大跨高低墩连续刚构桥边跨现浇段施工技术的优化

大跨高低墩连续刚构桥边跨现浇段施工技术的优化

吴成刚

中交一公局第四工程有限公司

摘要：随着大跨度桥梁的兴起，桥梁距离变长，桥墩采用高低墩的形式，使结构整体性变强，抗震性增加。但是，桥梁边跨现浇段的施工质量不够理想，影响桥梁的整体安全性。对大跨高低墩连续刚构桥边跨现浇段施工技术进行优化，采用圆形滑动性水平力分散的材料安装托架，计算高低墩现浇段安全施工系数，并根据安全系数及时调整施工技术。实践证明，优化后的施工技术更加具有安全性，为大跨高低墩连续刚构桥梁施工提供技术支撑。

关键词：大跨高低墩；连续；刚构桥；边跨；现浇段；施工技术

一、背景

梁体与桥墩之间形成的刚架结构是刚架桥的主要结构形式。预应力混凝土连续刚构桥以其经济、美观、跨越能力强、施工简单快捷等优点在大跨度桥梁中得到了广泛的应用。由于桥墩梁相对稳定，桥梁和桥墩的整体应力来自水平推力和垂直压力，可以保证桥梁的稳定性。随着大跨度桥梁施工技术的兴起，桥梁距离变长，桥墩开始采用高低墩的形式，使结构整体性变得更强，桥梁的抗震能力提高。然而，桥梁边跨现浇段的施工质量并不理想。侧跨现浇段安全施工系数是评价施工质量的关键指标。在加载和预压过程中，支架和支架变形严重，安全系数低，易发生施工安全事故。为此，本文对侧跨现浇段施工工艺进行了优化，摒弃了传统施工工艺的缺点，分层分层单独浇筑，保证了浇筑的平衡均匀;在支架和支座安装时，应仔细检查用于安装的圆形滑动水平力分散材料应使用，以及实际施工的安全性，从基础上保证侧跨现浇段的施工质量，提高施工安全性。

二、桥梁边跨现浇段施工技术的优化设计

1、设计高低墩连续刚构的施工流程。为了保证桥梁施工可以有序进行，本文设计了施工流程。在施工过程中，首先需要对高低墩墩身进行施工并对墩身进行分析与检测。其次，安装托架、模板等装置，并按照实际需求选择并安装内模、顶板钢筋等。对于大跨高低墩连续刚构桥边跨现浇段施工技术而言，施工材料的选取至关重要。边跨箱梁的施工材料主要有混凝土、锚具、钢筋、预应力管道等。其中，桥梁箱梁施工需要C55的混凝土；现浇段施工需要C50的混凝土，保证桥梁的整体性。此外，水泥、压浆料，以及施工用的木模板等材料，需要经过实际调查再进行购买，并对施工材料进行记录，保证材料的安全管理效果，最大限度地保证施工材料的安全性。

2、进行桥边跨现浇段混凝土浇筑。在现浇段施工过程中，浇筑普遍使用逐层分开进行的方式。因此，混凝土浇筑时，需要保证浇筑的平衡性、均匀性，以及同步性，不仅需要保证现浇段两端与中间的对称性，还需要保证浇筑按照顺序进行，提升现浇段施工的稳定性。为了避免在加载预压的过程中，托架与支架出现变形，采用圆形滑动性水平力分散的材料进行安装，并仔细检查实际施工的安全性。对直线段托架现浇段管道进行模拟，发现混凝土下落很容易出现离析情况，因此，需要间隔一段距离布置串筒，既可以保证混凝土表面水平，又可以提高现浇段施工质量。

3、计算高低墩现浇段安全施工系数。在施工优化设计过程中，为了施工安全，笔者将计算高低墩现浇段安全施工系数作为最终优化考查目标。本文对施工区域的安全施工系数进行计算，公式如下：

其中，Csafe是安全施工系数；Qcon是施工质量指标；Cstr是工序控制时间；Fscf是安全施工因子。计算好安全施工系数，即可对施工效果进行分析，根据安全系数和安全标准实时调整施工参数，保证安全施工。

三、实例分析

1、工程背景。为了验证本文优化的施工技术是否具有实用价值，以K47+724麦干河特大桥为例，对上述施工技术进行实例分析验证。K47+724麦干河特大桥是为了跨越山谷而设计，桥面以整体式刚结构为主。2×40+（87+160+87）+3×40m 是桥梁跨越直径，主要桩号为 K47+724，起终点桩号为 K46+665.96～K47+206.04，桥梁全长为540.08m。主桥的布置形式相同，共2个现浇 T段结构，每个T段结构共21个梁段，梁段个数与梁段的长度为 4m×3.0m、8m×3.5m、8m×4m；边跨现浇段长度为 5.88m。该大桥梁顶宽为 12.5m，底宽为 6.5m，顶板长约 3m，梁高约 10m，梁顶设有 2% 的横坡，梁高与梁底厚度变化较大，按照抛物线的标准分为 1.8 次变化。主桥箱梁以预应力体系为主，竖向结构、横向结构，以及纵向预应力结构较广泛。其中，纵向预应力结构是桥梁的整体备用结构。K47+724麦干河特大桥有多个梁段，每个梁段的长度不同，按照长短分为14m长0号段+3.5×8m+3.0×4m+8×4m。边跨现浇段混凝土施工较多，部分施工梁段混凝土需要约 113.9m3，边跨合拢段混凝土需要19.87m3，荷载适用于公路一级，属于双向四车道，环境类别一类，基本满足桥梁施工环境。

2、结果应用。在上述条件下，本文选取施工梁段以 1m 为界限，标号成 K47+T-1-10、K47+T-1-20、K47+T-1-30、K47+T-1-40、 K47+T-1-50、 K47+T-1-60、 K47+T-1-70、K47+T-1-80、K47+T-1-90、K47+T-2-10。利用式（1）计算出施工梁段的安全施工系数。安全施工系数高于0.850，为合格标准，可以基本满足实际施工需求，仍有较多的不确定性因素需要改进；安全施工系数高于0.900，为良好标准，施工安全性较高，不确定性因素较少；安全施工系数高于0.950，为优秀标准，施工安全性更高，施工事故情况大幅度减少；安全施工系数达到1.000，为完美标准，可以确保施工的安全性。传统施工技术的安全系数相对较低，其中，大部分施工梁段超过了 0.850 的合格标准，编号为 K47+T-1-40 的梁段安全施工系数低于 0.850，施工安全性随之下降；编号为 K47+T-1-50、K47+T-1-60、K47+T-1-90 的梁段，安全施工系数超过 0.900 的良好标准；编号为 K47+T-2-10 的梁段，安全施工系数超过了0.950的优秀标准。因此，传统施工技术的施工安全性难以保证，仍需要进一步改进。而本文设计的施工技术的安全施工系数相对较高，均能保持在 0.950 以上的标准，施工安全性为优秀标准。甚至编号为K47+T-1-50与K47+T-2-10的施工梁段可以达到 1.000 的完美标准，施工安全性更高，实现了本文的研究目的。

四、意义

近年来，为了实现车辆通过遥远山谷的目标，修建了大量大跨度高低墩连续刚构桥。传统建筑结构简单，工业基础相对薄弱，施工安全和施工质量有待提高。这也是本文的基本目的。本研究采用圆形滑动水平力分散材料安装支架，并根据安全系数及时调整施工工艺。通过实例分析，得出优化后的施工工艺更加安全，为桥梁施工提供了技术支持。高墩大跨度连续刚构桥因其造型简单美观、桥下视野开阔，在西南山区的高等级公路中得到了广泛的应用。在高墩大跨度连续刚构桥的施工过程中，由于一些因素的影响，其内力和变形总是处于变化状态。同时，桥梁竣工后，梁段的调整较小，因此加强施工过程中的控制，以确保桥梁的线形和内力标准，桥梁的顺利合龙非常关键。基于这一观点，结合工程实例，本文重点研究了高墩大跨度连续刚构桥的施工控制。在混凝土刚架桥发展的早期阶段，其结构特点是在跨中设置铰接。在自然条件下，铰中会产生剪力，梁中会产生附加内力，这将对桥梁的受力产生不利影响。铰链的设置导致桥梁整体结构严重受损。梁更换为铰链后，虽然避免了铰接结构的缺陷，但由于桥梁跨度的增加，结构不能满足驾驶舒适性。为了充分满足驾驶舒适性，开发了连续梁。连续梁对于桥梁的整体要求相对较高，除两端外，其他部位均不设伸缩缝。这种结构有利于驾驶，但由于中间没有铰链，必须设置更大吨位的支架，因此成本增加。因此，连续刚构桥应运而生，它不仅具有一定的舒适性，而且具有无支撑、施工方便、造价低等优点。

参考文献：

[1]连续刚构桥高墩边跨现浇段施工方案的探讨[J]. 彭亮.黑龙江科技信息. 2013(15)

[2]连续刚构桥高墩非对称边跨现浇段施工技术研究[J]. 刘卫.公路交通科技(应用技术版). 2020(04)

[3]大跨度连续箱梁边跨现浇段支架施工技术研究[J]. 张同文.山西建筑. 2020(20)

作者简介：吴成刚（1986.9—），男，汉族，贵州省遵义市人，职务：中交一公局第四工程有限公司，职称：中级，学历：本科，道路与桥梁工程。