研究大跨连续刚构桥施工关键技术与病害

研究大跨连续刚构桥施工关键技术与病害

范文斌

云南桦鼎建设工程有限公司  云南昆明  650000

摘要：本文通过对大跨径连续刚构桥结构特点的分析，阐述了其施工中的关键技术，并对其施工中出现的各种病害进行了系统的分析，以期为同类工程提供借鉴。

关键词：大跨径；刚构桥；施工技术；病害

引言

连续刚构是一种大跨度桥梁常用的结构型式，其主要特征为：在桥梁中部至少2个主墩之间进行墩-梁固结，在其基础上，为减小因张拉、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素而导致的次内力，在桥梁的基础上，连续刚构桥是一种典型的连续刚构桥。它具有施工工艺简单，技术成熟，受力合理，经济适用等优点，因而在国内高速公路工程中的应用越来越广泛。

1.大跨径连续刚构桥结构特点

(1)刚构桥采用墩柱与梁体固结，上、下两部分共同承担荷载，从而使墩柱顶端的负弯矩减小。

(2)由于桥墩整体刚度小，因此，在设计中应选用容许大变形的弹性墩。

(3)桥梁是一种多重超静定结构，在其建造中，混凝土的收缩、徐变、预应力、桥墩的不均匀沉降、环境的温度等因素将使其产生更大的附加内力。

(4)刚构桥整体性能良好，抗震性能好，弯曲、扭转刚度大；该桥的受力状况良好，主梁为连续式，没有任何接缝，车辆行驶顺畅。

2.关键施工技术

2.10#块边跨直线段施工

为确保施工荷载可以向墩体转移，在墩体的两边，分别搭建5个三角桁架，每个桁架之间的距离是1.4 m，并在墩体上设置预埋件，用以连接支架，与墩体相连接。此外，为避免钢筋下端混凝土受力过大，需在钢筋下端50 cm处布置钢筋网。

0#块体侧跨直线区采用了挂篮法，在张拉后，将挂篮法向前移动，使主桁架与原有的主桁架重新组装起来，利用传力效应，对最不利的载荷组合进行了有效的控制[1]。

2.2桥梁合拢施工

(1)留意周围环境的气温。在浇筑闭合段之前1周的时间，观察空气温度，分析其变化特征，确定一天中最冷的时间段，并在较冷的时间段浇筑混凝土。本项目中桥梁的闭合温度为10-15℃。

(2)平衡块。要调节合拢段的高差，就必须要施加一定的配重，而且要逐步地提升合拢段的施工质量，要知道，所施加的配置的尺寸相对于合拢段来说，仅占其重量的1/2，当施加配重时，要注意悬臂 T构可以均匀、对称的受力。

(3)混凝土。在进行合拢段的混凝土浇筑时，所采用的混凝土是一种早强型的，要想使其更好地发挥作用，就必须在合拢段中适当地加入一些外掺剂，调节混凝土的配合比，以防止合拢段产生裂缝。

(4)应用对应的水平顶面压力。在合拢段施工的气温难以符合设计所需的温度时，可采用适当的水平顶推力，以降低在温度变化时对结构的影响。

2.3悬臂施工的挠度施工

在施工期间，按照工程进展，进行了变形的计算与检查，并适时的调整了模板的高程，严格控制了主梁的预拱度。在施工过程中，必须实时监测梁体的变形，以保证梁体的稳定。通常，在悬臂两端距板缘10-20 cm处布设监测点，对梁顶标高进行分析，并对其进行控制。因此，在混凝土浇筑时，应对其进行严格的施工温度控制，以减少外界温度对其质量的影响。在施工中，必须严格控制砼的坍落度，确保砼的施工平顺性。

3.病害原因以及防治

3.1病害原因

3.1.1梁体下挠过大

(1)在设计方面，对预应力的损失，混凝土的收缩徐变等因素的影响没有充分考虑。大跨度连续刚构桥自建造之日至使用寿命终结，其徐变过程将持续至桥梁全寿命期。如果低估了混凝土的徐变，而采用过低的预应力，会使结构的徐变增加，从而引起梁体的下挠度增加。过大的下挠度使桥梁跨中出现了波纹状的线型，而车辆的震动、撞击等因素的影响，则加剧了桥梁跨中的下挠度。

(2)在施工过程中，由于预应力系统质量不稳定，注浆不当，混凝土龄期不够，导致了附加预应力的损失，钢束的断线和松驰，使得大桥一完工就出现了下弯的情况。

(3)大桥通车后，由于车流量的不断增大，以及车辆的超限超载，这也是造成大桥下挠值较大的一个主要因素。

3.1.2梁体裂缝

目前，国内对大跨度预应力连续刚构桥均采用完全预应力的设计方法，即对其进行了理论上的无拉应力计算。针对梁体中已经产生的各种裂纹，施工中存在的问题是施工顺序不合理，施工精度不够，预应力钢束保护层的厚度没有达到设计要求，支架和模架变形过大，预应力张拉不够，注浆不够及时。在运行期间，由于缺乏有效的管理和维护，也是造成病害的一个重要因素。

3.2病害防治

3.2.1解决箱梁下挠过大问题

(1)总体方案等.通过对几种结构体系的比较和分析，得出了预应力混凝土连续刚构桥是一种经济、合理的桥梁形式。在此基础上，提出了合理的边、中跨间距比，以保证结构的受力情况。预应力混凝土连续刚构桥因其整体稳定性好，施工简便，造价低廉，近年来得到了迅速的发展。对于连续刚构桥而言，为使箱梁的内力变化更合理，边跨支座现浇梁段的长度较小，设计时一般取中跨长的65%左右。结合国内外某些大跨连续刚构桥的工程实例，提出了中、边跨的跨径比应控制在0.55-0.65的范围内。

(2)对纵向预应力钢束进行优化设计。目前国内外桥梁规范对箱梁腹板高度的确定，均以截面最大剪应力为控制指标。在考虑混凝土收缩、徐变和钢束预应力损失的基础上，确定了合理的预拱度，保证了每一截面均留有一定的安全应力储备。横向预应力钢束的设计以调节张拉点为主要手段。由于理论计算模型和结果往往与工程实际情况存在较大差异，且一些因素难以在设计时加以考虑，所以在设计时，必须为每一截面的应力设定一定的安全值。箱梁预拱度的设置是为了给截面的正应力、混凝土的主拉应力等提供一部分的应力储备，同时也是为了在成桥后寻求行车的平顺性。

3.2.2解决箱梁裂缝问题

（1）制定了合理箱梁断面尺寸。由于我国目前公路桥梁普遍采用预应力混凝土梁，因此应根据实际情况确定其最佳的边长及中孔间距等参数。纵观有裂缝桥梁，箱梁，尤其是腹板较小截面，裂缝现象通常较为严重。因此在设计中，应充分考虑这种因素对结构受力的影响。通过相关关于腹板厚度敏感性的分析和计算可知，腹板厚度对于箱梁截面的应力状态变化非常敏感。因此，如果设计人员能够充分考虑到腹板的影响作用，可以有效地降低混凝土收缩徐变效应造成的不利影响。腹板的厚度略有增大时，箱梁截面正应力较大、剪应力与主拉应力都能大幅度提高。因此，对于大跨度混凝土连续刚构桥而言，合理选择腹板厚度及布置形式是十分必要的。并基于相关主拉应力进行敏感性分析，可知，如果竖向预应力仅考虑50%效应，计算得到主拉应力比规范规定值偏大，如果没有竖向预应力钢束，或竖向预应力破坏，然后不得不加厚腹板[2]。在实际的工程实践过程中，通常难以保证设计中所需要的竖向预应力度，提出了选择箱梁断面尺寸的方法，除了考虑梁的高度因素，同时也要注意腹板厚度优化。

（2）预应力钢束的合理配置，对腹板斜向裂缝进行控制。此外，还可采用设置中间隔板或将混凝土翼缘板加宽等方法来降低截面高度和减小跨中挠度。工程实践表明，当纵向预应力钢束设置完成后，需要在接近箱梁支点的节，在腹板的内侧设置有局部下弯束，以及边跨现浇段的端部腹板内侧设置有局部弯起束，使得预压应力经腹板在整个断面内得到分配，在克服剪应力时，布束形式效果最好[3]。同时提出应加强边跨箱梁端部腹板配箍率，这些措施在克服腹板斜向裂缝方面非常有效。

（3）关注气温变化对于结构的影响，控制温度裂缝的产生。横向预应力采用空间桁架模型，根据梁单元刚度矩阵建立有限元方程求解得到梁段挠度曲线。从有关计算结果看，作用在连续刚构结构表面温度的改变，将在结构中引起较大的结构次应力，特别地，梯度温度作用引起了结构的次应力。因此，在设计中除需验算这类截面的应力，需要一定的构造措施，使得温度应力得到均匀分布，控制温度裂缝出现或者开展。

结语

综上所述，在开展大跨径连续刚构桥建设时应做好相关的施工控制工作，这样才能有效降低人为错误所带来的额外工作量以及降低既有造桥所产生的病害，进一步提高桥梁投资效益和延长桥梁使用寿命，使建筑业得到更加长久地发展。

参考文献

[1]曹彦青.大跨刚构桥梁主梁施工关键技术[J].交通世界,2022(Z1):99-100.

[2]韩旭.大跨度连续刚构桥关键施工技术研究[J].安徽建筑,2021,28(09):49-50

[3]路兆印,高墩大跨连续刚构桥施工关键技术研究.山东省,中铁二十三局集团第一工程有限公司,2020-05-14.