大跨度变截面连续梁桥施工控制

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

1 大跨度变截面连续梁施工技术概述

在我国桥梁建设技术的进步和发展过程中，变截面预应力连续箱梁桥凭借其简捷的桥形和投资资金的低需求取得了十分快速的发展，但是大跨度变截面连续梁桥的施工过程中涉及到了众多难度较大的施工技术，对于混凝土浇筑的水平和桥梁主梁线形的控制提出了更为严格的建设标准，除此之外，在工程当中的合拢段的施工对于工程最终建成之后的质量和桥梁的稳定性均有着十分密切的关系，并且由于工程施工本身具有较强的不确定性，所以在施工过程中难免会出现与设计的方案存在出入的问题，为此，加强大跨度变截面连续梁桥的施工环节的控制对于工程建设施工的顺利进行和工程的如期高标准完成具有十分重要和意义。

2 大跨度变截面连续梁施工控制现状

由于大跨度变截面连续梁桥的建设对于技术的需求较高，而实际的桥梁建设方案设计和施工的过程中，普遍存在着设计人员对勘察工作以及桥梁布置的重视程度不足的问题，导致在设计过程中对于桥梁横截面积的控制与选择不合理，不仅不利于后期仿真模拟的分析，在桥梁建设施工中也容易降低工程的完成质量，出现梁体开裂等工程施工问题。除此之外，在施工过程中混凝土的质量与多种因素有关，并且由于大跨度变截面连续梁桥的施工对于混凝土结构的稳定性和可靠性具有更高的要求，所以在施工过程中必须对每个施工环节进行严格的把控，而实际的桥梁建设过程中，施工团队却由于自身安全意识和管理意识的欠缺，对于施工过程的规范管理力度不足，也使得工程的质量不符合预期标准，这些问题制约了大跨度变截面连续梁桥在我国的建设和普及，在施工过程中应当重点关注并加以解决。

3 大跨度变截面连续梁施工流程分析

3.1 案例工程概述

本文以巴河特大桥主桥的施工控制为例对大跨度变截面连续梁桥的施工控制方法进行研究和分析，分析巴河特大桥的地理位置可以得出如下结论，工程的建设跨越了巴河，在建设地点的地势相对平坦，并且地形的类型以农田和水塘居多，通过进一步精确度测量和勘察得出在巴河两侧均有土质河堤，小里程侧堤顶宽约6.5m，堤顶标高28.64m。大里程侧河堤顶宽约5m，底宽约19.5m，堤高约4m。在设计方案拟定的过程中需要对施工地点的施工环境和地质条件进行综合分析，在满足设计要求的同时尽可能降低施工难度，加快施工进度，确保工程能够早日投入使用。对工程的施工建设示意图如下所示：

图1 桥梁工程孔洞设计示意图

3.2 工程有限元模型研究

在桥梁有限元模型的研究和发展过程中已经有了比较成熟的有限元模型建立软件，本文采用先进的桥梁有限元模型绘制软件“桥梁博士”对本文中的巴河特大桥主桥模型进行设计和分析，在理论分析的过程中力求在软件中模拟的单元划分情况和实际的桥梁节段单元保持较高的一致性，使得建立的模型能够更为准确的反映桥梁的受力情况，对施工方案的合理性进行客观科学的分析和研究。

3.3 主梁线形控制

为了能够有效控制主梁的线形，在实际的施工过程开始之前需要设计临时支墩用于工程施工过程中的结构固定，本文所设计的支墩结构如下图所示：

图2 临时支墩结构示意图

由于连续梁较长，通常采用悬臂浇筑施工，而悬臂浇筑施工的重要工具是挂篮，因此挂篮在施工中起着一定的作用。挂篮已被广泛用作大跨连续梁的常用设备，在连续梁的施工中，设计挂篮是一个重要的施工过程，吊床是悬臂式施工中最重要的设备之一，然而，大多数施工单位使用挂篮的过程中仅仅是调节挂篮的宽度和梁宽不同，对挂篮的某些构件只做一点小小的调整，往往会影响工作效率，造成这种现象的原因不仅仅是由于吊床在施工过程中的延误产品开发，同时也是挂篮在特定建筑单元中的使用，此外，挂篮的设计还应考虑预紧力的连续性和一些确保天气条件的装置，以便施工单位根据需要安装适当类型的挂篮。挂篮的受力状态有助于悬臂施工的稳定发展，施工中挂篮的实际应力与所能承受的荷载非常接近，也就是说，同时，在施工过程中无需支撑就可以保证建筑物的状态。挂篮结构由支撑结构、锚具、行走系统、悬挂系统和工作平台组成，支撑结构是挂篮的主要支撑部分，另外，挂篮的传动系统可以采用滑板或钢轨【1】。

3.4 应力控制方法

在合拢段固结施工时，必须保证梁的形状和应力满足要求，在悬臂现浇过程中，连续梁桥跨宽的增加也增加了梁截面的变形，随着连续梁经历一个系统转换的过程，梁的竖向变形也随之增加出水口高度过高，易造成合拢段两侧合拢前高度差，另一方面，随着桥梁跨径的增大，施工阶段长距离梁截面的压力荷载越来越大，在桥梁施工过程中，为保证桥梁在施工过程中不断裂，预张拉钢筋束往往放在夹紧底板的中间，它会造成底板压力过大的问题出现，预压槽的空鼓会削弱长梁截面，使混凝土在底板内破碎，从而影响施工过程、施工顺序和施工质量在悬臂浇筑过程中，合拢是非常重要的一步【2】。合拢区的临时加固也可以称为临时锁定，其任务是支撑或替换混凝土，以支撑弯矩、压力、张力、剪力和扭矩，同时它也可以在桥梁关闭时被称为临时锁。当外界温差变化时，散热器将不能自由膨胀，如果没有临时的刚性固结，当外界温度下降时，箱型结构在浇筑完之后混凝土后会收缩，混凝土是一种特殊的材料，其强度随龄期的增加而增加，在短龄期和低强度状态下，当温度反复波动时，混凝土在封闭部分开裂或压碎。

实际施工中为了减少跨中和悬挑端的弯矩和变形，混凝土浇注从横隔板开始往悬挑端面进行浇注。这样悬臂端产生的弯矩会抵消跨中一部分弯矩，从而增加了托架的安全性。在该过程结束之后将混凝土采用输送泵送入模，由于桥梁的梁段高度较大，腹板内钢筋及预应力管道相对密集，混凝土泵到梁顶直接泵入底板和腹板下部时无法保证灌注和捣固质量，因而在灌注混凝土时将泵管先伸入底板浇注。在具体的混凝土灌注过程中需要按照前后对称分段、左右同位对称、上下水平分层的原则对混凝土结构进行灌注以提升结构的稳定性，施工过程中首先浇注底板和横隔板砼，在这个过程中需要注意维持桥梁两侧的腹板浇注保持良好的对称性，对于梁的腹板应进行分层振捣。此外，在浇筑的过程中还需要水浇筑的厚度进行有效的控制，应当控制其分层浇筑的厚度小于30cm，在振捣过程中产生的厚度变化范围不超过十厘米，并且在实际的振捣过程中还需要对时间进行管理和掌控，振捣点的密度也需要控制在相对合理的范围之内，在进行浇筑的过程中需要保证振捣棒与预应力管道保持一定的距离，防止产生管道的变形问题影响工程的质量。在完成第一次的混凝土浇筑过程之后，需要进行二次的浇筑防止混凝土面产生裂缝，具体的操作过程是当第一次浇筑混凝土强度达到10Mpa后，进行凿毛；内侧采用多头凿毛机进行凿毛，并用水将结合面清洗干净，凿毛面积不得低于总接茬面积的75%，且露出新鲜混凝土。浇筑前用水将第一次浇筑混凝土面润湿，使之新旧混凝土连接良好。测量确定梁顶混凝土面标高，在顶板钢筋上焊接短钢筋头作出标记。在混凝土入模之前所有的预应力管道必须穿外径80mm的硬质塑料衬管，混凝土初凝后立即将衬管抽出。第二次浇筑同样采用汽车泵输送混凝土至墩顶，浇筑顺序：先分层浇筑腹板和横隔板，然后浇筑顶板，混凝土浇筑质量要求同第一次浇筑。浇筑过程中现场按照中心试验室的要求留置混凝土试件，与梁体同条件养护【3】。

4 工程施工监控注意事项

4.1 施工混凝土质量控制措施

在施工过程中混凝土的质量和配比与工程最后的完成情况有着十分密切的关系，在实际的工程建设过程中由于混凝土的质量对于季节和环境的变化较为敏感，所以对于混凝土浇筑过程中的温度变化需要进行及时的测量和控制，确保其入模过程中的温度高于5℃，对于难以满足入模温度的混凝土材料应当予以废弃，不能继续用于工程的建设，否则回味工程的稳定性和牢固性带来威胁。混凝土入模温度变化要及时反馈到拌和站，及时对出厂温度进行调整。当环境温度稳定2小时监测一次，当环境温度变化时每车进行监测。并且浇筑的时间最好控制在温度较高的情况之下，尽可能避免在温度较低的环境下进行混凝土的浇筑，并且在混凝土入模之前对混凝土材料的温度和含气量等参数进行分析和数据的采集，符合要求的混凝土才能够用于后期的浇筑过程。根据天气情况不同，当气温小于30℃时，不用采取任何措施进行混凝土的施工。当气温大于等于30℃而小于35℃时，混凝土拌制前需对骨料温度进行降温处理，通常做法是洒冷却水降低骨料温度至30℃以下，再进行混凝土的拌制。当气温大于等于35℃时，需采取洒冷却水降低骨料温度和加碎冰降低拌合水的温度双控措施来达到降温效果【4】。

4.2 灵活采用信息化技术提升工程建设效率

本文的工程进展过程中采用了智能化的设备实现了工程建设标准化和信息化建设的高度融合，企业通过建立统一的信息化网络平台对企业施工团队的施工进度和管理状况进行统筹和领导，通过信息化平台能够实现施工过程中的办公管理、质量管理以及施工质量监测等方面的工作系统数据的收集和整合，基于分析和统计技术能够实现大跨度变截面连续梁桥施工过程中的建设管理、现场施工、安全质量、环保水保，到工程验收、考核评价等全过程进行信息化管理。这样的管理模式提升了企业的管理效率，并且极大程度地避免了在管理过程中受到人为主观因素的影响而导致管理工作的落实程度下降，切实提高管理质量和效率，进而能够推动企业实现标准化管理创新的目的。

例如工程中智能张拉压浆系统的使用，系统的设计思路是将传统的张拉设备进行集成和改造，之后将传感器和控制端的电脑进行融合之后写入进行分析和控制的软件程序，在程序的设计与编写的过程中需要预先录入各项预应力束的设计参数，然后由电脑控制张拉程序，最终能够实现伸长数值的自动测量，预应力张拉的自动化水平得到了显著的提升和改进。在设计的智能张拉系统当中主要的部件有千斤顶、液压站和厕距传感器，这些关键的部件与控制器和主机共同构成了完整的智能张拉系统，能够有效降低传统张拉工艺对于劳动力的需要，并且能够实现工作时长的大幅度缩减，实现了传统张拉环节不可能实现的同步张拉施工，为工程施工质量和施工效率提供了设备上的支持和保障。系统示意图如下图所示：

图3 智能张拉系统示意图

而智能压浆系统原理为将传统的压浆设备进行集成和改造，同样通过在软件系统设计的过程中预先录入各项孔道压浆配合比参数，之后实现设备的自动拌浆、压浆、保压，最终提升管道压浆的自动化程度。在智能压浆系统的工作过程中主要是利用持续循环压力排尽孔道空气，能够有效提升压浆的紧实程度，以确保在施工过程中能够避免或明显减少钢绞线锈蚀，达到提高桥梁结构耐久性的最终施工目的。

5 结束语

综上所述，随着我国铁路建设的稳步推进，大跨度变截面连续梁桥的建设技术正在进一步推广，但由于特大型铁路桥梁的连续梁施工内容较多，工程较为复杂，为了确保建筑技术的作用，建筑单位必须对其建筑技术进行分析和研究，以便能够最大限度地利用它，掌握其核心技术要点，在此基础上实现公路特大桥工程的顺利竣工。悬臂施工技术由于其效率高、投资少、控制方便等诸多优点，得到了广泛的应用，并且可以兼顾桥梁的荷载分布，为各自的连续梁施工提供一定的参考框架，促进相应施工企业的后续发展。此外，在施工过程中采用智能化施工技术对于传统的质量管理模式进行改进与优化实现了管理工作的一键操作，操作流程易于接受，极大的方便了工程管理人员的管理工作，并且能够实现远程监控，全过程系统自动运作，施工规范，系统自动打印数据表，无法篡改，实现“智能控制、远程跟踪、及时纠错”，便于实行动态管理和历史溯源，使得工程建设的规范化程度和标准化程度都得到了显著的提升。