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桥梁施工中大跨径连续梁施工技术的应用研究

2022-12-02王立文

工程建设与设计 2022年20期
关键词:梁桥跨径合龙

王立文

(昆明市政工程设计研究院(集团)有限公司,昆明 650228)

1 引言

在我国现阶段的公路桥梁建设领域中,大跨径连续梁桥是一种相对常用的结构类型与技术体系。该结构具有经济、便捷、高效的应用特点,且能够确保桥梁具备合理的建筑形态与受力分布。同时,该结构形式的桥梁对高山、峡谷、深水等特殊环境具有良好的适应性,能够满足现代化路桥交通网络的整体布置需求。从目前来看,国内外学者对大跨径连续梁桥的施工技术已有较成熟、深入的研究,但仍有诸多实践性问题未得到妥善解决,如桥梁的线形控制、桥梁合龙段的质量优化等。基于此,有必要对相关技术应用问题展开进一步的探究。

2 工程概况

案例工程位于云南省西南部某市,主桥为预应力混凝土结构,上部结构采用大跨径连续梁结构,具体为三跨连续刚构桥梁,三段跨度分别为78 m、140 m、78 m。桥墩为钢筋混凝土实心墩,与上部结构固结,承台断面为矩形。主桥立面布置如图1所示。

3 大跨径连续梁桥施工技术的应用

3.1 施工流程

本案例工程中,主要采用悬臂挂篮法进行大跨径连续梁桥的施工。该方法的优势在于不会影响桥下环境及通行,不会受到水位的干扰。同时,混凝土结构的浇筑、养护不会涉及过多的支撑与临时设施,具备良好的施工经济性。所以,对于以深水区建设为背景的本工程而言,悬臂挂篮法可作为最优选。具体的施工流程如下:

首先,进行桥墩施梁部0号块施工,并做好相关监测与质量验收工作。其后,采用悬臂浇筑的方式,以各主墩部位为起始,向墩顶两侧实施混凝土浇筑作业,浇筑时严格保证施工的对称性与平衡性。浇筑完成后,做好混凝土构件的保护与养护工作。待混凝土浇筑成型7 d后,且混凝土强度满足设计要求时,进行预应力张拉作业。张拉作业涉及桥梁顶板、底板以及腹板部位的预应力束。单段的浇筑、养护、预应力张拉等环节完成且通过验收后,前移挂篮,循环上述流程。施工至连续梁两端节段时,搭设边跨现浇段支架,并对支架实施预压处理。支架布置稳定后,实现剩余节段的现浇成型。此时,箱梁浇筑作业基本完成。

然后,在各合龙段布置悬臂挂篮吊架,并对支架实施预压处理。处理完成后,对跨中悬臂两端施加配重,配重以吊架重量的1/2为准。对单“T”结构悬臂两端施加配重,配重量以边跨合龙段重量的1/2为准。配重完成后,装设刚性连接件,并开展合龙段混凝土的浇筑作业。在浇筑过程中,依据实际的浇筑进展情况,对单“T”结构悬臂两端的配重件进行逐步卸除,将配重始终保持在已浇筑段重量的1/2。整体浇筑完成后,对合龙段混凝土构件进行保护养护,养护周期应超过7 d。养护完成后,对混凝土强度进行检测,确保实测值达到工程设计要求。混凝土强度达标后,开展预埋钢绞线及竖向钢筋的预应力张拉作业。

最后,在桥梁中跨部位装设悬臂挂篮吊架,并对跨中悬臂已安装的配重件进行卸除。按照桥梁中跨混凝土构件重量的1/2对悬臂端配置平衡重。配置完成后,在中跨处装设劲性骨架,并进行混凝土浇筑施工。浇筑过程中,按浇筑进展逐步、对称地拆卸悬臂配重件。桥梁中跨部位整体浇筑完成后,对混凝土构件进行保护养护,养护周期应超过7 d。待混凝土强度超过工程设计值的90%时,开展相应的预应力张拉作业。至此,大跨径连续梁桥的整体合龙工作完成,依据本案例工程的相关资料,对全桥施工质量进行检查验收[1]。

3.2 注意事项

在本案例工程的施工过程中,为了保证大跨径连续梁桥的建设质量,主要需明确如下注意事项:(1)注意环境温度对混凝土浇筑养护效果的影响。为了最大化地保证桥梁混凝土构件的结构强度与成型质量,应选择在环境温度最低时开展浇筑施工。基于此,本工程人员在浇筑施工前7 d对环境温度进行监测记录,以明确环境的实际温度区间与变化规律。最终,将开展浇筑作业的环境温度定为10~15℃。在此基础上,对于部分时段环境温度超出合理区间的情况,使用顶推装置在桥梁合龙段端侧施加一定的外部作用力,从而进一步保证合龙效果,有效避免了异常温度对大跨径连续梁桥施工质量的负面影响。(2)注意悬臂配重对桥梁合龙段建设质量的影响。对此,在本工程中将配重量定为合龙段重量的1/2,并始终保证配重量的对称性,以满足受力平衡的要求。(3)注意混凝土材质对桥梁合龙效果及结构质量的影响。在合理选择高标号混凝土的基础上,在桥梁合龙段的浇筑建设中应用早强混凝土,并适当添加早强剂以提升混凝土的早期强度。在此支持下,桥梁合龙段混凝土构件的成型质量良好,未发生裂缝故障。

4 桥梁施工中大跨径连续梁桥施工技术的控制要点

4.1 线形监测控制

本案例工程中,主要通过短钢筋埋设的方式,在桥梁主墩顶端0号块处设置线形监测的基准点,钢筋伸出尺寸为2 cm,并进行明确标记。其后,使用全站仪获取基准点的空间坐标,从而为主梁线形参数的工程监测建立依据基础。在主梁建设过程中,基准点的核验校准周期为每月1次。基准点部署完成后,结合主梁线形监测的具体内容建立测点并确定相关事宜,主要包括以下几点:

1)挠度的监测。在距离悬臂端侧10 cm处设置测点,测量数量为2个,埋设方式与基准点相同。测量时,主要分混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮位移3个阶段,在相应施工内容完成后使用精密水平水准仪对目标桥梁段的挠度进行监测与采集。监测时,需要对挠度信息监测采集的时间、频率进行把控。在本工程中,将监测时段确定为日出前与日落后,此时段内的环境温度相对稳定,可保证挠度信息获取的稳定性和可靠性。在此基础上,选择温度变化明显的某日,对桥梁挠度信息的日间波动情况进行监测,测量频率定为2 h/次。通过这样的方式,能够更加明确地了解环境温度与桥梁挠度之间的作用关系。

2)立模标高的监测。选取桥梁断面顶板、底板下缘的多个部位作为测点,并保证测点布设均匀且具有代表性。本工程中,立模标高测点的布置如图2所示。开展监测实践时,监测时段与挠度监测相同,以确保环境温度变化幅度小、立模标高监测结果可靠。

3)顶面高程的监测。顶面高程的监测可与挠度监测同步进行,在主梁顶面选择3个具有代表性的断面部位设置测点即可[2]。

基于JTG F80/1—2017《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》的规定要求,大跨径连续梁桥施工的线形参数控制标准为:立模标高的允差范围为±5 mm(正偏差为抬高,负偏差为降低),桥梁合龙段的高程偏差不应超过20 mm。本工程中,混凝土浇筑、预应力张拉等施工后边跨、中跨各号块的实测偏差均处在-2~3 mm,且与理论值基本吻合,即表示桥梁整体的线形状态良好,施工质量达标。从合龙精度方面来看,本工程各合龙段的实测高差见表1。

表1 各合龙段实测相对高差m

根据表1数据,对各合龙段高差均值(Δh1、Δh2、Δh3)进行计算表明桥梁合龙精度在规范区间内,施工质量达标。

4.2 应力监测控制

在大跨径连续梁桥施工中,结构应力也是影响和反映技术应用效果与桥梁建设质量的重要指标。但需要明确的是,由于混凝土材料本身具有结构性能上的不稳定性,所以,桥梁结构应力的理论值与实测值往往是不可能高度一致的。在本案例工程中,主要使用弦式数码应变计实现主梁结构应力的监测。具体实践时,应力的测算主要基于εc=Af2+Bf+C这一函数公式实现。其中,εc为桥梁混凝土结构的应变值;f为弦式数码应变计内置弦丝的振动频率;A、B、C为待定系数。在实测获取各桥段混凝土构件的应变值后,即可代入相关工程计算软件,对桥梁各个施工部位的应力情况进行推导。

布置应力监测点时,需要确保传感器紧密贴合监测对象,并尽量设在受力分布体系中的危险截面处。所以,在本工程中,将弦式数码应变计的安装部位设置为箱梁顶板的受力钢筋处、箱梁底板的受力钢筋处、主墩根部。与线形监测相同,应力监测也采取分阶段测量的方式,具体阶段涉及混凝土浇筑、预应力张拉以及挂篮移动3个环节。为了保证应力监测质量,选择在各阶段施工完成后3~6 h内实施监测,并保证监测期间环境温度无过度变化。由监测结果可知,桥梁应力与理论应力间的偏差相对较小,最大值约为4 MPa,表明桥梁整体的受力分布情况较为理想,施工质量达标[3]。

5 结语

综上所述,在路桥工程建设中应用大跨径连续梁桥施工技术时,应严格保证施工控制的全面性、精细性。一方面,要结合大跨径连续梁桥的结构特点与环境条件,选择适合的施工方法。结合案例分析来看,悬臂挂篮法具有良好的实践应用价值。另一方面,要做好施工流程的合理规划,并保证各阶段以上一阶段施工的全面达标作为基础。除此之外,还需要切实做好挠度、高程、应力等关键指标的监测工作,并对监测点、监测时间、监测方法等方面的选择应用加以严格把控。只有这样,才能最大化地发挥大跨径连续梁桥施工技术的应用价值,确保桥梁结构整体做到线形流畅、结构合理、质量达标。

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