该钢构造桥工程建设中，第一阶段主体结构已经建成，二期恒载俆 变还未施行，展示了：一期恒载作用下，随着时间的推移，桥梁俆 变变形逐渐出现上挠，俆变与时间呈正比例关系，因此，为降低俆 编变形，应尽可能推迟二期恒载工程建设。然而，现实中的工期较短，混凝土一旦达到强度需求，二期恒载工程会马上开始，假定二期恒载的动工时间为40 天。

在完成第一阶段的主体结构之后，不应该马上开始施工第二阶段，以免增加桥梁绕度。若上阶段竣工至下阶段动工间间隔40 天，以此对桥梁俆 变进行计算，得出结果显示：俆 变下挠力度不断增大，且与时间推移成正比关系。 俆变想要达到平稳，若没有任何外力作用，需要1800 天。

在新要求中，长期挠度涵盖了预测需要观察多个方面，尤其是准永久值的影响。依照40 天的一期竣工与二期施工的间隔时间，竣工后桥梁工程可直接通车，以此分析得出：在第三阶段，俆变回出现下挠现象，间隔时间越长，则下挠值增大，与第二阶段相比，第三阶段的计算值增大，与实测值类似。

2.3 理论分析

通过对比三个阶段的实际结果与理论结果，我们发现第二阶段的绕度实际值跟理论值相差有40%，这是非常大的。再吧准永久值造成的影响考虑进去之后发现，第三阶段挠度值的理论结果与实际结果相差减小，约22%。

在第二阶段，若预应力水平相差较小，后期俆 变挠度也相对较小。第三阶段，若预应力水平相差较大，后期俆 变挠度也会增大。对此，降低预应力差值，能够有效控制后期俆 变，因此，在钢结构桥施工设计时，应将预应力的差值、后续挠度影响等考虑其中，保障桥梁的安全性与寿命[4]。

然而，经过几年时间，第三阶段的预测挠度值与实际结果间的误差逐渐显现，因为，桥梁不仅要承受恒载，还要承受循环荷载。对此，想要全面掌握该桥梁的俆变，应根据第三阶段所得数据，将混凝土变化考虑其中，探讨预应力混凝土连续钢结构桥的长期性，探讨其的后期疲劳性能，全面掌握桥梁工作期间的状态变化，有效降低应变挠度，成为关键。

3 大跨度连续刚构造桥的施工控制措施

为提高连续钢构造桥的施工控制，文章探讨了钢构造桥的施工流程、预应力施工技术。

3.1 施工流程

本工程可直接选用悬臂浇筑法，施工具体流程如下： 其一，在桥墩位置，提前设置支架，为后续工程提供支撑。在支架上，以混凝土浇筑梁段，为拼装挂篮奠定基础。其二，在挂篮拼装时，工作人员应以悬臂浇筑方式利用混凝土浇筑梁段，有效控制该阶段的施工质量。其三，因边孔与梁段相邻，梁段可直接浇筑于支架。在梁段浇筑中，应保障每个梁段的间距在3-4m，并保障梁段强度与设计相符，方可进行后续施工。其四，以悬臂浇筑进行施工，依照规范的施工流程展开施工，保障施工速度与质量。

3.2 预应力施工技术

在本次桥梁施工中，为达到纵向预应力的需求，选择锚具型号为OVM15-7；为满足竖向预应力，选择锚具型号为YGM。

首先，预应力管道埋设时，选择70mm 内径的波纹管作为纵向预应力，埋设偏差控制在5mm 以下，保障波纹管所处位置的准确性。同时，在对钢筋进行定位时，可在箱梁的曲线0.5m、直线1m 处设置“井”字结构，此为波纹管所在位置。

其次，压浆嘴、排气孔的科学设置。在桥梁施工中，进浆渠道即为压浆嘴，应将其设置在与底部临近的两个管道间；排气孔应以硬塑管为材料，设置在顶部锚板的临近位置，保障两者作用的高效发挥，有效控制施工质量。

再次，钢绞线的张拉。选择4 台性能良好的千斤顶，在预应力张拉时，可直接利用千斤顶提供帮助，简化工作难度。在钢绞线的张拉中，工作人员应对初应力及时调整，将张拉应力控制在15%，分段张拉，对钢绞线的伸长量进行详细记录，通过将记录的伸长量和理论伸长量进行对比，保障钢绞线张拉效果达标。之后，施工人员可进行锚固。

最后，压浆作业，施工前清理管道杂物，配置水泥浆时，遵循试验规定，保障压力低于40Mpa，由压浆孔将泥浆压入，保障其符合施工需求。后展开割束作业，利用砂轮切割机展开施工，保障外漏长度低于3cm。最后，对锚口进行清洁，清洗干净后可进行凿毛处理，并根据工程设计对钢筋进行设置，形成钢筋网片后，可进行封锚工作。

3.3 施工控制

在桥梁施工中，不仅要重视施工技术控制，还要对桥梁结构的内部应力进行监测，若结构荷载发生变化，必然导致桥梁内力发生变化。对此，积极利用计算机，对结构内力实时监控，掌握其的变化情况。同时，还要对施工温度进行控制，温度直接影响着桥梁挠度，而温度变化主要表现在季节变化与日照变化。对此，实时测量温度差，掌握温度对桥梁的影响，有效控制温度，降低其对工程挠度的影响。

4 总结

总而言之，在大跨度连续钢构造桥建设中，全面分析长期挠度，加强施工控制，能够有效提高桥梁质量。上文探讨了连续刚构造桥的长期挠度展开分析，并对桥梁施工的控制展开探讨，工程质量与寿命得到保障，推动了该种桥梁结构的广泛应用。