孙淑梅

摘要 为提升公路连续梁桥的施工效果，对公路桥梁预应力连续梁桥悬臂施工进行分析与研究。分析工程背景，对施工情况进行简介。加强最大悬臂梁拉张的控制，进行挂篮预压结构设计，关联全桥合拢作业的同时，结合悬臂预应力敏感性分析，得出施工研究结果：在施工的过程中，对比初始的施工情况，测试所得出的挠度偏差均在0.2之下，表明悬臂施工的效果较好，具有实际的应用价值。

关键词 预应力;公路桥梁;连续梁桥;悬臂施工;施工技术研究;内部结构

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）03-0103-03

0 引言

新时期，国内基础设施不断完善与优化，大规模的建设施工使相关技术得到发展，桥梁施工逐渐成为行业内重点优化的重要工作之一[1]。传统的公路桥梁施工主要是采用补料的方式，在初始建设的基础之上，对于断裂或者重塑的区域进行补料，定期进行维护与修缮，最大限度地降低存在的运营风险[2]。这种方式虽然可以完成预期的施工目标，对于连续梁桥的损失也相对较小，但是在实际应用的过程中，仍然存在一定的问题以及缺陷，尤其是对预应力的控制，更是具有一定的难度[3]。

公路桥梁施工过程中，预应力连续梁桥的处理与建设不稳定性较强[4]。梁桥内部结构的刚度大，导致受力时的形变较小，虽然稳固，但是弹性不足，不利于平衡性的控制。随着科技的进一步发展，悬臂施工为桥梁的建设提供了便利条件，可以更大程度地提升整体质量和效率。

1 工程背景简述

公路运输在我国国民经济中处于重要地位，桥梁建设在交通基础设施建设中占有较大的比重。为跨越海湾、大河和公路等，大跨度桥梁的修建非常迫切。在桥梁施工过程中，不断提高施工技术水平，对施工进行控制日益重要。

1.1 工程背景

K大桥位于我国湖南省长沙市，是一座高速公路桥梁，经过勘察可以得知，K大桥的起点里程与终点里程分别为DK182+400.13 m与DK182+682.33 m，桥梁的全长为890.65 m。K大桥是一座跨幅较大的连续性的预应力混凝土双向变截面外散形连续梁桥。跨幅的直径为45+50+34 m，桥本体的宽度为23 m，修建时所设计的时速为315 km/h，实施双向通车。K大桥的主桥梁采用单箱单室箱型的截面设计，虽然不具有关联性，但是在施工修建的过程中，节省了相应的修缮环节，在降低成本的基础之上，可以减少顶面的倾斜程度[5]。顶面承压的翼缘板通常会以2.15%的单向作用力向外侧倾斜，这实际上是对桥梁悬臂施工的一种阻碍，只有将倾斜度控制在合理的范围之内，才能避免悬臂施工异常情况的发生。K大桥本体内部桥梁墩部与梁面的距离为4.25 m，边跨和中跨端之间的预留缝为3.12 m。K大桥在修建时，采用的是“T构”的对称承压方法，对于吊装工作也是十分有利的，综上便是对K大桥工程背景的简述，接下来，进行相应的施工布置与预设。

1.2 模型构建

结合实际的建设需求以及影响因素，构建相应的施工模型。公路桥梁的模型通常要进行阶段性的划分，宏观上分为悬臂施工阶段、合拢成桥阶段以及应用阶段。考虑到悬臂施工需要与合拢成桥相互转化，所以该次建模可以将两个环节融合[6]。可以先预测悬臂施工承压柱张拉力与预应力的实际变化情况，随后在合拢成桥的阶段之中，抵消对混凝土浇筑的接触，进行内部结构的转化，建立相应的处置结构，通过载荷作用依据路面收缩，降低公路桥梁的实际承压力度，具体如图1所示。

根据图1可以得知主梁的相关结构图示，将上述相关设定添加在所构建的模型之中，结合三维处理技术，实现施工场景的设置与切换。进一步细化施工模型的内部结构，在预应力的作用之下，将主梁依据需求划分为35个处置单元，同时分解悬臂梁体为25个节段，每一个节段对应1个单元[7]。但需要注意的是，3个合拢段与2个边跨段由于承压强度较大，在设计的过程中，根据实际需求，划定多于标准的单元，以此来保持主梁的稳固与坚实，形成更加完善与全面的施工模型。

2 施工模拟分析

完成上述布置后，进行具体的施工分析。在实施之前，可以利用专业的设备以及仪器，来获取测量相关的数值。主要是对悬臂施工桥墩承压进行测量，具体如表1所示。

根据表1中的数据信息，完成对悬臂施工桥墩承压数值的测量与预设。在上述所设定的环境之中，测定出预应力连续悬臂的张拉系数，具体如公式（1）所示：

（1）

公式（1）中：表示预应力连续悬臂的张拉系数，表示承压范围，表示水平波动值。通过上述计算，得出预应力连续悬臂的张拉系数。根据所得系数，进行预应力控制覆盖范围的设定。

2.1 最大悬臂梁拉张控制

在上述所设定的控制范围之中，与K大桥之间设置最大悬臂，并对悬臂段进行浇筑，当置于最后一个悬臂节段时，此时将悬臂延伸至最大，弯曲矩梁。此时，梁臂的核心点与矩梁的截面处于垂直的状态，并呈90°角，可以利用钢筋将截面与桥墩固定连接。并选定安装悬臂的核心墩柱，实施张拉训练之后，观察其各阶段悬臂累积挠度的变化情况，具体如图2所示。

根据图2可以观测到各阶段悬臂累积挠度的变化情况。如果此时累积挠度在合理的范围之内，则表明其可以连续使用，否则便需要重新设定悬臂的位置，并测定参数标准值，避免出现大范围的施工故障，并实现最大悬臂梁拉张的控制。

2.2 挂篮预压结构设计

在完成对最大悬臂梁拉张的控制后，需要设计连续梁桥的挂篮预压结构。基于现场挂篮荷载试验方式消除非弹性变形，并结合预压方式增强其安全性和可靠性。通常情况下，高层级或者复杂性质的施工均需要利用挂篮来辅助，挂篮内部的设计对其稳定性与形变程度起到直接影响。选用三角形的挂篮放置在K大桥连续梁的侧方预留缝隙之中，设定4.5 m作为最长梁段长度，梁段实际重量为213 t，每一个挂篮的自重均为35.25 t，梁高需要保持在3.65～7.65 m之间。挂篮内部所设计为预压结构，包括懸吊结构、锚固结构、行走结构，主桁以及预压框架模板等为后续的悬臂施工奠定基础。

2.3 全橋合拢作业

在挂篮预压结构设计后，进行全桥的合拢作业。对梁桥悬臂部分进行浇筑，利用钢筋对单箱悬挂，此时整个桥梁处于静定的单向悬臂结构。后续通过对预应力的控制以及承压截面的扩展延伸，实现合拢作业。合拢作业主要是将桥梁的压力划归为0，利用边跨合拢实现对每一个张拉浇筑段关联，将不稳定的支撑结构逐渐转化为超静定结构，避免预应力连续梁桥悬臂施工内力状态发生异常故障。

合拢段箱梁的每一个处置单元以及累计挠度也会依据上述的压力形式发生对应的规律变化，但是需要注意的是，累计挠度与处置单元的必须保持统一均衡受力范围，且受力的比例相同，这样可以保证各个梁桥段所承受的预压力均等，防止悬臂在施工的过程中出现弯曲变形的问题。一旦出现弯曲的现象，也需要划归限制范围，计算出受负弯矩的实际值，具体如公式（2）所示：

（2）

公式（2）中：表示受负弯矩的实际值，表示拉应力，表示荷载系数，表示受限预应力。通过上述计算，完成对受负弯矩的实际值的计算，在公路桥梁预应力连续梁桥悬臂施工中，结合实际值，划归相应的弯曲相变范围，表现出较好的预应力控制效应。

2.4 悬臂预应力敏感性分析

完成对全桥合拢作业之后，在公路预应力连续梁桥悬臂状态下，对其进行敏感性分析。这部分主要是对梁桥所承压的挠度偏差计算，当桥梁的预应力与节段混凝土的承压程度发生变化时候，可以结合所构建的弹性模型，减轻悬臂梁挠度的压力变化，计算梁桥悬臂的徐变系数，具体如公式（3）所示：

（3）

公式（3）中：表示徐变系数，表示预应力作用值，表示悬臂覆盖范围，表示弹性变化比。通过上述计算，最终可以完成对徐变系数的测试。结合徐变系数，计算悬臂施工的挠度偏差值，具体如公式（4）所示：

（4）

公式（4）中：表示挠度偏差值，表示弹性预应力，表示敏感标准值，表示允许出现的极限值，表示徐变系数。根据得出的挠度偏差值，进行具体分析与验证，如表2所示。

根据表2可以了解到相应的测试结果：在施工的过程中，对比初始的施工情况，测试所得出的挠度偏差均在0.2之下，表明悬臂施工的效果较好，具有实际的应用价值。

3 结束语

综上所述，是对公路桥梁预应力连续梁桥悬臂施工的研究与分析。对比于传统的施工技术，该文所研究分析的悬臂施工具有更强的灵活性与应变性，在复杂的施工状态下，对于预应力连续梁桥建设的控制更加稳定，一定程度上可以确保施工的稳定与安全，推动相关行业进一步发展与完善。

参考文献

[1]陈闯，王旭燚，王银辉.不同曲率下预应力斜墩曲线连续刚构桥施工过程变形分析[J].科学技术与工程，2021（2）：764-773.

[2]李洪坤，姚亚东.呼和浩特市三环路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究[J].公路工程，2020（1）：135-139+145.

[3]李建梅.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工中非技术手段误差分析[J].交通世界，2020（11）：115-117.

[4]赵亚宁，王浩，郜辉，等.基于BIM的高铁连续梁施工应力监控方案设计及应用[J].铁道标准设计，2020（11）：68-73.

[5]邱如君.公路桥梁预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制措施研究[J].中国标准化，2019（4）：32-33.

[6]窦文林，安康月.高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究[J].公路工程，2019（3）：112-116.

[7]黄明溪.高速公路大跨径预应力连续梁桥挂篮施工控制研究[J].人民交通，2019（6）：92-93.