邢台路桥建设总公司(大跨径连续刚构桥非同步施工控制研究)-郑州富士康人才网

郑会玺

邢台路桥建设总公司

摘 要：本文以某实际工程为背景，基于该工程中存在的非同步施工的问题，对非同步施工的控制进行研究分析。对于非同步施工中存在的相对高差，本文主要提出了“反向错位”的施工方法控制高差。

关键词：非同步施工;反向错位;连续刚构桥;

悬臂浇筑法是连续刚构桥所采用的普遍方法，该种施工方法对地形要求较低，因此在地形较为复杂的山区里为跨越障碍物常采用该种施工方法。在设计时，连续刚构桥一般均会将T构按照节段进行划分编号并要求同种编号的节段同步施工，以使得成桥后的T构在运营时的状态较为理想。但实际施工时，鉴于施工场地的限制等情况，容易导致施工方为确保工期等原因而对其中某个T构进行施工，该种情况将会导致施工偏离设计，使得成桥后的状态发生改变。

1 工程概况

某桥梁全长294m，桥跨布置如图1所示。在左岸设置有一跨径为15m的预应力简支梁桥。主桥桥墩采取的形式为双薄壁空心墩，高度为70m。该桥梁的设计按照一般的连续刚构桥的要求进行，采用的施工方法为双T构同步平行施工，但在修建完0#块之后，桥梁2#墩中的0#块有较大的质量问题，在该种情况下所产生的施工问题，是本文主要的讨论对象。

图1 桥梁总体布置图 下载原图

2 连续刚构桥非同步施工

2.1 连续刚构桥非同步施工原因分析

(1)自然原因

自然原因主要包括:地形以及地质的原因。

地形的原因主要是由于桥址选择时导致的，若桥址选定在地形较为复杂的地区，那么对于T构同步施工的设计位置将较为不利。如跨越某条河流时，若材料难以大量跨越到对岸，将会导致一侧的施工延后。

地质的原因主要为施工时有不可预见的山洪等自然灾害，导致现场施工环境遭到破坏，无法按预期施工组织进行T构的施工，只能施工其余T构。

(2)人为原因

人为原因包括较多方面，如施工材料无法及时到位以及部分人为因素导致的施工中断等，在该种情况下，施工对容易为节约时间开始对余下T构按预定时间继续施工，导致先行施工的T构与后行施工的T构出现节段差，也就形成了了连续刚构桥的非同步施工。

若将施工方法中的优先施工T构先于后施工T构的错位节段当作是“正向错位”的方法。那么在T构施工到一定程度之后，再延缓其余部分的施工，以使后行施工的T构进度能赶上的方法既可看出“反向错位”的施工方法。从混凝土收缩徐变的时间进行考虑，可发现该种施工方法能使T先前施工的T构徐变减缓，并且由于其承受更小的荷载而使徐变也更小。因此，在非同步施工中容易产生的增加了中跨合龙高差的问题能够采用该种方法进行较好的调节，“反向错位”施工方法的目的在于降低先行施工的T构的混凝土徐变以降低中跨在合龙时的高差。该种方法可作为非同步施工中的补救措施，由于其降低了徐变差等，因此对于结构的长期使用效应也有较大的帮助。“反向错位”的施工方法在实际应用时的步骤为在先行T构施工到一定进度时，再延缓施工其余阶段，但其余因素，如延缓时间等尚且需要联系实际加以确定。

2.2 模型及假定

本文采用有限元软件Midas/Civil对桥梁进行建模分析。鉴于非同步施工的情况有多种，因此具体应该非同步施工应开始于哪个节段，视情况有多种选择。因此，本文仅对从错位开始于0#的非同步施工情况井分析。查阅资料发现，主梁的应力受到非同步施工的影响较小，因此本文仅探讨合龙时的高差所受不同节段差的影响。由于该桥梁实际的高差控制区间为小于20mm，但规范中对于其相对高差的要求为30mm，因此，本文在此做出如下假设:

(1)将模型所得中跨合龙高差值限定为10mm以下;

(2)假定T构右侧施工快于左侧;

(3)假定T构仅施工一个节段，并且后续T构的施工在0#块开始。

本文未考虑滞工等因素的影响，所得数据均为理想状态，因此未设置预拱度，并且在研究过程均采用“反向错位”的方法降低合龙高差。将所得数据根据相对高差做出曲线图的形式，具体如图2所示。

图2 连续刚构桥非同步施工合龙高差 下载原图

从图2可知，在连续刚构桥中，若先前未设置预拱度，将会导致13个节段在非同步施工时的高差随着节段数的差值增加量不断上升，并且不同的增加量与各个节段施工时间等有关。在12-13号节段中有较为平缓的增加量，并且在13-16的节段差中有稍微降低的合龙高差，导致该种情况产生的原因主要与有限元软件计算过程有关。在有限元的计算中，在1-11节段中主梁竖向位移的发展情况是不断向下的，12-16节段时向上挠曲的。导致该种现象出现的原因在于模拟施工的过程中，由于混凝土的徐变是使所施工的节段往下挠曲的，且在先行施工节段的基础上才开始后行节段的施工，因此桥梁端部在预应力的作用下有向上抬高的趋势。当节段相差为13时，合龙后的相对高差值有显著降低的现象。出现当相差的节段在14-16时合龙高差有降低趋势的原因，本人认为主要的原因在设计方面，而其余连续刚构桥是否存在一样的规律还需考证。

在上述假定中，限定模拟结果存在的高差小于10mm。根据模拟结果可知，跨中部位的合龙高差在全部工况下均能够满足要求，其中先后施工间距时间最大的情况下，合龙的高差也仅有9.6mm。因此，可确定的是在连续刚构桥的非同步施工中，徐变的时效差对其合龙仅有较小影响。但本人认为，鉴于施工现场的多变化，模拟结果仅能提供参考作用而无法完全代替现场，在查阅资料等发现，随着混凝土强度的增加，混凝土徐变呈现出不断降低的趋势，并且由于随着时间的改变，混凝土的强度也在不断变化，并且在实际工程中张拉预应力也存在一定的损失，因此在施工中应增大控制的范围。所以在此，本人认为在未对预拱度值进行调整的前提下，应将施工的控制范围增大。在施工连续刚构桥时不宜随意采用相差节段在10个及以上的非同步施工。

3 降低合龙高差措施

本文仅讨论节段在相差7个时的连续刚构桥模型，根据上述分析结果知其合龙后的相对差值为3.1mm。采用反向错位的方法对先行施工的T构进行调整。在阶段相差为7个的模型中，其2号0块与3号7块将同时浇筑，而3号14块以及16块节段将会在2号7块以及16块节段浇筑时进行逐步的调整，在浇筑各个节段时确保间隔上个节段至少一个阶段。调整后结果如下所示。由于篇幅限制，本文仅给出部分数据。

表1 连续刚构桥非同步施工减小合龙高差调整 下载原图

从表1中可知，调整先行施工的T构对于连续刚构桥非同步施工中的最后几个节段的施工时间能够较为有效的降低因非同步施工所导致的中跨合龙端的相对高差，甚至可使后期施工的T构端低于先行施工的T构。对于实验结果中同时浇筑3号14块与2号9块，3号15块与2号12块的工况，可使得合龙时的两端相对高差降低至最小，仅有0.030mm，降低了几乎98%，是当相差节段为7个时的连续刚构桥在非同步施工中降低合龙高差的最好方案。

将“反向错位”法所得到的相差节段在7个时的模型成桥10年后的内力与在该种方法下所得到的最佳工况下的标准模型进行比较，得到结果如图3所示:

图3 反向错位内力差值对比示意图 下载原图

从图3可知，相比于没有采用“反向错位”的方法，采用了该种方法后的桥梁内力差值变化规律几乎相同，大部分内力值变化并不明显，但对于采用了“反向错位”的方法进行调整之后的跨中合龙端两端的内力值能够得到较为显著的下降，降低的值约为205.5KN，所占据百分比约为61.5%。

4 结语

本文在标准模型的基础上，对连续刚构桥梁的非同步施工进行分析研究。计算结果表明当相差的节段在1～12个时的跨中合龙相对高差与相差的节段数呈现正比的关系，既随着不断增大的相差节段数相对高差也在不断增大，在节段数相差为13～16个时的相对高差则是有一定长度上的降低。基于试验结果，结合实际施工现场，本文建议在施工多跨连续刚构桥时给予施工的控制范围应更大，在为调整预拱度时应尽可能将节段差值控制在10个节段以内。

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