趙建國

(山西省公路局太原分局,山西 太原 030012)

1 工程概況

我國一處預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用合龍施工工藝，結(jié)構(gòu)跨徑40 m+2×72 m+43 m，整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)采用分類型材質(zhì)的單箱梁結(jié)構(gòu)，屬于變高度的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。橋梁箱梁底部寬6.5 m，頂部寬12.5 m，橋梁外翼板突出部分懸臂施工長度2.5 m。理論條件下梁體跨中截面高3.5 m，支點(diǎn)截面高6.5 m，梁體結(jié)構(gòu)下邊緣根據(jù)圓曲線變化量圓弧半徑大小來進(jìn)行確認(rèn)，其中箱梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)腹板和頂板相交位置，分別以設(shè)計(jì)半徑圓弧作為過渡段，腹板厚48 cm～110 cm，頂板厚40 cm，底板厚40 cm～100 cm,見圖1。

2 橋梁中跨合龍施工順序分析

2.1 合龍施工方案

本橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂澆筑，合龍工藝主要有以下施工要點(diǎn)：第一，在托架結(jié)構(gòu)上方澆筑墩柱頂段梁體結(jié)構(gòu)，并將其臨時(shí)加固處理；第二，將托架結(jié)構(gòu)拆卸裝上掛籃設(shè)施，由懸臂前端位置開始施工，合龍后及時(shí)將合龍段的橋梁臨時(shí)加固設(shè)施解除；第三，在合龍施工段部分預(yù)應(yīng)力鋼束張拉工作結(jié)束之后，將合龍段兩端橋墩位置的臨時(shí)加固設(shè)施解除，同時(shí)將合龍段剩余的預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行張拉處理[1]。本項(xiàng)目施工中共設(shè)置四種合龍方案?jìng)溥x，具體如表1所示。

對(duì)表1中四種不同類型的合龍方案進(jìn)行分析和研究，其中除了合龍順序不一致以外，剩余的施工條件完全保持相同。論證這四種方案的目的，是通過分析不同合龍順序?qū)蛄簝?nèi)力和施工段累計(jì)變形所產(chǎn)生的影響，確定附加內(nèi)力和變形最小的最優(yōu)施工方案。第一種施工方案是先將兩邊跨對(duì)稱合龍，然后再對(duì)兩中跨對(duì)稱合龍；第二種方案和第一種方案施工方法相反，先對(duì)兩中跨對(duì)稱合龍，然后對(duì)兩邊跨對(duì)稱合龍；同樣方案三和方案四也屬于兩種相反的施工方式[2]。

表1 合龍方案

2.2 合龍順序影響分析

合龍順序的變化不但會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生直接性影響，同時(shí)也使得橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的初始恒荷載內(nèi)力分布產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在本工程中，使用有限元軟件建立虛擬結(jié)構(gòu)模型，模擬分析上述四種不同合龍順序以及施工過程中的關(guān)鍵性控制內(nèi)容，在計(jì)算過程中需要有效考慮到恒荷載因素所產(chǎn)生的影響，主要包含二期恒荷載、應(yīng)力收縮變形以及梁體結(jié)構(gòu)自重。通過計(jì)算分析結(jié)果可以看出，不同合龍段的施工順序，在連續(xù)兩段恒荷載內(nèi)力差異性相對(duì)較大；通過不同合龍施工順序?qū)蛄簭澗卮笮∵M(jìn)行對(duì)比分析，可以得出合龍順序的不同對(duì)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩影響最大，但是對(duì)于連續(xù)梁的剪切力和軸向力的影響相對(duì)較小[3]。

通過對(duì)比關(guān)鍵性受力位置，如跨中、支點(diǎn)以及橋跨3/4位置，從四種合龍施工順序在不同位置對(duì)連續(xù)梁橋恒荷載內(nèi)力的影響來看，中跨合龍段在橋梁墩頂位置的彎矩峰值量相差相對(duì)較大，因先進(jìn)行中跨后進(jìn)行邊跨合龍的施工方案，在橋梁墩體結(jié)構(gòu)頂部的彎矩峰值差異量相對(duì)較小，故從連續(xù)梁橋彎矩峰值大小分布情況進(jìn)行分析，方案二是最佳的施工方式。通過四種不同合龍方案分析，由于合龍順序?qū)B續(xù)梁橋所產(chǎn)生的內(nèi)力影響較為明顯，且合龍工作順序不同所形成的累計(jì)變形量大小也會(huì)存在明顯差異，所以合龍工作順序不能隨意調(diào)整。

3 合龍施工關(guān)鍵工藝流程

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工中，須規(guī)范控制掛籃、鋼筋、墩頂臨時(shí)固結(jié)、支架、模板、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉壓漿、合龍、解除臨時(shí)約束、監(jiān)控等關(guān)鍵環(huán)節(jié)；應(yīng)對(duì)稱平衡澆筑，使梁體結(jié)構(gòu)以受拉為主，避免產(chǎn)生扭矩、力矩；施工前進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、臨時(shí)固結(jié)裝置等的分析驗(yàn)算，編制施工和監(jiān)控方案，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)、氣溫、環(huán)境等準(zhǔn)確測(cè)量，滿足設(shè)計(jì)要求；特別是合龍?bào)w系轉(zhuǎn)換時(shí)，須重點(diǎn)把握配重、臨時(shí)固結(jié)、解除固結(jié)的時(shí)機(jī)和工序銜接，并注意以下方面。

1)平衡配重。懸臂澆筑施工過程遵循變形和內(nèi)力雙控原則、以變形控制為主。施工前，為有效保證合龍工作的準(zhǔn)確性和平衡性，需要先對(duì)合龍段兩側(cè)區(qū)域的梁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)高度偏差量，如偏差量超過15 mm，則需在懸臂位置進(jìn)行配重，以有效調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)高度偏差量。根據(jù)計(jì)算參數(shù)結(jié)果在合龍口兩側(cè)的梁體頂面設(shè)置配重，配重采用等重壓載水箱；懸掛配重工作結(jié)束后，需將合龍口兩側(cè)的懸臂端臨時(shí)剛性連接，即將其鎖定為勁性骨架結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行后續(xù)的合龍施工；在澆筑合龍段混凝土?xí)r應(yīng)同步卸載水箱配重，在合龍施工結(jié)束后卸下所有配重負(fù)荷。盡管配重可以保證合龍施工更加精確，但是這種方法會(huì)在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成附加內(nèi)力，因此標(biāo)準(zhǔn)高度偏差量在施工中應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)。除此之外，如果合龍段兩側(cè)區(qū)域底板位置的施工高度差過大，管道施工中所產(chǎn)生的折角會(huì)對(duì)局部受力產(chǎn)生影響，甚至?xí)斐珊淆埗蔚牡装逦恢卯a(chǎn)生破壞性問題[4]，也需嚴(yán)格控制。

2)合龍口鎖定施工。合龍口鎖定前應(yīng)進(jìn)行施工驗(yàn)算，臨時(shí)固結(jié)鎖定完成后方可進(jìn)行支架施工。鎖定過程須控制好合龍施工段兩側(cè)區(qū)域的底板標(biāo)高，施工誤差應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，合龍鎖定工作需在低溫條件下進(jìn)行。合龍口鎖定施工所使用的技術(shù)方法，是運(yùn)用勁性骨架型鋼結(jié)構(gòu)和合龍口兩側(cè)區(qū)域的梁板位置頂面進(jìn)行連接，同時(shí)將底板和頂板連接。在具體施工中，首先需將底板護(hù)板以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)用類管道進(jìn)行綁扎，綁扎工作結(jié)束后在底板位置安裝勁性骨架結(jié)構(gòu)，骨架結(jié)構(gòu)一端和預(yù)埋鋼板之間進(jìn)行焊接，另外一端不直接進(jìn)行焊接。同樣在頂板施工過程中施工流程也是如此。合龍段在鎖定工作之前，需要連續(xù)觀察2 d～3 d的氣溫條件，選擇氣溫最低的時(shí)刻進(jìn)行合龍段鎖定施工，同時(shí)將頂板底板沒有焊接的位置和預(yù)埋鋼板之間進(jìn)行焊接。臨時(shí)鎖定可有效解決外部環(huán)境、混凝土材料制作、合龍段混凝土早期收縮以及外部施工荷載等多方面因素的干擾，有效防止合龍段施工出現(xiàn)的破壞性問題，有利于結(jié)構(gòu)和施工安全。

3)解除臨時(shí)約束。橋梁合龍后，橋梁由靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為超靜定結(jié)構(gòu)體系，滿足一定條件時(shí)，需盡快解除墩頂、合龍口等臨時(shí)固結(jié)，進(jìn)行相應(yīng)施工操作：第一，合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的10%時(shí)，解除對(duì)稱墩頂臨時(shí)加固結(jié)構(gòu)；第二，合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)，解除對(duì)稱合龍口勁性骨架鎖定結(jié)構(gòu)；第三，合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%，同時(shí)彈性模量超過100%以及混凝土的齡期超過7 d時(shí)，對(duì)本階段所有預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行張拉壓漿和封錨處理。

4 結(jié)語

橋梁合龍是受力體系轉(zhuǎn)換的過程，不同合龍順序及合龍工藝將影響其內(nèi)力及變形，通過多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁合龍施工技術(shù)分析研究得出，四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁合龍順序采用先中跨對(duì)稱合龍、再邊跨對(duì)稱合龍的施工方案較佳，在實(shí)際施工中不應(yīng)隨意變化合龍施工順序，并應(yīng)注重平衡配重、合龍段口鎖定、解除臨時(shí)約束等合龍關(guān)鍵工藝的規(guī)范施工，以有效提高橋梁施工質(zhì)量及安全性、穩(wěn)定性。