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某刚构桥悬臂浇筑施工阶段的稳定性分析

2023-05-26李治发

交通科技与管理 2023年9期

李治发

摘要 连续刚构桥梁因其良好的整体性和较高的承载力,以及施工技术简单,在高速公路建设上得到广泛运用。其上部结构与桥墩固结,梁体承受较大荷载时,会出现负弯矩,混凝土收缩徐变也会造成一定的不利影响。基于此,文章以某高速公路大桥项目为案例,分析了刚构桥梁的结构特性以及施工控制方法,总结了桥梁施工过程中的稳定性控制技术,具体包括从施工变形、施工应力、施工稳定性及安全性等方面进行控制的技术要点,以最大限度地减少误差,提高施工质量。

关键词 高速公路桥梁项目;连续刚构桥梁;悬臂浇筑;施工稳定性分析

中图分类号 U445.4文献标识码 A文章编号 2096-8949(2023)09-0123-03

0 引言

建设高速公路桥梁,通常会使用连续刚构桥梁结构形式,其整体性较好,可承受较大压力,且便于施工建设,桥梁的上部结构和桥墩牢固连接,梁体受荷载影响,会出现负弯矩,混凝土收缩形变、温度变化也会影响其整体质量。所以,该文论述了连续刚构桥梁的结构特点以及施工控制方法,分析了施工稳定性,旨在提高施工质量。

1 大跨径连续刚构桥梁的特点

1.1 桥梁上部结构特点

连续刚构桥梁的上部结构与桥墩相互固结,未安装支座,其上部结构没有伸缩缝,行车的稳定性较高。该桥梁属于多次超静定结构,桥墩顶端的梁体,会出现明显的负弯矩,需通过设计变截面,来消除不利影响。

1.2 桥梁下部结构特点

该桥梁为多次超静定结构,不论是施工阶段还是后期运营,混凝土形变及温度变化,都会对其产生影响,导致梁体纵向大幅度地移动,且桥梁的下部结构需承受水平方向的荷载。设计桥梁时,其下部结构使用柔性双薄壁墩,主要是为了避免出现较大弯矩[1]。

1.3 桥梁受力特点

受力程度相同时,相较于连续桥梁,刚构桥梁的跨中截面的正弯矩较小,而两者的桥墩顶部负弯矩非常接近。建造刚构桥梁时,其下部结构使用柔性双薄壁墩,是为了避免受到水平荷载的较大影响,并使桥梁能抵抗更高等级的振动。

2 大跨径连续刚构桥梁的施工控制方法

为确保桥梁安全高效施工,在施工过程中需要实时监测刚构桥梁的状态,通过收集并分析监测数据,达到有效控制其稳定性的目的。基于各项分析实践可知,建造施工连续刚构桥梁过程中,所用的施工控制方法主要有四种:

2.1 桥梁施工变形控制

建造桥梁时,受桥梁自身重量的影响,梁体会出现挠曲变形,而采用的施工技术不当会加剧变形问题。针对此问题,需采取相关措施有效控制变形,避免影响到桥梁合龙[2]。

2.2 桥梁施工应力控制

施工建设刚构桥梁时,梁体结构发生变化,会影响到其结构内力。桥梁合龙阶段,还未产生连续刚构作用效应,其承载力较小,如果结构内力大于设计标准,会对桥梁结构产生严重伤害,导致桥梁的安全性明显降低。在连续刚构桥梁的施工环节,为了解桥梁受力情况,需要实时监测桥梁的应力,通过分析监测数据,采取有效措施控制施工活动[3]。

2.3 桥梁施工稳定性控制

连续刚构桥梁设计跨度不斷增大,桥墩越来越高,会导致刚构桥梁部分位置的刚度下降,不利于安全稳定地推进桥梁施工,所以需针对桥梁施工环节的梁体变形及内力开展全面分析,采取相关措施有效控制施工稳定性,从而准确评价桥梁稳定性。

2.4 桥梁施工安全控制

为确保顺利建设连续刚构桥梁,必须对其施工安全进行有效控制。有效控制措施主要分为桥梁结构及施工人员两方面的安全控制。刚构桥梁承受外部荷载,其形状会发生改变,为实现桥梁的结构安全,一方面要控制桥梁在受力状态方面的形变,另一方面要控制施工稳定性。桥梁施工过程中,施工方应制定并实施具体的安保措施,以确保施工人员的安全,实现人员安全控制的目标[4]。

3 工程概况

某高速公路大桥的长度为898 m,其中心、起点及终点的桩号依次为DZK20+780、DZK20+331和DZK21+229。该桥梁的结构设计为两墩四跨,边跨与中跨的长度分别为60 m和120 m,桥梁顶宽12.5 m,其上部结构设计为变截面预应力连续刚构体系。建设其上部结构,使用挂篮法浇筑而成,2#节段悬臂现浇梁重达149 t,挂篮重70 t。图1~2表示T桥梁的中跨与边跨梁体节段布置情况。

4 桥梁施工稳定性控制技术

4.1 0#与1#块的施工

该大桥项目位于山地,需设计较高的桥梁主墩,建造0#块与1#块时,地形因素加大了施工难度。综合考虑当地复杂地形因素,在该段施工选用锚固三角托架方案[5]。

采用该方法进行施工,用锚固筋和牛腿将三脚架与柱墩牢固连接,得到牢固稳定的支撑结构,在上面放置支架托架平台,确保实现顺利浇筑。图3表示锚固三角托架法结构受力形式。

4.2 挂篮的悬臂浇筑

连续刚构桥梁的施工阶段,挂篮法悬臂浇筑结构时,会损害到桥梁的内部构造。所以,加工制作的悬臂挂篮,应提升施工质量为目标,采取措施改进结构及施工技术。通过比较各种挂篮结构形式,发现菱形挂篮的拼装难度较低,可快速完成拆卸[6]。结合项目建设的具体需求,依照相关设计规范,选用了菱形挂篮形式。

4.3 合龙段施工

温度变化、施工技术等会影响到刚构桥梁的合龙施工效果。施工过程中,运用吊架法先合龙边跨,再运用挂篮法合龙中跨,从而确保施工质量符合要求。

合龙施工前,需在梁体节段顶板及底板处设置钢筋骨架,并焊接在一起,合龙段混凝土为C55高强混凝土,从而全面提升合龙质量,确保梁体能承受较大压力。并依照经评审的施工方案要求,确保各工序的顺利推进,以提升合龙段整体质量[7]。图4为合龙段施工工艺流程。

4.4 立模标高的计算

刚构桥梁施工环节,梁体出现挠度弯曲,会影响到桥梁的线形及合龙施工质量。为有效减小桥梁线形的偏差值,避免出现明显的结构内力,需测算不利因素对立模预拱度及标高的影响,从而指导项目施工,图5表示其立模预拱度。

在刚构桥梁的施工阶段,及时监测了梁体的运行状态,且根据工艺流程有效控制立模标高:

(1)开始施工之前,通过分析梁体受力情况,并综合考虑立模标高,从而明确施工控制的相应标准。

(2)如果实际数值与标准值的偏差不足2 cm,可根据施工方案继续推进施工,如果偏差大于2 cm,则需进行优化后再继续推进建设[8]。

5 施工稳定性分析

梁体完成合龙之后,测量梁体节段的高程,将其比对设计标准值,从而确定各个节段的误差,图6为各节段的标高误差。

分析图6发现:

(1)有些节段的标高误差为正,完成施工后,各梁体节段的标高误差相互間具有差异,但并未影响到梁体整体线形,充分表明控制施工稳定性的措施,发挥了良好作用。

(2)继续推进桥梁建设,各节段误差会不断累积,且与0#块与1#块距离越远,则会产生更大的标高误差,梁体合龙段的误差最大[9]。

(3)通过分析刚构桥梁施工阶段的相关内容与梁体结构特性发现,混凝土发生收缩徐变会导致标高误差的出现,此类影响有时效性,会持续一段时间,随着时间的推移会趋于稳定,且梁段标高会逐渐实现与设计值基本一致[10]。

6 结论

综上所述,该文论述了大跨径连续刚构桥梁的结构特点及施工控制方法,并结合工程项目案例,分析了各种施工稳定性控制技术,运用梁段标高误差总结了施工稳定性,所得结论如下:

(1)连续刚构桥梁的上部结构与梁墩相互固结,混凝土收缩徐变及温度对其有较大影响,且会出现明显的次内力。

(2)连续刚构桥梁的施工控制方法主要有施工变形、应力、稳定性及安全性等控制技术。

(3)通过监控手段,测量了施工阶段及建成后的桥梁线形,通过分析测量数据可知:①针对大跨径连续性刚构桥梁施工,使用的稳定性控制方法取得了良好效果;②混凝土收缩徐变及温度会影响到梁体,另外施工作业流程缺乏规范性,都会导致出现标高误差。

参考文献

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[2]杨鑫. 高墩大跨径连续刚构桥施工过程中稳定性分析[J]. 交通世界, 2021(16): 83-86.

[3]杨龙, 沈林丽, 段永凤, 等. 高墩大跨刚构桥施工稳定性分析及控制[J]. 施工技术, 2020(S1): 1215-1218.

[4]王申, 谢晓杰. 大跨径连续刚构桥悬臂浇筑施工稳定性分析[J]. 公路工程, 2019(2): 138-142.

[5]许红胜, 刘岐, 颜东煌, 等. 连续刚构桥悬臂施工过程主梁变形影响因素研究[J]. 公路与汽运, 2021(6): 102-105.

[6]赖清海. 翔安大道跨线桥悬臂浇筑施工安全管理[C]. 《施工技术》杂志社, 亚太建设科技信息研究院有限公司. 2020年全国土木工程施工技术交流会论文集(下册), 2020: 145-148.

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[8]任涵. 大跨度连续刚构桥梁悬臂浇筑施工技术要点[J]. 四川建材, 2022(5): 115-116.

[9]赖清海. 翔安大道跨线桥悬臂浇筑施工安全管理[C]. 《施工技术》杂志社, 亚太建设科技信息研究院有限公司. 2020年全国土木工程施工技术交流会论文集(下册), 2020: 145-148.

[10]宋少骞. 大跨度连续刚构桥梁悬臂浇筑施工关键工序的施工质量控制[J]. 建设监理, 2020(3): 83-85.