徐汝寶

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，斜拉橋在國(guó)內(nèi)外被廣泛采用，在有建筑限高要求的地區(qū)，矮塔斜拉橋也被廣泛修建。矮塔斜拉橋又稱“部分斜拉橋”，是介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間的一種新的橋梁結(jié)構(gòu)形式，由于矮塔斜拉橋兼有斜拉橋和連續(xù)梁橋的特點(diǎn)，其剛?cè)嵯酀?jì)的特性符合結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，越來越多的中小跨度橋梁優(yōu)先采用矮塔斜拉橋形式。斜拉橋以其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能，良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，越來越顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿?。斜拉橋主梁施工全過程線形控制是確保成橋線形的基礎(chǔ)，主梁懸臂澆筑施工過程中每節(jié)段預(yù)拱度設(shè)置及立模標(biāo)高確定是確保成橋線形的關(guān)鍵，施工過程中通過建模線形計(jì)算、主梁預(yù)拱度設(shè)置、主梁監(jiān)控量測(cè)以及主梁施工全過程施工工藝控制可以確保主梁線形符合預(yù)期要求，使主梁施工體系處于控制狀態(tài)。

1 工程概況

永州市城南大橋工程選址城南大道與金水路平交口，跨湘江西路和湘江東路，順接城南大道，止于城南大道與空港路平交口；橋梁主線全長(zhǎng)1183.56m，主橋?yàn)?0m+2×120m+70m 預(yù)應(yīng)混凝土矮塔斜拉橋，橋面寬34m，整幅式單箱五室箱梁截面。主橋橋墩：邊墩8，主墩9、10、11位于湘江內(nèi)，主墩10采用塔梁墩固結(jié)體系，主墩9、11采用塔梁固結(jié)、墩梁分離體系，且設(shè)滑動(dòng)支座。主梁共計(jì)18 個(gè)梁段，0段10m（對(duì)稱于主墩中心線兩側(cè)各5m）,1～15段為掛籃懸澆梁段，其中1～6段為無索區(qū)梁段，7～15段為有索區(qū)梁段，16段為主梁合攏梁段，17段為邊跨現(xiàn)澆梁段。主橋立面、平面布置如圖1 所示。

圖1 主橋立面、平面布置圖

2 主橋懸澆施工工藝流程

永州城南大橋主橋懸臂梁施工工藝流程如下。

主梁0塊施工完成—在0上面拼裝三角掛籃—掛籃拼裝完成進(jìn)行預(yù)壓—預(yù)壓完成根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)調(diào)整1立模標(biāo)高—施工1塊鋼筋和模板—澆筑1塊懸澆段混凝土—張拉1塊頂板縱向懸澆束預(yù)應(yīng)力—掛籃走行至2塊—張拉1塊橫向預(yù)應(yīng)力及腹板豎向精軋鋼—根據(jù)1塊實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)及監(jiān)控指令確定2塊立模標(biāo)高—施工2塊鋼筋和模板—澆筑2塊懸澆段混凝土—張拉2塊頂板縱向懸澆束預(yù)應(yīng)力—掛籃走行至3塊—張拉2塊橫向預(yù)應(yīng)力及腹板豎向精軋鋼—根據(jù)2塊實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)及監(jiān)控指令確定3塊立模標(biāo)高—依次循環(huán)完成5塊懸澆段施工—掛籃走行至6塊—根據(jù)5塊實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)及監(jiān)控指令確定6塊立模標(biāo)高—施工6塊鋼筋和模板—測(cè)量定位第一組斜拉索主梁預(yù)埋管—澆筑6塊懸澆段混凝土—張拉頂板縱向懸澆束預(yù)應(yīng)力—掛籃走行至7塊—張拉6塊橫向預(yù)應(yīng)力及腹板豎向精軋鋼—張拉拉索錨固橫梁預(yù)應(yīng)力—掛索張拉第一組斜拉索—根據(jù)6塊實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)及監(jiān)控指令確定7塊立模標(biāo)高—依次循環(huán)完成15塊懸澆段施工—施工邊跨現(xiàn)澆段—調(diào)整合龍口高差—施工邊跨合龍段—施工中跨合龍段。

3 線形計(jì)算

通過對(duì)城南大橋主橋進(jìn)行施工全過程仿真分析，得到橋梁的成橋后施工累計(jì)位移，midas2015（有限元分析軟件）計(jì)算模型結(jié)果如圖2 所示。

圖2 midas 模型成橋后累計(jì)位移計(jì)算結(jié)果（單位：mm）

4 施工階段監(jiān)測(cè)控制

4.1 理論立模標(biāo)高計(jì)算

箱梁理論立模標(biāo)高的數(shù)據(jù)分析計(jì)算，為全方位監(jiān)控提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通常，在得出立模標(biāo)高數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)構(gòu)的三條高程曲線（設(shè)計(jì)曲線、目標(biāo)曲線和預(yù)拱度曲線）數(shù)據(jù)也會(huì)同時(shí)產(chǎn)生。設(shè)計(jì)曲線，即橋梁的線形設(shè)計(jì)；目標(biāo)曲線，即將運(yùn)營(yíng)活載影響值與長(zhǎng)期收縮徐變進(jìn)行迭加后與設(shè)計(jì)曲線共同形成的曲線；預(yù)拱度曲線，即將工程的每個(gè)施工階段的位移進(jìn)行累計(jì)，以疊加方式達(dá)到目標(biāo)曲線后的曲線。

確定目標(biāo)曲線非常關(guān)鍵，也是大跨徑斜拉橋在施工設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量中需要嚴(yán)格把控的重要環(huán)節(jié)，主要由于橋梁受到長(zhǎng)期徐變作用會(huì)增加跨中撓度，因此需要準(zhǔn)確計(jì)算長(zhǎng)期徐變并進(jìn)行科學(xué)分析。如果長(zhǎng)期徐變的計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際出現(xiàn)差異，會(huì)導(dǎo)致跨中預(yù)拋高值的設(shè)計(jì)不合理，最終導(dǎo)致橋梁在運(yùn)行一段時(shí)間后跨中線形會(huì)逐漸出現(xiàn)下垂且越來越明顯?？梢?，準(zhǔn)確的長(zhǎng)期徐變值以及以此設(shè)置的跨中預(yù)拋高值即目標(biāo)曲線的合理性和準(zhǔn)確性將直接影響橋梁的后期運(yùn)行。為更好地確定目標(biāo)曲線，需要設(shè)計(jì)單位準(zhǔn)確計(jì)算出各跨的跨中預(yù)拋高值，再通過二次拋物線過渡的方式進(jìn)行復(fù)核，然后將以上數(shù)據(jù)疊加于設(shè)計(jì)線形中，以此形成最終的目標(biāo)線形。由工程監(jiān)控單位進(jìn)行再次校核，最后對(duì)預(yù)拱度數(shù)值進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)，并給出相應(yīng)的校核意見。

預(yù)拱度曲線的確定能夠?yàn)橄淞焊鞴?jié)段的理論立模標(biāo)高提供計(jì)算依據(jù)，預(yù)拱度曲線的設(shè)計(jì)與確定會(huì)受到施工過程中的溫度、自重、徐變、索力以及來自預(yù)應(yīng)力等各方作用的影響，因此，在設(shè)計(jì)預(yù)拱度曲線時(shí)要將以上因素考慮進(jìn)去。其結(jié)構(gòu)材料參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定要以實(shí)測(cè)數(shù)值為依據(jù)，比如彈模E 和容重γ。

4.2 主梁立模標(biāo)高

主梁預(yù)拱度設(shè)置數(shù)據(jù)由0跨2.8cm 增加至15塊15.5cm，以主橋9墩1～1塊立模標(biāo)高為例說明預(yù)拱度設(shè)置及立模標(biāo)高變化情況。

4.3 箱梁節(jié)段線形測(cè)點(diǎn)布置

在箱梁每個(gè)塊段頂板的前端頂板面上埋設(shè)7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，底板設(shè)置3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。箱梁施工中的鋼筋直徑設(shè)計(jì)不小于8mm。鋼筋混凝土中的鋼筋頭在澆筑時(shí)要超出混凝土表面約2～3cm，鋼筋與箱梁懸澆段前端的距離為10cm，在整個(gè)施工作業(yè)過程中要確保所設(shè)置的測(cè)點(diǎn)不被破壞。高程測(cè)量采用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保往返測(cè)量誤差低于1mm/km，絕對(duì)誤差也要控制在±5mm/km（相對(duì)施工控制網(wǎng)），可見，測(cè)量要求精度極高。在施工過程中，專業(yè)人員要定期對(duì) 0塊上后視點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保標(biāo)高測(cè)量所產(chǎn)生的絕對(duì)誤差符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 箱梁懸臂節(jié)段線形測(cè)量階段

要嚴(yán)格控制箱梁懸臂節(jié)段線形測(cè)量的次數(shù)，測(cè)量次數(shù)過于密集會(huì)影響工程作業(yè)進(jìn)度且給測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與處理帶來麻煩；如果測(cè)量次數(shù)太少，則對(duì)箱梁變形的觀測(cè)數(shù)據(jù)又不全面，造成后期立模標(biāo)高的數(shù)據(jù)依據(jù)不足。通過工程實(shí)踐，最終確定以下四個(gè)階段的測(cè)量效果最好。

第一階段：掛籃移動(dòng)作業(yè)后對(duì)現(xiàn)澆段進(jìn)行測(cè)量。

第二階段：張拉預(yù)應(yīng)力之前，測(cè)現(xiàn)澆段和已澆段。測(cè)已澆段的目的主要為分析線形。

第三階段：張拉預(yù)應(yīng)力之后，測(cè)現(xiàn)澆段。

第四階段：斜拉索張拉后，測(cè)現(xiàn)澆段。

4.5 數(shù)據(jù)處理、預(yù)測(cè)分析和立模標(biāo)高

該工程中的線形控制關(guān)鍵點(diǎn)主要體現(xiàn)在高程數(shù)值的數(shù)據(jù)處理及預(yù)測(cè)分析兩方面。高程數(shù)值的準(zhǔn)確性受以下因素影響：一是掛籃變形誤差；二是橋面臨時(shí)荷載；三是結(jié)構(gòu)剛度誤差；四是溫度；五是張拉頂板縱向懸澆束預(yù)應(yīng)力誤差；六是測(cè)量定位誤差；七是斜拉索索力誤差等。橋梁設(shè)計(jì)的懸臂長(zhǎng)度不同，產(chǎn)生的量值的影響因素也會(huì)不同。按照橋梁在實(shí)際工程進(jìn)度中產(chǎn)生的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，確保線形測(cè)量的準(zhǔn)確性，并以此進(jìn)行立模標(biāo)高。

5 施工過程工藝控制

5.1 掛籃立模方面控制要點(diǎn)

一是0塊上面組裝完畢的施工掛籃（自重117t），按照最大梁段重量的50%、80%、100%及120%分級(jí)加載預(yù)壓掛籃，以消除非彈性變形，測(cè)量掛籃底模標(biāo)高變化，分析計(jì)算出掛籃彈性變形，為立模標(biāo)高提供預(yù)拱度數(shù)值參考。

二是兩端掛籃應(yīng)該同步前移，掛籃移動(dòng)速度控制在0.1m/min 以內(nèi)，不同步差值控制在30cm 以內(nèi)。

三是掛籃走行就位、提升錨固后，按照監(jiān)控指令進(jìn)行底模及翼緣板模板標(biāo)高調(diào)整，掛籃底模標(biāo)高調(diào)整到誤差允許范圍內(nèi)，綁扎底板和腹板鋼筋，安裝波紋管和內(nèi)模等。

四是掛籃底模系統(tǒng)的前吊桿、后吊桿和掛籃主桁架后錨壓梁錨點(diǎn)等安全可靠性必須檢查確認(rèn)，掛籃底模系統(tǒng)緊固牢固，在澆筑混凝土過程中，掛籃懸吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)的任何錨點(diǎn)不得產(chǎn)生任何松動(dòng)，以確保施工全過程狀態(tài)穩(wěn)定。

5.2 混凝土澆筑方面控制

一是主梁C55 混凝土采用地泵輸送，主梁混凝土坍落度控制在180mm±20mm 范圍內(nèi),強(qiáng)制式拌和機(jī)拌和2min，混凝土泵送時(shí)間間隙控制在15min 以內(nèi)，施工現(xiàn)場(chǎng)因故停息時(shí)間間隔控制在30min 以內(nèi)。

二是主梁懸澆梁澆筑順序“底板—腹板下倒角—腹板—腹板上倒角—頂板”，澆筑過程中采用水平分層方法，采用振動(dòng)棒振搗，波紋管及錨下鋼筋密集部位加強(qiáng)振搗。

三是主梁懸澆段混凝土澆筑施工盡量不設(shè)置水平施工縫，一次完成澆筑施工，如果混凝土分兩次澆筑，上下兩部分混凝土的彈模、收縮、徐變等力學(xué)性能差異較大，不利于整體質(zhì)量。

四是梁段施工過程中要盡量控制不平衡施工荷載作用對(duì)箱梁線型撓度的影響。

5.3 預(yù)應(yīng)力張拉方面控制要點(diǎn)

一是預(yù)應(yīng)力張拉施工必須確保錨下設(shè)計(jì)應(yīng)力穩(wěn)定建立，在鋼束張拉過程中，通過持荷時(shí)間來保證錨下應(yīng)力的穩(wěn)定建立：縱向預(yù)應(yīng)力鋼束長(zhǎng)度在30m 以內(nèi)的持荷時(shí)間為2～3min, 鋼束長(zhǎng)度在30m 以上的持荷時(shí)間為3～4min；橫向及豎向預(yù)應(yīng)力錨固持荷時(shí)間為2min。

二是施工過程中要采取相關(guān)措施確保腹板豎向精軋鋼張拉及壓漿符合設(shè)計(jì)要求，由于腹板豎向精軋鋼的錨固方式遠(yuǎn)不如低松弛鋼絞線的錨夾具，且腹板精軋鋼屬于豎向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力容易損失且有時(shí)損失較大，為了避免和減小預(yù)應(yīng)力損失，通常采用24h 后二次張拉的方法進(jìn)行錨固，腹板精軋鋼二次張拉完成后及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿。

三是豎向預(yù)應(yīng)力管道上面安裝的壓漿管、排氣孔和錨墊板要仔細(xì)處理，防止連接部位進(jìn)漿，影響孔道壓漿，在后續(xù)施工過程中，只要掛籃軌道一移開，就立即進(jìn)行腹板精軋鋼張拉施工，及時(shí)建立豎向預(yù)應(yīng)力，增加主梁梁體的復(fù)合抗荷能力。

5.4 斜拉索掛索張拉施工

一是斜拉索控制張拉力，為使每根索中各鋼絞線索力均勻，應(yīng)采用等值張拉法進(jìn)行張拉，即每根鋼絞線的拉力以控制壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)，以傳感器讀數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

二是斜拉索環(huán)氧鋼絞線單根張拉時(shí)，要對(duì)張拉油壓、張拉力、傳感器讀數(shù)、初值油壓、測(cè)量初值、測(cè)量終值及回縮值等進(jìn)行記錄。

三是斜拉索環(huán)氧鋼絞線單根張拉順序?yàn)椋合葟埨粠Э够I的一端，讓抗滑鍵緊貼錨墊板；再根據(jù)張拉力及索伸長(zhǎng)量，同時(shí)張拉鋼絞線兩端。

5.5 合龍線形控制措施

斜拉橋的合龍控制是一個(gè)關(guān)鍵工序，該工程需要在水上施工，因此作業(yè)環(huán)境難度增大。尤其對(duì)合龍段的施工要求更高，對(duì)合龍段的施工方案和作業(yè)時(shí)機(jī)有著非常精確的要求，也是工程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

根據(jù)實(shí)際的施工環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以此作為影響混凝土澆筑的因素之一進(jìn)行綜合考量。由專業(yè)人員進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，尤其要對(duì)合龍口的寬度、長(zhǎng)度以及溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。合龍作業(yè)前要對(duì)合龍方案進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化分析，對(duì)施工中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力作用的變化、主梁受力影響、合龍誤差等各方面因素進(jìn)行充分分析，以確定最優(yōu)合龍方案。確保主梁高精度合龍。另外，要選擇在氣溫穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行合龍作業(yè)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度場(chǎng)試驗(yàn)及合龍前連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，將城南大橋中跨合龍段混凝土澆筑時(shí)間選在2019年8月11日凌晨，合龍段臨時(shí)固定勁性骨架現(xiàn)場(chǎng)提前布置好，并將勁性骨架在合龍口單側(cè)提前焊接固定，在澆筑混凝土前1h 內(nèi)將勁性骨架另外一端全部焊接完成，完成鎖定施工，然后澆筑合龍段混凝土，待合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，張拉頂板縱向預(yù)應(yīng)力之前，拆除合龍段勁性骨架。

主橋合龍后成橋線形符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求。

6 結(jié)語

斜拉橋主梁線形控制的核心問題就是懸澆段預(yù)拱度設(shè)置問題，線形控制的策略主要是分析影響預(yù)拱度的相關(guān)因素，施工過程中必須加強(qiáng)線形控制研究，分析每一節(jié)段懸澆梁的澆筑前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后、掛籃走行前后、斜拉索張拉前后的梁體標(biāo)高變化情況，及時(shí)修正立模數(shù)據(jù)，制定節(jié)段誤差調(diào)整措施，使得線形控制取得良好效果，保證橋梁順利合龍，確保合龍后成橋線形符合預(yù)期要求。