连续刚构桥施工仿真建模与关键工序施工控制措施

王庆凤

(鸡西市公路管理处，黑龙江 鸡西 158100)

1 施工工艺分析

1.1 参数选取

(1)C55混凝土及其性能

C55混凝土，设计强度fcd=24.4 MPa,ftd=1.89 MPa，弹性模量Ec=3.55×104MPa，容重考虑含筋率后采用26 kN/m3，其余材料指标按规范计。

(2)预应力钢材

预应力钢束标准强度fpk=1 860 MPa，钢束弹性模量Ep=1.95×105MPa，锚下张拉控制应力σcon=0.75×fpk=1 395 MPa，管道每米局部偏差对摩擦系数的影响系数K=0.001 5/m，预应力钢束与管道壁的摩擦系数断μ=0.20，预应力钢束松弛系数争ζ=0.30，钢筋回缩和锚具变形(单端)Δ=0. 006 m。

(3)设计合拢温度:10 ℃

梯度温度:桥面板与其他部分的温差按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004 )4.3.10条计算。

(4)挂篮:总重800 kN，吊架:总重200 kN。

(5)桥面铺装8 cm厚C40混凝土桥面现浇层+10 cm厚沥青混凝土桥面铺装。

1.2 施工工艺流程

此处按照设计图纸提供的施工工艺进行划分，计划其合拢顺序为:先分别合拢边跨和中跨，最后合龙次边跨。

施工工艺流程为:基础及墩身施工、墩顶托架施工0#, 1#块和边跨现浇段、拼装挂篮并进行预压、挂篮上悬臂浇筑2-20号块、拆除全部挂篮、边跨合龙段施工(采用平衡重及劲性骨架施工工艺)、中跨合拢段施工(采用平衡重及劲性骨架施工工艺)、次边跨合拢段施工(采用平衡重及劲性骨架施工工艺)、清理桥面施工荷载、护杆施工、调平层施工、沥青混凝土桥面铺装施工、运营。

1.3 其他荷载

(1)桥面铺装荷载:8 cm厚C40混凝土调平层+10 cm厚沥青混凝土桥面铺装。 混凝土调平层:q1=0.08×12.15×26=25.27 kN/m

沥青混凝土桥面铺装:q2=0.10×10.70×24=25.68 kN/m

(2) 护栏荷载:q3=11.35 kN/m.

2 合拢阶段的施工控制

2.1 合拢温度的确定及应对措施

在预应力混凝土连续刚构桥的实际施工工程中，常常会因为特殊情况(例如工期限制，气候异常)的原因，使得主梁合拢温度达不到设计要求，此时，为了按期完工，必须设置其它温度条件使得满足主梁合拢的所需的外界环境条件。例如本文依托工程X特大桥为例，其最终合拢时间为 7月份，平均最低气温为 16～21 ℃，明显高于设计合拢温度10 ℃。 此时在桥梁施工中，属于特殊的情况无法使得主梁合拢在设计合拢温度下进行，我们就可以尝试通过采取一些措施来调整成桥后的结构的内力。由于温度变化会使结构产生变形，因此，我们可以在合拢前先对由于温度对合拢造成的影响的结构的变形，提前做出适当的修正，具体思路如下：

(1)先假想结构合拢时合拢温度小于设计合拢温度，根据提前进行结构受力分析，当结构温度达到设计温度时，升高的温度会对整体造成影响：主梁跨中截面下缘产生相应的压应力，而上缘产生拉应力，会对墩顶截面下缘产生相应的拉应力，对上缘产生相应的压应力，与此同时，在各墩身位置处也将产生纵向背离桥梁中心的偏位，在墩身部位处会产生相应的附加内力。但是这一变化趋势与后期活载和长期收缩徐变将产生的效应会正负号相反，可以部分抵消的结果，因此对结构产生有益处的结果。故对于这种情况，我们可以不用额外采取特殊措施进行调整。

(2)相反，若结构合拢时合拢温度大于设计合拢温度，当结构温度达到设计温度时，降低的温度会对整体造成影响：主梁跨中截面下缘产生相应的拉应力，而上缘位置处产生相应的压应力，墩顶截面位置处下缘产生相应的压应力，上缘产生相应的拉应力，与此同时，各墩身位置也将产生纵向趋近桥梁中心的偏位，使墩身产生相应的附加内力。即当合拢温度高于设计合拢温度时，其变化趋势与活载和长期收缩徐变产生的效应同号，长期以往将会对结构性能产生不利的影响，因此必须采取措施调节来减少这种不利的影响。具体方法有，在浇筑合拢段混凝土前，在合拢段位置施加一定的水平顶推力，用来补充因温度影响而降低的控制截面应力储备。水平顶推力的具体数值的确定应根据对比合拢时的温度与设计温度差值，并进行结构分析计算。这样在非设计温度下桥梁的合龙控制问题就能得到解决，从而达成符合设计要求的目标，即最终成桥后的内力和线形能够满足结构要求，这种方式在保证了施工质量的前提下，成功实现了在环境因素不利的条件下能够顺利进行施工。

2.2 合拢顶推力的大小

根据前述计算结果及合拢锁定时的温度，黄河特大桥中跨及次边跨实际合拢顶推力大小见表1。

表1 X特大桥合拢顶推力

当中出现了实际顶推力比理论计算值偏大的情况，分析其原因是由于在合拢施工前，受到了合龙段的模板施工、普通钢筋的绑扎，提前穿好了部分合拢钢束等等因素影响而造成数据的偏差。而在结构理论计算的过程中，不能完全模拟出模板与混凝土之间形成的摩阻力，以及钢筋绑扎、合拢钢束之间的摩阻力等因素对合龙顶推力可能造成的影响。

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[2] 焦臣，罗波等.连续刚构桥悬臂箱梁施工控制[J].公路交通科技(应用技术版).2006，(12)110-116.

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