张小舟

（四川川资建设工程咨询有限责任公司，四川 成都 621000）

0 引言

连续刚构桥以结构自身稳定性好、跨越能力强、施工方便且技术成熟、造价低、行车舒适等优点，迅速在我国发展起来，尤其在山区跨越峡谷、河流等地段，高墩刚构桥应运而生。目前刚构桥的施工技术比较成熟，施工一般采用悬臂浇筑，最后通过体系的转换实现全桥的合龙。由于刚构桥具有自重大的特点，受混凝土的收缩徐变及温度变化等的影响，再加上长期处于荷载的作用下，运营期会引起主梁预应力损失，导致主梁跨中下挠，桥墩墩顶水平偏移过大等问题。

合龙是刚构桥悬臂浇筑的一个重要施工环节，合龙的成败直接影响着成桥后桥梁的受力及变形。由于运营期间，主梁跨中会下挠，在悬臂施工过程中，会存在一定的纵坡，故单“T”构的悬臂两端，不可能做到荷载完全对称施工，特别对于高墩而言尤为明显。本文以一座4 跨超高墩刚构桥为例，对顶推力的确定及合龙顺序进行研究。

1 工程概况

拟建一座四跨（100+200+200+100）m 连续刚构桥，主桥桥墩高度分别为113m、195m 和178m，桥墩形式为钢管混凝土格构墩。拟定几种不同的合龙方案，利用桥梁计算软件Midas Civil，分析桥梁运行10 年后结构的变形和应力变化，确定最优合龙方案，确保桥梁成桥后的受力和线形满足设计要求，桥梁设计如图1 所示。

图1 桥梁设计示意图

2 方案设计原则

对于刚构桥，混凝土的收缩徐变会使主梁长度缩短，长度的缩短将会带动桥墩顶部向跨中偏移，对于高墩刚构桥而言，这种趋势更为明显。解决的方法普遍为：在合龙施工前，在合龙口施加一定的顶推力，使得墩顶向边跨侧发生一定的偏移量。顶推对墩顶产生的预偏值，可以抵消部分混凝土收缩徐变等作用在墩顶所产生的纵向位移，这样能有效地降低运营期桥墩开裂的风险，确保桥梁在建成通车后的安全使用。对高墩多跨连续刚构桥，顶推力的大小不但与水平位移量有关，还与合龙顺序有关[1-3]。

综上所述，施工合龙方案设计的原则为：在满足桥梁线形及受力的情况下，通过反复的试算，确保顶推过程中6#墩墩顶状态接近于竖直状态。

3 合龙方案拟定

根据现场施工条件及施工方案，拟定了如下三种施工合龙方案：

方案一：先对1#、4#合龙口进行边跨合龙，再进行2#合龙口合龙，最后进行3#合龙口合龙。

方案二（设计推荐）：先对1#、4#合龙口进行边跨合龙，再进行3#合龙口合龙，最后进行2#合龙口合龙。

方案三：先对1#、4#合龙口进行边跨合龙，2#、3#合龙口同时合龙。

所有方案中，边跨合龙口合龙前均不进行顶推，跨中合龙口合龙前需进行顶推。

4 顶推量计算

通过计算，三种合龙方案在不进行顶推工序时，墩顶的水平变化量如表1 所示。

表1 的数据为各施工方案中，在不进行顶推工序的情况下，通车运行10 年后，各墩的水平位移。从数据可以看出，不同的合龙方案对成桥后墩顶的位移有一定的影响，特别是对于高墩。无论哪种方案，5#墩及7#墩均向跨中偏移，且位移量较大，而6# 墩的位移量较小。分析其原因：本桥为4 跨连续刚构，6#墩处于桥梁的中心处，由于混凝土的收缩、徐变影响，5# 墩、7#墩顶均向6#墩靠拢。由于墩高的不一样，5#墩仅113m高，而7#墩高178m，6#墩高达195m，几乎为5# 墩高的2 倍，刚度不一样，导致两边墩顶的水平偏移量不一致。

表1 未进行顶推的不同方案运营10 年后墩顶位移量

根据实际施工情况，由于合龙期间的环境温度与设计合龙温度相当，故可不考虑温度对合龙施工的影响。模型计算一般都是理想化状态，与实际存在一定的差别，比如有限元分析中，支座模拟没有纵向约束，而实际支座有一定的摩阻力，故成桥后由于收缩徐变引起的桥墩纵向位移实际变化量较理论模型偏小。根据经验，一般选取理论值的70%作为控制值。

5 方案结果对比分析

5.1 墩顶位移比较

在合龙时进行顶推，目的就是为了使得桥梁在通车运行若干年后墩顶回归原位。

根据方案设计原则，对三种方案进行顶推力的试算，试算结果如表2 所示。

表2 三种方案顶推合龙的顶推力组合计算结果

对方案一进行试算，各墩顶的水平偏移累计量接近竖直状态。但是顶推56 跨较小，仅仅为30t，现场不好控制。对方案三进行试算，可以看出，各墩的偏移累计值最接近于竖直状态，顶推力也好控制。对方案二进行试算，可以看出，当5、7 墩顶的10 年后的状态可以达到竖直状态，但是6 号墩依然偏移量较大，达到41mm[4-5]，线形对比分析如图2 所示。各方案施工成桥合龙口高差对比如表3 所示。

图2 线形对比分析

表3 成桥后合龙口高差

如表3 所示，通过计算分析，各合龙方案施工完成10 年后，主梁累计竖向位移对比分析可知：不同的合龙方案对后期成桥线形影响较大，方案三整体线形较为合理。

5.2 应力分析

不同方案主梁1#块根部应力值见表4 所示。

表4 主梁1#块根部应力值比较

从表4 中数据可以看出，三种合龙方案对主梁应力影响小，顶板与底板最大值与最小差之比均在1%，相差非常小。

5.3 方案优劣比较

合龙方案的优劣主要从线形及结构受力方面考虑。

（1）从主梁线形控制考虑，3 种方案在顶推时，对中墩6#墩的竖向挠度影响差异比较大。当单独进行顶推时，控制竖向挠度变化的难度增加，需要适当进行一定的配重，耽误工期。对于方案二，当先顶推67 跨时，由于墩高度非常大，达到195m，墩比较柔，产生水平偏移的同时竖向位移影响也大，对于方案一亦是如此。所以从线形角度考虑，针对本桥，方案三最为合理。

（2）从墩顶水平的偏移来考虑。方案一中顶推力经过调整，可以实现成桥10 年后墩顶的位移量处于竖直状态，但是2#合龙口与3#合龙口的顶推力的差别较大，特别是2# 合龙口，顶推力只需30t 即可，顶推力小，在施工过程中难以精确控制。由于6#墩为最高墩，单“T”构相对于其他两个墩来说相对较柔，故方案二中当先顶推2#合龙口时，6# 墩顶已产生较大的水平位移，当6#、7#墩成为整体结构后，结构刚度增大，为保证6#墩在第二次顶推后尽量回到原位，则需要增大顶推力，然而随着顶推力的增大，则可能造成7#桥墩底部弯矩过大，使之受力不利，同时将导致施工控制困难。通过理论分析认为，当2#合龙口与3#合龙口同时顶推时，能保证6 号墩处于不动的状态，并且施工方案三最优[6]。

（3）从主梁结构受力来看，三种方案差异比较小，影响小。

（4）从施工进度方面考虑，由于2#合龙口与3#合龙口同时顶推、同时合龙，缩短了施工工期，至少节约工期半个月左右。

通过以上4 点分析可知，以控制墩顶水平位移为原则，结合实际施工可操作性及施工控制难度，方案三最优，即跨中合龙口同时顶推，同时合龙。

6 结束语

综上所述，对于本桥的建设，如何控制运营期间中墩的墩顶水平位移为关键。无论先合龙哪一跨，都将对6#墩的墩顶产生一定量的水平位移，第一次顶推对6#墩产生的位移抵消，随后再次顶推另一个合龙口时，必然会引起顶推力的增大，并且成桥线形不顺畅。当同时顶推时，可以较好地避免这一现象，同时也大大缩短了工期。该方案经设计认可，已现场实施，从现场实测监测数据，此方案是可行的，可为今后同类型的桥梁合龙方案提供一种思路。