连续刚构桥边跨现浇段的施工工艺分析

连续刚构桥边跨现浇段的施工工艺分析

陈仕波

西南交通建设集团股份有限公司,云南省昆明市650000

摘要：桥梁工程中常见的边跨施工方法有边跨托架法、墩顶吊架法以及落地支架法等，但由于受到地形条件、桥梁跨径以及桥梁高度等因素的影响，传统的边跨施工方法逐渐无法适应特殊桥梁的设计要求，因此深入研究特殊桥梁边跨的施工方法具有重要意义。

关键词：连续刚构桥；边跨现浇段；施工方案；受力状态

引言

连续刚构是目前大跨径预应力混凝土桥梁的主要结构形式，兼具连续梁和T形刚构桥梁的优点，在我国100~300m跨径的桥梁中已得到广泛应用。桥梁建造过程中，合龙段的施工关系着全桥建设的成败，对桥梁受力状态的改变和施工质量起着决定性作用。由于许多质量问题都与合龙段的施工控制有着密切的联系，一些连续刚构桥梁在长期通车使用后，也出现了很多质量病害，包括跨中持续下挠、有害裂缝及耐久性差等问题。

1、工程简介

本文以某三跨预应力混凝土结构连续刚构桥为施工案例，该桥布置跨径为（85＋160＋85）ｍ，桥面宽18.5ｍ，桥面铺装采用沥青混凝土，车道设计为双向四车道，荷载等级为公路Ⅰ级。该桥上部结构箱梁由两个“Ｔ”构组成，单个“Ｔ”构悬臂节段分为19个梁段进行现浇，其中０＃梁段采用托架施工方法，现浇长度为10ｍ，悬臂梁段采用挂篮逐块对称浇筑的施工方法，1＃～4＃单个梁段现浇长度为3ｍ，5＃～7＃梁段为3.5ｍ，8＃～12＃梁段为4ｍ，13＃～19＃梁段为4.5ｍ，累计悬臂长度为74ｍ。边跨现浇段采用边墩托架现浇施工方法，现浇长度为4.82ｍ，3个合龙段现浇长度共计6ｍ。

2、施工方法

连续刚构桥边跨直线段常用的施工方法主要有边墩托架现浇法和墩顶吊架现浇法，两种施工方法的技术水平和设计研究已经相当成熟，且在桥梁工程中得到了广泛应用。本文为优化连续刚构桥边跨现浇段施工方法，提出了一种新的边跨现浇段施工设计方案，即无边跨现浇段施工法，通过对比分析该方案与两种传统方案的施工特点以及受力和变形机理证明该方案的可靠性和适用性。三种方案具体施工工序如下：方案一（边墩托架现浇法）：（１）布置墩顶托架完成０＃块节段浇筑；（２）采用挂篮悬臂逐块对称浇筑悬臂梁段，依次张拉对应预应力钢束；（３）在边墩搭设托架完成边跨直线段浇筑；（４）按先边跨后中跨的顺序依次合龙，并在合龙段张拉对应预应力钢束；（５）完成桥面铺装，全桥施工完成。方案二（墩顶吊架现浇法）：（１）悬臂梁段浇筑与方案一相同；（２）先中跨合龙，并搭设边跨吊架；（３）完成边跨直线段与中跨合龙段浇筑，并在合龙段张拉对应预应力钢束；（４）合龙边跨后将吊架移除，并对全桥进行合龙；（５）完成桥面铺装，全桥施工完成。方案三（无边跨现浇段施工法）：（１）悬臂梁段浇筑与方案一相同；（２）搭设合龙吊架，完成中跨合龙；（３）边跨挂篮向前推进完成下一节段浇筑，并张拉对应预应力钢束；（４）边跨挂篮向前推进完成边墩墩顶节段浇筑，并张拉对应预应力钢束，对全桥进行合龙；（５）完成桥面铺装，全桥施工完成。

3、方案优缺点及适用范围

3.1支架法（方案１）

优缺点及适用范围（1）施工优缺点①能适应７ｍ长梁段施工，过渡墩只承受墩顶梁段荷载，过渡墩侧无需采取配重措施；②现浇段下地形坡度大，需要施工４根１０ｍ长直径为１ｍ的挖孔灌注桩。且钢结构支架施工材料耗费大，不经济；③支架高度达到５９．２ｍ，温度对支架变形影响大，支架设计需考虑温度影响，确保梁段线形；④边跨合龙时支架承受合龙段一半荷载，受力简明。（２）适用范围当桥面高度低，过渡墩底处地形地质条件好，地基承载力良好，边跨现浇段长度较长时较为适用。边跨现浇段根据实际条件亦可选择满堂支架法进行施工。

图159.2ｍ支架立面布置图（单位：ｃｍ）

3.2托架法（方案２）

优缺点及适用范围（１）施工优缺点①７ｍ节段现浇大型托架对预埋件施工的预埋位置和施工质量要求高，是该方案重大风险点；②墩高较高时，托架支点反力给墩顶带来较大弯矩，墩身混凝土有出现拉应力风险，混凝土浇筑时通常需在过渡墩另一侧进行配重，配重需配合混凝土浇筑速度以规避偏载风险；③较支架法节省基础处理及支架搭设材料，经济性好；④托架法荷载组合复杂，特别是温度效应对托架产生附加应力不便于计算；托架和空心墩预埋件和预埋件处混凝土受力需进行专项计算。（２）适用范围当现浇段下地形地质复杂、桥面高度高、现浇段长度较短时较为适用。现浇段过长对过渡墩偏压严重需采取配重压载时不推荐使用该方法。

3.3吊架法（方案３）

优缺点及适用范围（１）施工优缺点①同步浇筑边跨合龙和边跨现浇段。施工方法简单，能节约工期；②中跨先行合龙要求高，与传统合龙顺序不一致，边跨现浇段和合龙段施工增大了边跨施工阶段荷载，而中跨先行合龙减小了主梁弯矩，主梁结构应力需进行大量计算来复核；③边跨现浇段和边跨合龙段长度累计达９ｍ，对吊架材料强度和刚度要求高，吊架设计比较复杂，通常不经济；④主梁预应力整体布置无需调整，但需在中跨合龙段预应力施工完成后进行边跨现浇段及合龙段施工；⑤需考虑采取一定的措施以保证９ｍ长的混凝土梁一端支撑在墩顶上（不动支点），另一端支撑在悬臂梁上（动支点），梁体线形及梁体不开裂。（２）适用范围当现浇段下地形地质复杂、桥面高度高、现浇段和合龙段累计长度较长时适用。该方案通常需要设计和监控单位参与计算，确保成桥线形。

4、吊架法施工工艺

(1)起重机施工在本工程中，挂篮由目标梁段引出250cm，挂篮主梁锚固，挂篮纵向桥梁坡度调整与桥梁工程纵向坡度(1.4%)一致，承载梁连续焊接，焊接焊缝长度为8厘米，钢保险杠加固板必须焊接，无泄漏焊缝，光滑，无孔，无孔或渣。安装梁之前，在吊篮底部的两侧添加3根纵向梁，然后将水平承重桥放置在吊篮底部的吊篮上。(2)支架预压施工支架采用沙袋法进行预压，沙袋采用大量吨位，每个沙袋可容纳1t砂。根据设计要求，预压负荷是箱梁的1.1倍，预压期不少于３ｄ，并以4个标高(60%、80%、100%、110%)进行加载。垂直桥分为两部分:梁末端的实心部分和可变部分。横桥分为护栏位置、腹板位置和箱体室位置。垂直和横截面根据箱梁结构尺寸分别计算预压重量，并根据计算的重量确定沙袋的堆积高度。(3)施工边缘的施工重量与现浇段之间的相等位移控制进行平衡，实际上是与两侧悬臂段所需的位移进行平衡，在现浇段上施工边缘时，由第三方监测单位现场测量。

结束语

边跨现浇段施工方法多样，方法选取可依据实际情况考虑，但需综合考虑方案设计的复杂程度、施工成本、施工安全风险等因素，有针对性地分析选取。不平衡梁段施工方法能有效减短边跨现浇段长度，减弱过渡墩边跨现浇段托架施工时的偏载，该方法属于设计优化的一种施工方法。该方法需增加模型分析工作量，同时新浇梁段位移增量大，可采取调整预拱度和增设预应力方式进行克服；另外新增悬浇段施工时需在中跨同步配重，对过程控制要求高。采用该方法施工需加强施工监控，以减小施工质量安全风险。

参考文献：

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