小曲线半径段连续刚构施工技术研究

霍新杰

（中交一公局西北工程有限公司，西安 710000）

1 工程概况

G213 策克至磨憨公路乐都至化隆段公路工程，设计斜沟5号特大桥桥梁全长1 380 m，主桥下部结构采用80∶1 变截面薄壁空心墩，最大墩高为91 m；上部结构采用两联43 m+5×80 m+43 m 连续刚构，左右幅各12 个T 构。最小平曲线半径400 m，最大纵坡3.9%，连续超高横坡4%。 左幅位于加宽段范围，顶板宽度由12.18 m 变化至13.368 m；右幅箱梁顶板等宽12 m。

桥址区地形条件复杂，位于两山一沟间，地形起伏较大，沟壑发育，通过螺旋曲线展现。 同时，项目区域属内陆高寒气候区，冰冻期长，日照温差较大，多风少雨、干燥寒冷，工点海拔达到3 000 m，每年有效施工期仅为6 个月。

小曲线半径连续刚构施工在悬臂浇筑阶段， 两悬臂端存在向曲线内侧产生扭曲变形的影响，施工线形控制难度大，加上日照温差、风速变化的影响，对现场测量精度要求更高。

2 小曲线半径连续刚构施工需要解决的问题

1）由于作业面最大高度达到96 m，0#块施工作业平台搭设属于高空作业，吊装工序多，施工安全风险高。

2）连续刚构超高横坡为4%，为达到挂篮行走稳定性的要求，需根据挂篮两片主桁设计中心间距对横坡进行调整，保证挂篮行走时两侧主桁处于同一标高，确保行走稳定。

3）加宽段的连续刚构受桥面横坡及宽度影响，为达到翼缘板端部最小厚度要求，需对翼缘板宽度和底部线形进行调整。

4）桥址区日照温差大，常年多风，温度和风速对结构位移和现场测量精度影响较大。

5）多跨连续刚构桥每联需分4 次合龙，施工工艺复杂，占用时间较长。

3 墩顶0#块施工

由于受现场作业高度影响， 承台顶至墩顶0#块高度达到91 m，现场施工承重平台只能选择托架进行。 由于在91 m 高空中作业，施工平台很难搭建，所以，要求托架的拼装工艺不能过于烦琐，应避免较多的组合或拼组工序。

1）托架按照组装形式分为焊接式和装配式，目前采用最多的形式是装配式托架。 装配式托架由预埋件、钢牛腿、三角托架、卸落装置、承重分配梁和作业平台组成。 为方便拼装，简化高空作业工序，确定受力三角托架为整体式，由型钢直接在地面上采用销轴拼装组合而成， 这样可以避免在高空中过多地拼组杆件，可一次性进行吊装。

2）托架与墩身预埋牛腿为销轴连接，连接操作方便，避免了传统的焊接连接工艺需要在高空中耗费大量的作业时间，降低安全风险和作业人员的工作强度。

3）卸落装置采用卸落钢块，卸落块由4 组上、下、左、右垫块组成， 通过左、 右垫块内设的高强精轧螺纹钢进行高度调节，调节操作方便，同时，卸落钢块可根据0#块底板横坡进行坡度设置，与承重分配梁间贴合紧密，安全性更高。

4）承重分配梁可以采用挂篮前下横梁和后下横梁的型钢，在0#块施工完成后可转至挂篮施工。采用这种方式不仅可以节省工程成本，而且便于挂篮拼装，减少了吊装次数[1]。

4 悬臂浇筑施工挂篮的设计

1）连续刚构顶面横坡为4%，为保证挂篮行走稳定性要求，可采取调整下垫梁和支座高度， 以保证挂篮行走时两侧主桁处于同一标高。 如果只在采取垫梁上进行标高调整，可能会由于轨道锚固精轧螺纹钢外伸长度较大，存在轨道失稳的风险；如果只在支座上进行标高调整， 挂篮行走时会存在支座脱轨的风险。

2）挂篮两片主桁设计中心间距为6.25 m，按照4%横坡计算，两侧轨道高差为25 cm。轨道垫梁一侧采用双20b 槽钢，一侧采用双32b 槽钢，垫梁顶面及底面采用10 mm 加劲板组焊，实现单侧调整高度为14 cm。单侧前后支座与主桁节点箱间增设高度11 cm 刚性调节块， 与支座节点箱间通过连接钢板螺栓连接。

3）在保证挂篮下部操作空间和挂篮整体稳定性的要求下，采用低吊点菱形挂篮，即可将菱形挂篮主桁前上横梁位置降低，在保证作业空间的条件下，降低了前吊点，缩短了前吊杆长度， 这样由吊杆变形引起的质量影响就小， 同时重心降低，行走稳定性更高[2]。

5 连续刚构模板的设计

1）左幅位于加宽段范围，箱梁顶板宽度由12.18 m 渐变至13.368 m，顶板宽度渐变由箱梁中心线两侧翼缘板对称等宽调整。 曲线段桥面变宽连续刚构桥受桥面横坡及顶面宽度的影响，为保证翼缘板端部最小厚度要求，翼缘板底部线形发生改变，模板转动1.95°，翼缘板下降54 mm。

2）考虑到模板的通用周转性，模板顶板宽度均按照左幅最大宽度制作，且在模板加工时设置可调节翼缘板端头板，以及在翼缘板底部设置调节丝杆， 保证翼缘板线形及断面尺寸可调节，满足设计要求。

3）翼缘板底部面板采用整体加工，在翼缘板渐变处模板边部钢带加工成25°三角豁口，用于适用调整翼缘板底部高度调整。

4）模板外部横桥向主背肋在翼缘板高度调整处间断设置。 翼缘板底部主背肋与模板外侧桁架水平杆间应通过3 个调节丝杆连接，背肋和桁架上焊接的耳板通过钢销连接，方便安装拆除。

5）在进行翼缘板底部标高调整时，应拆除翼缘板下部内侧2 个调节丝杆，只保留外部调节丝杆，旋转调节丝杆，调整翼缘板底部标高。

6 小曲线半径挂篮行走的控制

1）连续刚构位于半径为400 m 圆曲线上，施工中采用以直代曲的方式。 为保证挂篮行走至设计轴线位置，轨道采用分段设计，使同一条轨道的前后段形成一定的夹角，然后再采用轨道连接器连接，挂篮行走时，利用轨道与支座间的间隙实现挂篮的整体转弯。

2）行走采用两个千斤顶进行顶拉施工。 先同步顶推挂篮左右两片主桁，使挂篮整体前移至2 个轨道接头的位置处，再采用内、外弧侧不同步行走的方法来实现挂篮的整体转弯，即外弧侧挂篮行走快于内弧侧挂篮行走， 以达到挂篮在轨道上适应轨道的夹角，完成挂篮的整体转弯。

7 施工线形的控制研究

对于小曲线半径连续刚构桥， 除了考虑悬臂端在结构自重、预应力、施工荷载引起的线形变化外，还需考虑受结构受曲线结构的影响，悬臂浇筑阶段有向曲线内侧发生转的可能，造成线形发生变化。

为使合龙后的线形符合设计规范要求， 应对各悬臂浇筑节段的挠度和轴线进行监测， 同时对不同时段温差变化对结构变形的影响进行量测，获取结构变形影响的变化规律，在施工过程中及时进行修正和调整有关参数， 为下节模板安装提供数据预报，从而实现线形控制。

在开展连续刚构桥施工中的线性控制工作时，应结合桥梁工程项目实况，测定线形控制相关参数，计算连续刚构桥梁施工预偏度。（1）通过挂篮荷载试验，测定施工过程中挂篮变形值。（2）测定挂篮自重、施工设备等施工过程中的临时荷载，以及混凝土弹性模量、重度等结构参数，为建模仿真分析提供数据。（3）分别测定施工中桥梁的混凝土收缩徐变以及温度变化引起的变形，然后按照掌握的所有参数进行分析，计算预偏度[3]。

8 施工线形监测方法和数据分析

监测过程划分为混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力张拉后、挂篮行走后4 个阶段进行监测，以此确定挂篮变形、预应力、施工荷载等对结构线形的影响。

在监测过程中， 日照温差和混凝土收缩徐变造成的影响是相互叠加的， 因此， 监测分为同日按一定时间间隔连续监测，以及连续对每日的固定时间点进行监测，以此分析温差对测量仪器精度的影响、 日照温差产生的疲劳变形和混凝土收缩徐变变形。

1）通过对固定点一日不同时段的连续监测，获取位移量显著增大的温度场和风力场， 施工测量尽可能避免在该时段进行。 通过对时间、温度场、风力场监测数据及测量数据对比，发现早晨无论是风力和温度都变化较小，相对稳定，对于挂篮的校核、测量精度的影响都是最小；中午和下午温度变化快，风速较高且强风次数多， 对于挂篮的固定和测量精度的影响较大，因此，选择温度变化速率较小、3 级风以下的时段监测，线形控制精度能大幅提升。

2）通过连续对每日的固定时间点进行监测，可以获取在一定时间内受混凝土收缩徐变、梁段自重、预应力和温度变化影响产生的线形变化规律。 在实际对每梁段平面位置的监测中，可以发现箱梁受混凝土徐变、自重和风力温度的影响，会使梁体向曲线内侧产生一定的偏移，最大偏移量为1 cm。通过整体对挂篮中心向桥梁外侧预偏移1 cm， 确保桥梁的轴向偏位均在规范允许范围之内[4]。

9 合龙段施工

合龙施工是连续刚构体系转换的重要环节， 它对保证成桥质量至关重要。 合龙前，将两悬臂端临时连接，保持相对固定， 以防止合龙混凝土在早期因为梁体混凝土的热胀冷缩开裂。 多跨连续刚构按照设计的合龙顺序为：先边跨→次边跨→解除连续梁墩顶临时固结，完成体系转换→次中跨（施加顶推力）→中跨（施加顶推力），形成连续刚构。

合龙施工工序复杂，需要在不同阶段穿插其他施工作业。完成体系转换时，临时固结墩可以采用绳锯切割，切割面应平顺，对结构扰动小，且施工速度较快。

顶推力施加的作用点为腹板与顶、底板的交接位置，由于顶推力施加位置的限制，合龙段钢筋无法进行绑扎，可以采用调整顶推力施加位置，在顶、底板焊接型钢反力架，采用此种方式时可以同步进行钢筋绑扎。 顶推力施工时，应采用智能千斤顶同步施加，确保均衡、对称。

10 结语

本文对小曲线半径连续刚构施工技术开展研究。 在工程案例中通过采取装配式托架， 降低了作业强度， 提高了安全性；通过在挂篮主桁架下部增设调节块的方式调整桥面4%横坡，提高了挂篮使用的稳定性；轨道采用分段设计，铺设时使同一条轨道的前后段形成一定的夹角，采用内、外弧侧不同步行走的方法来实现挂篮的整体转弯， 确保了挂篮行走至既定位置；通过对连续刚构悬臂浇筑自由端在日照温差、风速作用下的变形和位移研究，掌握了连续刚构桥的变形规律，从而实现了连续刚构施工平面线形及挠度控制。