桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术

李国栋 苏交科集团股份有限公司

1 前言

在城市现代化的发展趋势下，我国的路桥建筑施工项目也在日益增多，但在路桥施工项目建设中，又以大跨度连续性大桥技术的运用较为普遍。随着大跨度连续性大桥建筑项目的日益增多，对路桥建筑的经济效益、安全可靠、适用范围等需求也愈来愈高。为了保证大跨度连续性大桥的施工技术，并满足路桥建筑的质量，深入分析大跨度连续性大桥的建筑特性，以避免危险性，并建造过程进行标准化，是目前需注意的要点。

2 大跨径连续桥梁施工概述

2.1 大跨径连续桥梁的受力特点

大跨径连续性大桥以连续性刚构桥梁为主，是一个由该桥与梁体进行固结的构造系统，其也是在连续性桥基础上发展出来的新大桥构造。由于连续性刚构大桥梁的主桥结构是连续性梁体，而梁体与该大桥进行固结，所以该大桥的承载力特性就形成了连续性桥与T型刚构桥梁的综合表现。以高墩大跨径连续性钢构大桥为例，其承载力特性主要表现在以下几个方面[1]。

（1）结构优点。由于梁体为全桥的直接固结物，使桥上下部结构可以一起承载作用，降低了墩顶的负弯矩；施工中大量使用了柔性桥墩，使得桥面结构能够经受很大的变形，从而保证了大桥的结构安全和稳定性。而大跨径的钢构桥的结构受力也比较合理，所以在抗震特性、抗扭特性以及结构稳定性等方面也有着较明显的优点。

（2）缺陷。由于大跨径连续刚构桥具有多个超静定的构造体，当气温变动、混凝土压缩、墩台的不平衡下沉以及预应力作用时会产生附加内力，因此给整体的稳定性带来相当程度的影响。

2.2 连续桥梁施工工艺

大跨径连续大桥施工技术中主要应用的是悬臂结构浇筑法，是指在已完成的该桥梁上，沿着相邻两端跨径走向，相对、均匀地逐渐分段浇筑的方式。而大跨径连续大桥悬臂浇筑法，又可分成悬臂结构拼装和悬臂式施工两种类型，其中，悬臂结构拼装主要是指在该桥梁两端设有吊挂件，并按照平衡的原则逐段地向跨中悬臂结构上进行混凝土柱体预制件，并逐段使用外部预应力的浇筑措施；而中悬臂施工则主要是指在该桥梁两端设有工作平台，并同样均匀地逐段朝上跨中悬臂施工混凝土柱体，并逐段使用外部预应力的施工措施。

3 桥梁施工中大跨度及连续性桥梁的危险性评价

3.1 风险的概念

从工程项目的建设和建造的角度分析，可以看出，建筑风险与未来的建设活动或事件有关，也与变动的因素有关，包括费用、损失和与损失有关的不确定因素。由于施工风险具有普遍性、不明确性，建筑风险既可以发生，也可以不出现，但如果产生，就会给工程以及人们造成巨大经济损失，甚至造成重大安全事故。而针对桥梁施工项目建造来说，在整个工程全寿命过程中，由于天灾和各类意外事故的出现所导致的巨大经济损失、重大人体伤害及其他损失等，都可以称为建筑风险[2]。

3.2 桥梁施工阶段风险特点

由于道路桥梁建设具有工期长、施工规模大、结构复杂多样、施工环境复杂多样、经营周期承重大、时限长等特点，因此发生经营风险的概率也很大。然而，除了经营风险的多样化、客观、规律、危害全局性等特点，路桥施工还具有自身的风险特征。

3.3 桥梁施工中风险识别

（1）经营风险划分。在桥梁建造阶段可根据经营风险的发生来源，分成人力经营风险和天然经营风险。人力经营风险一般分为科技经营风险、行动经营风险、经济经营风险、社会组织经营风险、社会政治经营风险、工程设计经营风险等；天然经营风险包含了水灾、滑坡、地震、泥石流、不良气候等天灾所带来的危险性。

（2）风险辨识原则。针对桥梁施工阶段中所出现的各种风险，要按照科学性、侧重点、系统性、综合性的原则进行识别和归类。

（3）风险辨识基础。工程施工中工程项目多，风险识别必须建立科学的基础，以确保工程风险识别的准确性。所以，在风险分类的基础上，以桥梁工程概况、管理规划、历史风险统计等为主要指标，以风险管理规划为主要依据，以科学、全面的分析为基础，为风险识别奠定了坚实的基础。

（4）风险图像识别技术。在路桥工程施工阶段风险辨识中，最常用的风险图像识别技术主要有经验统计法、头脑风暴法、核对表法、情境分析法、专家调研法等，依据实际状况合理选用图像识别技术。

3.4 桥梁施工风险识别的意义

对桥梁建筑施工中出现的危险性问题作出了鉴定和分析，其含义主要表现在以下两点：其一，保证工程安全性。通过对学科的认识尽早鉴定工程风险、及时评估风险，解决建筑工程中的技术难题，减少工程经营风险，降低和防止各种建筑火灾事故的出现，尽量减少对人类和对环境的伤害，从而进一步提高建筑的施工安全性。其二，增加工程效益。在工程建设中，通过识别和评价危险因子，可以让广大施工人员充分认识到风险因素的产生与影响，同时通过辨识、评估结果可以找到减少工程经营风险的有效措施策略，进一步优化施工技术，避免施工产品质量问题，降低用于管理事故的成本，从而增加了桥梁建设的效益。

4 大桥建设及大中型跨径焊接大桥的施工技术管理要求

4.1 应力控制措施

通常将其分为温度应力、收缩应力、钢筋混凝土结构徐变、构件预加内部极限强度、施工荷载应力等。桥梁应力控制通常是指对混凝土浇筑及成桥后的受力情况进行监测，以保证构件能够满足设计要求。在实际工程建设中，多是选择大桥构件的几个截面作为限制截面，并实施极限强度监控工作。一是使用预埋应力或应变检测元件，检测构件的实际内部极限状况，以充分掌握大桥构件的实际内部极限状况；二是如果发生大型桥梁设计构件实际应力和理论计算值间出现很大偏差，则必须立即明确误差因素，并采取相应对策加以调节，使二者间偏差控制在容许范畴以内。

4.2 稳定控制措施

就目前情况来看，由于大跨径的桥工程越来越多，而且桥的跨径也愈来愈大，使得因荷载因素所产生的桥构造失稳等问题，也愈演愈烈。同时桥构造的稳固性，也直接关系到桥梁设计效率和后期使用的安全，所以，进行稳定性控制管理工作非常关键。在实施工程中，对构件的实际强度、临时或永久承载状态、应变状况、结构应力等数据收集整理，然后再采用稳定性分析算法（稳定安全系数），对桥构造的安全作出评价，并针对评定结论制定针对性的安全措施加以管理。

4.3 线形控制措施

大桥工程施工过程中，最经常出现的建筑施工品质风险就是大桥挠曲变化问题。从建筑施工实践情况分析，许多原因均有可能导致大桥挠曲变化。由于受到上述原因影响，使得桥面构件在原来设计位置上出现了一定程度的偏移，使得桥面根本无法正常相拢，也可能是成桥后的长线不能满足原来的设计要求。因此，在大跨连续桥梁工程中，对其进行监测十分必要。首先，严格遵守大跨连续桥梁施工监理规程：测量、识别、修正、报告。其次，在循环施工管理中，特别要重视对泵管标高、结构应力的控制，采用数据采集系统、数据信息仿真及仿真系统，对数据进行归类，为下一阶段的工程设计提供依据；运用监测系统，并与最优计算相结合，合理地调整施工项目的线型设计偏差。

4.4 安全控制措施

在大桥建筑施工过程中，因为各类危险性原因的出现，给建筑施工安全造成了很大危害，再加之当前的安全生产管理水平与员工安全教育较为落后，造成的大桥建筑施工重大安全事故也时有发生。因此为了提高大桥建筑施工安全水平和工程质量，并防止重大安全事故的出现，在建筑施工全过程中，还需要继续强化安全管理。对于大跨度连续桥技术的实际运用，要根据《安全条例》、《安全生产法》等有关安全施工技术的法律规定，对每一工序实施安全管理制度，并由此提升大桥项目施工的安全控制管理水平，从而降低重大安全事故对社会产生的危害。

5 大跨径连续桥施工技术在中国路桥施工中的运用

5.1 大跨径连续桥施工技术在悬索桥施工中的运用

悬索桥的结构方法提出于十九世纪初期，现在有不少桥都采用了这种构造方法，它同时也是大跨径桥的主要型式。

而大跨径的桥梁施工方法，在悬索桥建造中的实际使用过程主要包括以下几个：（1）吊装过程。首先，吊装必须严格按照合理、标准的次序实施，一般情况下是跨的中心线朝两边方向实施；然后，在吊装过程中，必须实时观测索塔的偏移状况，并根据精馏塔的实际偏移量和工程条件，对索鞍偏移率做出合理调节；再一次对合龙段施工做好前期准备，以保障合龙段尺寸合适。（2）锚道面架设。锚道面架设时，先通过观察索塔二侧的水准力，确认水准力到达规定后，完成边跨与中跨锚道面的架设。（3）索力调节。索力调节必须以工程设计数据需要，根据有关设备测得的统计信息加以调节。（4）锚锭大体积混凝土。在锚锭大体积混凝土时，注意对温度控制，以避免混凝土出现变色等状况。

在混凝土方面，需要严格控制其配合比，一般而言，每立方米混凝土中需要513kg水泥、689kg砂子、1124kg碎石、1547kg水以及8.2kg缓凝高效型减水剂，采取这样的配比方案有助于提升混凝土整体气密性，使之水灰比得到有效控制，以防箱梁位置出现收缩裂缝，而在浇筑混凝土时，腹板位置的左右高差不得超过1.5m，上层与下层之间的浇筑距离控制在1.5m以上为最佳，且混凝土的分层厚度应该控制在30m~40m之间，保证浇筑程序的连续性以及有效性。

5.2 大跨径连续桥施工技术在斜拉桥施工中的运用

斜拉桥又被称为斜张桥，是一种比较特殊的桥型，它是将主桥上的大量拉索竖向拉索拉到桥塔，包括主桥、索塔和斜拉索，是一种采用拉索代替软管的大跨度、多跨弹性支撑连续桥。但由于斜拉桥的拉索承受较大的牵拉力，因此，为了适应其承载能力的特性，采用张拉施工法和梁段牵引技术。同时，在施工时，应确保缆绳不会发生弯曲，使缆绳长度增大，提高工作效率。在设计施工方案时，应优先采用桥面起重机集成和桥头牵引引导系统，以减少吊杆前部载荷，提高其最大回转半径。另外，对斜拉桥的抽水精度也要严格控制。在进行主桥悬浇施工时，轴向偏移误差应控制在−10°~10°之间，合龙高差的误差应该控制在−30°~30°之间，线形的偏差应该控制在−40°~40°左右，挠度的偏差应该控制在−20°~20°之间。而在对主桥实行悬拼时，轴线偏位的偏差应该控制在−10°~10°之间，拼合高度的偏差应该控制在−10°~10°之间，而合龙高差的误差则应该控制在−30°~30°之间。

6 桥梁工程实例分析

6.1 工程概况

此次工程研究活动以湖北省内鄂东长江高速公路桥梁为主要对象，由于该桥梁工程地处长江流域的湖北黄石地区河道上，属交通运输部重大基础建设工程，同时也是湖北高速公路主骨架的重要组成部分。该桥梁自2010年8月18日开始启动施工，于2010年9月28日开始全部建设通车。该桥梁施工的主桥采取了桥跨布局为（3×67.5+72.5+926+72.5+3×67.5）m的九跨连续零点五漂浮双塔混凝土钢筋斜拉桥，主桥总长约1476m，边跨各设有一个过渡桥墩和三个辅助墩。桥梁路面全宽约36m，属于双向六车道设计，设2%的双向横坡。

6.2 施工设计方案

（1）大桥施工中，在主桥的索塔上下横梁处、过渡桥墩处以及辅助桥墩处均设置了竖向支座，并分为限位装置支座、抗风性支座、挡块等，按照实际需要合理设定，这样可以发挥在施工中的临时性纵向控制作用和成桥阶段限位作用。

（2）对该桥梁工程的特性分析表明，它存在着桥面长度差大，与逊克县民族中学跨施工方式差别较大，以及主梁构造跨度大、变形面积大、结构强度小等特征。在实际工程建设中，应充分关注到工程的施工特性及其有关风险，并采取相应的科技措施加以管理优化，以提高大跨径连续桥施工技术的使用效益。

6.3 桥梁有限元仿真模拟

根据湖北沣东长江高速公路桥梁的特征，建议在原设计中所确定的技术标准施工方法基本上，采用桥梁有限元仿真建模。静力特性解析的计算利用了空间杆系结构解析理论，对主桥应用单柱式的脊骨梁结构实现了离散，同样也尽可能地顾及几何非线性效应，并运用了恩斯特系数调整性模量解析斜拉索的垂度效果。在按照国家标准仿真模式构建的基石上，再依据实际施工过程中所产生的临时负荷信号，对国家标准仿真结果模块加以更新，之后便可得到计算结果。计算结果表明，大跨径连续桥梁施工技术在工程中的应用是较高效、科学、合理的，而且各个细节处的处理都比较灵活。但由于施工工期较长、施工内容复杂，施工过程中存在一些不合理的地方，但是在施工过程中，施工单位及时采取了相应措施，进行了有效的管理和优化，从而使施工的服务质量得到了改善。

7 结束语

综上所述，大跨度连续性大桥施工具备的技术型、协调能力、时限性等优点，在现代大桥施工设计中具备着绝对的优越性。就目前应用状况分析，大跨度连续性大桥施工将对推动中国的现代路桥施工建设进程产生着积极影响。相信未来伴随新技术的进一步开发，大跨度连续性大桥的技术也将会不断创新和完美，并最终提升大桥施工品质，为实现现代路桥经济效益最大化而打好了基础。