桥梁工程中大跨径连续桥梁施工技术

吴 峰 李 钢

(信阳职业技术学院,河南 信阳 464000)

大跨径连续桥梁属于预应力桥梁范畴,其整体构造具有连续性,在实际工程应用时,它与桥墩是一体的,使大跨径连续桥梁的整体受力更均匀、刚度更大,能够满足目前道路和轨道交通的需要。近年来,随着我国桥梁建设的不断增多,大跨径连续桥梁技术已进入成熟阶段。根据工程实践,目前大跨径连续桥梁具有质量优良、环境适应性好、运行维护要求低、使用寿命长等特点,加之大跨径连续桥梁总体采用钢结构,可有效抑制和消除各种负弯矩对结构的影响,使结构具有稳定性、耐受性和良好的抗震性能。在实际桥梁工程中,技术人员要根据工程所在区域的实际情况科学地选择和优化施工技术,充分发挥技术优势,减少施工带来的负面影响,保证桥梁工程整体施工质量和使用寿命。

2.1 桥梁线形结构问题

在桥梁工程中,结构设计至关重要,人们可以利用设计来解决大跨度连续桥梁的线性结构和挠度变化问题。通常情况下,由于桥梁在施工过程中出现的大变形,使其预应力增大,变形随之增大,从而影响实际工程施工。另外,由于桥梁结构的变形具有非规律性,必须不断提高施工技术水平,以减轻其影响。

2.2 桥梁施工中的预应力问题

由于大跨径连续桥梁在施工过程中存在大量的预应力问题,导致施工难度较大,且在具体施工和安装过程中无法精确定位,给大跨径连续桥梁建设带来诸多不利影响。此外,应力的控制也非常重要,必须保证整体的受力状态符合工程要求,并能充分地控制施工应力。通常情况下,设计者可把某一特定桥面的控制区做成真实的桥面,特别是在预埋件的应力检测和试验时,可对特定桥面进行整体应力分析,若应力值与计算情况不符,则需要合理调整。图1为体外预应力加固技术。

图1 体外预应力加固技术

3.1 工程概况

某大桥工程的右线是一座大跨径的连续桥,全长1.84km。在实际施工中,为了保证桥梁的整体安全、稳定,桥身、段均使用C50级混凝土,而对强度要求不高的桥墩,则选用C40级混凝土,同时掺加适量微膨胀材料,使桥梁工程全工序限值符合国家和行业规范。此外,实际建设时,由于现有的结构问题,必须对整个施工过程进行应力监测,以保证其安全。

3.2 基础施工

3.2.1 大型沉井

大型沉井是大跨度连续桥梁工程的一项重要工艺,因此,设计时应充分考虑到其后续工程的相关问题。首先应确定结构的总体形式、尺寸大小、位置参数、各结构间的相对位置等,以确保参数科学合理。大型沉井施工主要由隔墙、底板梁和凹槽组成,且大跨度连续桥整体尺寸相对较大,大跨径的沉井往往会更深。因此,在实际工程中,需要对大型沉井注浆速度、注浆连续性和工程全过程的质量进行全面控制。大型沉井的菱形设计应以钝角、圆角为主,采用分节结构形式进行整体施工。

3.2.2 深水承台

作为大跨径连续桥梁的地基,深水承台的施工质量会对整体结构安全稳定造成严重影响。从工程实践来看,由于深水承台是在水压、水流等因素的作用下安装的,而承台又是大跨径连续桥梁的地基,它会受到桥面的压力,因此,在施工中要重点控制。深水承台施工主要采用钢吊车施工,即利用桥梁施工机械将需要的大型钢吊箱运至施工点,并对其进行封底。另外,为确保整个深水承台建设效果,还要做好施工前的各项准备,也就是要根据项目实际需求合理地选择材料、机械、设备等。为了确定该施工技术的实际应用效果,在现场进行试验,优化材料配比和位置优化,为下一步的大跨度连续桥施工奠定坚实的基础。

3.3 上部结构

(1)大跨径连续桥梁梁段施工环节的各部件结构关系复杂,且各部件实际受力面积和受力点较多,且在施工中混凝土浇筑方量大,梁段钢筋的使用密度较高,纵向预应力管线相对集中,需要根据工程的设计要求,精确地控制梁段内部的关系和强度,对施工工艺进行严格控制,防止或有效控制混凝土因膨胀收缩产生裂缝等问题。

(2)在项目梁段施工中,梁底面的最低点要求有箱内排水孔。为了保证箱内排水孔安装合理,应充分借鉴业内专家的意见和观点,结合工程实际,对箱梁的安装、安装位置进行合理调整,以确保达到最佳效果的同时,降低对整体质量的影响。

(3)当使用悬臂和浇筑施工时,施工人员应根据大跨度连续桥梁各箱梁段的具体情况而定,准确控制吊具、吊篮的移动,并按照“同步、均衡、对称”原则,保证梁段的整体质量。另外,边跨浇筑时必须采取一次浇筑的方式,保证整个浇筑过程的连续性,防止重复施工。

3.4 梁体结块

3.4.1 混凝土浇筑和养护

为了保证混凝土的整体质量,在浇筑之前必须进行试验。具体来说,就是用不同的建筑材料进行不同的试验,确定最能满足工程需要的混合比例。混凝土浇筑过程中必须先下底板,再下腹板和顶板,浇筑结束后立即振捣混凝土,振捣时要注意锚杆和预应力套管的作用,防止混凝土产生蜂窝状结构,影响整体强度。此外,浇筑完成后要及时对混凝土进行养护。蒸汽养护是目前施工中最常用的养护方法,它能很好地保证混凝土浇筑后的整体稳定性。

3.4.2 模板工程

在本工程中,模板的安装要求采用方木作支撑,用钉子将15mm厚的竹胶板与方材连接。模板的边沿和边模的底板必须用斜拉托架来支撑,以保证底模的紧固,而内模为了保证密封性,必须用竹胶板将其密封。大跨度连续桥梁各构件的尺寸和形式都存在差异,因此,实际工程中必须按照构件截面的实际尺寸设置模板,然后在混凝土浇筑后进行内模具安装。

3.5 监控技术

在大跨径连续桥梁施工中,监测工作主要包括应力监测和温度监测。这两种监测方法都要求项目工作人员在施工之前根据工程的具体情况,参考类似工程的成功经验,合理布置施工现场应力,温度监测点实现了大跨径连续桥梁施工期应力和温度实时监测。此外,应力监测时,工作人员应使用BIM技术对桥梁进行三维仿真建模,通过仿真结果和预设仿真模型对比找出二者的区别。并对目前施工中出现的问题进行分析,合理地优化和完善施工方案,保证项目整体应力效应。利用温度监测装置实现对桥梁、箱梁和桥面温度的实时监控,从而判断桥梁的温度变化是否会发生裂缝,如有可能,需要进行桥梁改建,以保证整体质量。

3.6 支架搭设

通过对该桥梁工程进行分析,发现其浇筑方式主要是采用全屋支撑。安装支架时,要加强对碗扣型脚手架的使用。在工程中,根据梁体的施工需要,进行支撑结构的稳定和强度分析。在正式安装之前,要对支架的实际承载能力进行检查。一般而言,要将支撑点置于没有空隙的地方,场地的承载力应满足建筑规范。在进行场地硬化时,可选用C20级的混凝土,以提高基础的稳定性。在加固面两侧增加排水渠,以改善排水效果,防止排水受阻。支架安装时要沿着桥面的方向进行,每根支架之间的距离为60cm。在托架的横向上,每隔3行都要有一个剪刀支撑。将15cm长的方材置于支撑杆上方或下方,并可进行调节。方木顶部铺竹胶板,竹胶板厚度应达到15mm。

3.7 明确施工控制要点

对影响工程建设的线形、安全、应力等因素进行分析,并对其进行详细控制。一是线型加工,着重研究桥梁施工过程中的各种可能影响因素,从内部、外部两个角度对其进行分析,探讨可能出现的变形问题,通过调查获取大量资料并进行线形测量,确保桥梁工程施工更符合规范。二是对安全的控制,根据工程建设过程中可能出现的各种风险进行分析,并进一步探讨标准化控制措施。三是重点控制,运用现代技术对预应力、应力指数进行统计和分析,掌握施工过程中的细节,并对其进行规范。这一技术与其他技术有很大不同,其复杂性更大,技术类型也更多样化。在运用该技术进行桥梁施工时,必须从整体质量的角度来优化具体施工工艺、规范作业过程、促使技术人员掌握必要的安全措施,以免出现危险,提高桥梁的整体稳定性。

3.8 主桥桥墩施工处理

施工单位一定要按照主桥桥墩标准完成施工。要对材料有所规范,根据项目的具体需求科学选择材料,合理搭配混凝土,使材料的品质满足项目的具体需求。同时,模型的建造和模型的处理必须对特定的温度参数进行规范。在适当的温度下,既可防止开裂等危险,又可以体现桥梁结构的稳定性。在施工中,还要组织专业人员记录桥墩的施工数据,并通过先进的技术对其进行智能分析,为后续的施工计划提供有力依据。

3.9 在斜拉桥建设中的应用分析

斜拉桥又称斜张桥,是一种比较特殊的桥型,它的作用是将主梁上的拉索与主塔连接起来,包括主梁、斜拉索和索塔。由于斜拉桥中斜拉索受到的拉力较大,因此,施工时应采用适当的牵拉技术,使其能满足桥梁的承载能力。另外,施工中不能随意扭动钢索,要保证拉索的长度,确保工程质量。在施工设计中,尽量采用梁端牵引机和整体式桥面起重机,减少前部悬臂所承受的荷载,使其弯曲半径达到规范要求。另外,对主梁的偏差要合理控制,如在悬臂时,要把轴线的偏差控制在-10~10mm之间、线形误差控制在-40~40mm之间、合龙差控制在-30~30mm之间、偏移差控制在-18~18mm之间。在悬拼时,轴距偏差为-10~10mm、合龙误差为-25~25mm、拼接高度偏差为-10~10mm。表1为斜拉桥施工的误差控制范围。

表1 斜拉桥施工的误差控制范围

总之,为保证桥梁工程施工质量,必须对大跨径连续桥梁的施工工艺进行全面研究,注重施工要求和施工工序设计,合理开展施工,切实保障桥梁施工质量,进一步促进我国交通运输业的发展。

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