大跨度连续刚构桥施工关键技术

王根会教授、博导二零一一年八月兰州交通大学大跨度连续刚构桥施工关键技术主讲内容连续—刚构桥的简介连续—刚构桥的主要受力特点连续—刚构桥的施工关键技术连续—刚构桥施工过程中的质量控制连续—刚构桥的施工监控一、连续—刚构桥的简介连续-刚构桥属于梁式桥的范畴。连续刚构桥是从T构和连续梁发展而来的。它不仅发挥了预应力混凝土结构的受力特点，更使得悬臂施工技术在预应力混凝土梁式桥中的应用得到了新的推广与创新。因此也可以说，连续刚构桥是在预应力技术和悬臂施工的基础上产生发展起来的。一、连续—刚构桥的简介连续-刚构由于结构良好的整体刚度、便捷的悬臂施工技术，以及良好的经济性，广泛应用于公路和铁路桥梁中。特别是高速公路的迅速发展对桥梁行车平顺舒适性的要求越来越高，使得连续-刚构桥得到了迅猛发展。目前，世界上已建的大跨度连续—刚构桥统计情况：一、连续—刚构桥的简介目前，我省修建的大跨度连续刚构桥数量较少。随着我省高速公路的发展，修建连续-刚构桥，必将推动甘肃省桥梁建设事业的大跨度发展。柳忠路天水路黄河大桥西长凤泾河特大桥西峰至长庆桥至凤翔路口高速公路工程

泾河特大桥主桥简介泾河特大桥位于泾川县窑店乡练范村川里组与宁县长庆桥镇长庆桥村之间的泾河上，横跨长武塬（泾川县南塬东部边缘）、泾河河谷及董志塬边缘。跨径组成为（35+4×50）m+（87+5×162+87）m+（4×50）m+（2×50）m+（30+2×35）m+（2×35+30）m，全长1726m。泾河特大桥由主桥和引桥两部分组成。主桥采用（87+5×162+87）m七跨预应力混凝土变截面刚构－连续箱梁，在6、11号墩墩顶设置支座，在7～10号墩墩顶采用刚构体系。桥面高度约85m。二、连续—刚构桥的受力特点2.1总体受力特点总体而言，连续-刚构的基本力学特点是：恒载、活载负弯矩的卸载作用基本与连续梁接近；桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；弯矩图面积小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感.2.2受力的优点连续刚构桥墩梁固结，施工方便，免去大型支座的安装及使用维护的费用，最大限度地应用平衡悬臂施工方法；采用箱型截面，提供了较大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度，满足成桥抗弯、施工中的抗弯和抗扭等需求；它利用较高的薄壁墩的柔度来适应结构由温度、混凝土收缩徐变和预应力引起的位移，能满足特大跨径桥梁的设计要求；双薄壁墩身将较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度结为一体，利用薄壁高墩大的抗弯刚度保持桥面的平整，利用其小的的抗推刚度来适应桥梁的水平变位。挪威的连续刚构86+202+298+125m三、连续—刚构桥的施工关键技术3.1施工过程解析大跨度连续-刚构桥通常应用其结构优点而采用悬臂施工方法。悬臂施工法－指梁部施工从桥中间墩处开始、按对称方式逐步接长并悬出梁段至合龙的施工方法。悬臂灌注法和悬臂拼装法悬臂灌注法－接长方式是采用挂篮等设备，在桥位处就地灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉力筋，前移挂篮，继续下一梁段的施工，直至合龙。悬臂拼装法－接长方式是采用吊机等设备，吊装预先制成的梁段块件，张拉力筋，前移吊机，继续下一梁段的施工。（1）悬臂施工的关键程序基本程序悬臂施工形成T构各T构及边跨端部梁段之间的合龙三跨连续刚构桥例

支架浇注边梁直线段T构设备（挂篮或吊机）边跨合龙中跨合龙（2）悬臂施工的主要特点预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时需进行体系转换。桥跨间不需搭设支架，施工不影响桥下通航或行车。

多孔桥跨结构可同时多处悬臂施工，施工进度快。悬臂施工法充分利用预应力混凝土承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，使桥梁跨越能力提高，并适合变截面桥梁的施工。悬臂施工用的悬拼吊机或挂篮设备可重复使用，施工费用较省，可降低工程造价。施工中存在体系转换体系转换：指桥梁结构在最终形成之前，曾经历过以不同的结构体系（如简支、悬臂、连续等）承受当时作用在其上的恒载（指结构自重、徐变影响等）的各施工阶段。若施工中存在体系转换，则按最终体系计算得到的结构恒载产生的内力和变形，就不同于按各阶段的体系计算得到的恒载内力和变形的叠加值。也就是说，施工方法不同，结构各施工阶段的恒载内力和变形也不同。3.2悬臂浇注关键技术问题（1）挠度控制（预拱度）（2）混凝土浇注（3）挂篮设计和施工（4）合龙施工技术（1）悬臂施工时挠度控制悬拼施工过程中所产生的挠度，涉及到梁体自重、预应力、混凝土徐变、施工荷载等的作用。鉴于施工挠度与许多不确定因素有关(例如各段混凝土间材料性能、温度、湿度以及养护等方面的差异、各段的工期也很难准确估计)，并出于施工中荷载的随时间变化以及梁体截面组成也随施工进程中预应力筋的增多而发生变化等等，故要精确计算施工挠度是非常困难的。（1）悬三臂施三工时三挠度三控制刚构三桥悬三臂时三的挠三度包三括：由恒三载、三活载三、预三应力三及混三凝土三徐变三所产三生的三刚构三悬臂三梁本三身的三挠度三；挂篮三、时三变温三度和三施工三临时三荷载三引起三的挠三度；由不三对称三恒载三、活三载及三风荷三载引三起刚三构墩三柱变三形和三刚构三基础三变形三所产三生的三悬臂三梁挠三度。通常三采用三有限三元方三法进三行数三值模三拟。第4块砼三浇注第4块预三应力三张拉第5块砼三浇注第5块预三应力三张拉连续三刚构三施工三挠度三示例桥面三铺装三后恒载三效应预应三力混凝三土徐三变预拱三度的三设置（2）悬三臂混三凝土三浇注1．挂三篮就三位后三，安三装并三校正三模板三吊架三，此三时应三对浇三筑预三留梁三段混三凝土进行三抛高，以三使施三工完三成的三桥梁三符合三设计三标高三。抛高三值包三括施三工期三结构三挠度三，因三挂篮三重力三和临三时支三承释三放时三支座三产生三的压三缩变三形等。2．模三扳安三装应三核准三中心三位置三及标三高，三模板三与前三一段三混凝三土面三应平三整密三贴。三如上三一节三段施三工后三出现三中线三或高三程误三差需三要调三整时三，应三在模三扳安三装时三予以三调整三。3．安三装预三应力三预留三管道三时，三应与三前一三段预三留管三道接三头严三密对三准，三并用三胶布三包贴三，防三止灰三浆渗三入管三道。三管道三四周三应布三置足三够定三位钢三筋，三确保三预图三管道三位置三正确三，线三形和三顺。4．浇三筑混三凝土三时，三可以三从前三端开三始，三应尽三量对三称平三衡浇三筑。三浇筑三时应三加强三振捣三，并三注意三对预三应力三预留三管道三的保三护。5．为三提高三混凝三土早三期强三度，三以加三快施三工速三度，三在设三计混三凝土三配合三比时三，一三般加三入早强三剂或三减水三剂。混三凝土三梁段三浇筑三一般5～7天一三个周三期。三为防三止混三凝土三出现三过大三的收三缩、三徐变三，应三在配三合比三设计三时按三规范三要求三控制三水泥三用量三。6．梁三段拆三模后三，应三对梁三端的三混凝三土表三面进三行凿三毛处三理，三以加三强接三头混三凝土三的连三接。7．箱三梁梁三段混三凝土三浇筑三，一三般采三用一三次浇三筑法三，在三箱梁三顶板三中部三留一三窗口三，混三凝土三由窗三口注三人箱三内，三再分三布到三底模三上。三当箱三梁断三面较三大时三，考三虑梁三段混三凝土三数量三较多三，每三个节三段可三分二三次浇三筑，先浇三筑底三板到三肋板三倒角三以上三，待三底板三混凝三土达三到一三定强三度后三，再三支内三模，三浇筑三肋板三上段三和顶三扳。其接三缝按三施工三缝要三求进三行处三理。8．箱三梁梁三段分三次浇三筑混三凝土三时，三为了三不使三后浇三混凝三土的三重力三引起三挂篮三变形三，导三致先三浇混三凝土三开裂三，要三有消三除后三浇混三凝土三引起三挂篮三变形三的措三施。悬臂三灌筑三法节三段施三工流三程混凝三土浇三注及三养护挂篮三前移三就位预应三力张三拉挂篮三前移三就位模板三安装钢筋三绑扎混凝三土浇三注预应三力管三道预三留养护穿束张拉压浆主要三流程1）选三择挂三篮形三式主三要考三虑结构三简单三、自三重轻三、受三力明三确、三变形三较小三、行三走安三全、三装拆三方便三等方三面因三素。在三一般三情况三下，三尽量三选择三本单三位现三有设三备、三达到三保证三施工三质量三，加三速施三工进三度，三投资三较省三的目三的。2）挂三篮横三断面三布置三，一三般取三决于三桥梁三宽度三和箱三梁横三断面三形式三，当三桥梁三横断三面为三单箱三时，三全断三面用三一个三挂篮三施工三；当三桥梁三横断三而为三双箱三时，三一般三采用三两个三挂监三分别三施工三，最三后在三桥面三板处三用现三浇混三凝土三连接三。（3）挂三篮设三计与三施工3）挂篮设计三荷载①三模板三重力三：包三括侧三模、三内模三、底三模和三端模三等各三部件三重力三。②三箱梁三梁段三重力三按最三重梁三段控三制挂三篮设三计。③三挂篮三自重三。④三平衡三重重三力。⑤三振捣三器重三力及三振动三力。⑦三千斤三顶及三油泵三重力三。⑧三施工三人员三重力三。4）挂三篮的三验算挂篮三按照三钢结三构设三计必三须满三足必三要的三构造三要求三。挂篮三满足三施工三荷载三下的三强度三、刚三度和三稳定三性。挂篮三行走三及灌三筑梁三段混三凝土三时的三稳定三系数三，均三不应三小于1.三5。挂蓝三组拼三后，三应全三面检三查安三装质三量，并做三载重三试验三，以三测定三其各三部位三的变三形量三，并三设法三消除三其永三久变三形。挂篮三拼装三时应三对称三进行三。挂篮三行走三时，三须在三挂篮三尾部三压平三衡重三，以三防倾三覆。三浇筑三混凝三土梁三段时三，必三须在三挂篮三尾部三将挂三篮与三梁进三行锚三固。5）挂三篮的三安装6）消三除后三浇混三凝土三引起三挂篮三变形三的措三施①水箱三法：浇筑三混凝三土前三先在三水箱三中注三入相三当于三混凝三土重三量的三水，三在混三凝土三浇筑三中逐三渐放三水，三使挂三篮负三荷和三挠度三基本三不变三。②三浇筑三混凝三土时三根据三混凝三土重三量变三化，三随时调整三吊带高度三。③三将底三模梁三支承三在千三斤顶三上，三浇筑三混凝三土时三，随三混凝三土重三量的变化三千斤三顶，抵三消挠三度变三形。（4）合三拢段三施工合拢三段施三工时三通常三采用三吊架三或支三架。特殊三情况三时，三也可三在挂三篮上三合拢三，即三先拆三除一三个挂三篮，三用另三一个三挂篮三走行三跨过三合拢三段至三另一三端悬三臂施三工梁三段上三，形三成合三拢段三施工三支架三。在合三拢段三施工三过程三中，三由于三昼夜三温差三影响三，现三浇混三凝土三的早三期收三缩、三水化三热影三响，三已完三成梁三段混三凝土三的收三缩、三徐变三影响三，结三构体三系的三转换三及施三工荷三载等三因素三影响三，因三此，需采三取必三要措三施，三以保三证合三拢段三的质三量。合拢三段施三工三关键三技术1）合拢三段长三度选三择。合三拢段三长度三在满三足施三工操三作要三求的三前提三下，三应尽三量缩三短，三一般三在2.三0m左右三。（设计三确定）2）合拢三温度三选择。一般三宜在三当地三年平三均气三低温三合拢三，合三拢后三应用三草袋三等覆三盖，三并加三强接三头混三凝土三养护三，使三混凝三土早三期结三硬过三程中三处于三升温三受压三状态。3）合拢三段混三凝土三选择。混三凝土三中宜三加入减水三剂、三早强三剂，以便三及早三达到三设计三要求三强度三，及时三张拉三预应三力束三筋，三防止三合拢三段混三凝土三出现三裂缝三。4）合拢三段采三用临三时锁三定措三施，采用三劲性三型钢三或预三制的三温凝三土柱三安装三在合三拢段三上下三部作三支撑三，然后三张拉三部分三预应三力束三筋，三待合三拢段三混凝三土达三到要三求强三度后三，张三拉其三余预三应力三束筋三，最三后再三拆除三临时三锁定三装置三。5）为三保证三合拢三段施三工时三温凝三土始三终处三于稳三定状三态，在浇三筑之三前各三悬臂三端应三附加三与混三凝土三质量三相等三的配三重(或称三压重)，加三配重三要依三桥轴三线对三称加三裁，三按浇三筑重三量分三级卸三载。如采三用多三跨一三次合三拢的三施工三方案三，也三应先三在边跨三合拢，同三时需三经大三量计三算，三进行三工艺三设计三和设三备系三统的三优化三组合三。4、连三续—刚构三桥施三工过三程中三的质三量控三制4.三1施工三时易出现三的质三量问三题钢筋三施工：保护三层厚三度控三制较三差，三钢筋三下料三尤其三是主三筋尺三寸误三差较三大，三钢筋三焊接三焊缝三不饱三满、三焊缝三长度三不够三、个三别用三错焊三条型三号等三。结构三物沉三降缝三或变三形缝三不能三按照三图纸三或设三计进三行施三工，三结构三物不三均匀三变形三裂缝三时常三出现三。预埋三钢筋三或预三埋件三位置三准确三性较三差，三梁板三间铰三缝钢三筋不三能按三图施三工。混凝三土施三工跑三模漏三浆现三象难三于杜三绝。三混凝三土振三捣不三规范三，过三震、三欠振三现象三较为三普遍三。混凝三土湿三接缝三处理三不规三范，三混凝三土界三面凿三毛处三理较三差，三接缝三混凝三土质三量不三符合三设计三要求三，一三方面三是拌三和质三量较三差，三另一三方面三是现三场振三捣质三量较三差，三混凝三土松三散、三离析三较为三普遍三。预应三力结三构张三拉、三锚固三、压三浆控三制不三严，三滑丝三、压三浆不三满或三漏压三现象三。混凝三土养三护，三拆模三时间三，养三护条三件。4.三2突出三问题——预应三力施三工质三量预应三力筋三的滑三丝和三断丝金属三波纹三管孔三道漏三浆曲线三孔道三竖向三位置三偏差曲线三孔道三灌浆三不密三实预应三力张三拉控三制——由于三预应三力对三结构三影响三较大三，应三严格三控制三预应三力施三工质三量。4.三3施工三中需三特别三关注三的几三个问三题桥梁三施工三过程三体系三转换三问题桥梁三施工三过程三影响三因素施工三中临三时结三构的三安全三问题箱梁三裂缝三及原三因（1）施三工过三程的三体系三转换施工三必须三按照三设计三预定三的程三序进三行；施工三前应三制定三较严三格的三施工三过程——施工三步骤三，节三段施三工时三间；根据三制定三的施三工过三程，三计算三各阶三段的三立模三标高三，并三对施三工误三差进三行技三术调三整；合龙三的时三间、三措施三尤为三重要三。——进行三桥梁三施工三过程三监控三是必三要的。（2）桥三梁施三工过三程影三响因三素混凝三土收三缩、三徐变温度挂篮三、支三架变三形预应三力张三拉混凝三土收三缩、三徐变收缩三、徐三变是三混凝三土固三有的三特性三之一三。对连三续刚三构，三徐变三伴随三着施三工中三体系三转换三、临三时荷三载的三变化三、预三应力三的张三拉而三对结三构产三生重三大影三响——内力三，变三形。收缩三对连三续刚三构除三由于三表明三混凝三土干三缩而三产生三裂缝三外，三还会三产生三次内三力。连续三刚构三的成三桥反三拱增三大也三是徐三变的三影响三。温度混凝三土水三化热三温度三变化三；环境三温度三变化三；温度三表面三干缩三裂缝三；温度三次内三力及三次应三力裂三缝合龙三温度三。挂篮三和支三架变三形产生三结构三附加三变形三，改三变结三构受三力状三态，三发生三施工三事故三；应作三专门三的设三计和三验算三。２０三１０三年１三月３三日下三午１三４∶三２０三时，三云南三省昆三明市三，由三云南三建工三市政三公司三承建三的昆三明新三机场三航站三楼配三套引三桥工三程在三混凝三土浇三筑施三工中三，突三然发三生了三支架三垮塌三事故三，造三成７三人死三亡、三８人三重伤三、２三６人三轻伤三。贵阳三市花三溪区三，在三建铁三路桥三垮塌三，5名工三人受三伤，2名工三人被三埋。三而工三人们三介绍三，因三混凝三土浇三灌速三度过三快等三导致三事发三。预应三力张三拉超静三定结三构预三应力三对结三构影三响更三大；预应三力产三生的三次内三力影三响不三容忽三视；预应三力施三工质三量应三引起三重视三。3）预三应力三混凝三土箱三梁裂三缝（1）纵三向弯三曲裂三缝。（2）纵三向弯三曲剪三应力三裂缝三。（3）预三应力三筋未三能覆三盖截三面产三生的三裂缝三。（4）桥三墩两三侧箱三梁腹三板和三独立三支撑三处箱三梁横三隔板三中的三裂缝（5）温三度收三缩裂三缝。（6）箱三梁底三板的三锚下三裂缝三。（7）大三吨位三预应三力引三起的三裂缝三。3）预三应力三混凝三土箱三梁裂三缝原因三分析（1）主三桥总三体设三计中三对箱三梁截三面尺三寸的三拟定三不合三理，三其中三包括三梁高三，腹三板及三顶板三厚度三尺寸三，承三托布三置及三尺寸三。（2）设三计抗三弯剪三能力三不足三。（3）未三合理三考虑三温度三应力三。（4）对三超静三定预三应力三混凝三土连三续梁三桥设三计中三的次三内力三影响三估计三不足三。（5）预三应力三束布三置不三合理三。（6）预三应力三张拉三未达三到设三计要三求。（7）材三料自三身强三度不三足。（8）施三工技三术差三错或三未考三虑施三工精三度的三误差三。5、连三续—刚构三桥的三施工三监控5.三1桥梁三施工三控制三的必三要性为了三保证三施工三质量三，必三须要三对复杂三建桥的整三个过三程进三行严三格的三施工三控制三。也可三以这三样说三，桥三梁施三工控三制是三桥梁三建设三质量三的保三证。三衡量三一座三桥梁三的质三量标三准就三是要三保证三已成三桥的三线形三以及三受力三状态三符合三设计三要求三。对于三桥梁三的下三部结三构，三只要三基础三埋置三深度三和尺三寸以三及墩三台尺三寸准三确就三能达三到标三准，三容易三检查三和控三制。对采三用多三工序三、多三阶段三自架三设体三系施三工的三大跨三度桥三梁的三上部三结构三而言三，要三求结三构内三力和三标高三的最三终状三态符三合设三计要三求，三就不三那么三容易三了。比如三预应三力混三凝土三刚构三桥和三斜拉三桥在三悬臂三浇筑l号块三件时三，如三预抛三高设三置不三准，三可能三影响三到以三后各三节段三和合三拢标三高以三及全三桥的三线形三。5.三2施工三控制三的内三容（1）大三跨度三桥梁三施工三控制三内容结构三变形三控制桥梁三结构三尺寸三的控三制是三施工三控制三的基三本要三求。三但结三构在三施工三形成三过程三中均三要产三生变三形，三加之三施工三过程三中各三种误三差的三积累三，因三此任三何一三个结三构不三可能三达到三与设三计尺三寸准三确无三误的三吻合三，故三要尽三量减三少结三构尺三寸与三设计三尺寸三的偏三差，三并将三其降三低到三允许三的程三度。结构三应力三控制结构三应力三控制三好与三否，三在外三观检三查时三不易三发现三。但三是，三如果三结构三实际三应力三状态三与设三计应三力状三态不三符，三将会三给结三构造三成危三害，三并较三之结三构变三形的三影响三为大三，所三以，三在对三桥梁三进行三施工三控制三时，三尤其三要注三意对三结构三应力三的监三控三。结构三稳定三控制桥梁三结构三的稳三定关三系到三桥梁三的安三全，三它与三桥梁三的强三度有三着同三等重三要的三意义三。目三前，三桥梁三的稳三定性三已引三起人三们的三重视三，但三人们三只注三重桥三梁的三稳定三计算三，而三对施三工过三程中三可能三出现三的失三稳现三象还三没有三可靠三的监三测手三段，三尤其三是随三着桥三梁跨三径的三增大三，受三动荷三载或三突发三情况三的影三响，三还没三有快三速反三应系三统。安全三控制对桥三梁施三工中三可能三发生三的意三外，三临时三结构三的变三化等三对桥三梁的三安全三影响三。5.三3施工三控制三方法主要三有三三种：一是三采取三纠偏三终点三控制三的方三法，即在三施工三过程三中，三对产三生主三梁线三形偏三差的三因素三跟踪三控制三，随三时纠三偏，三最终三达到三理想三线形三，这三种方三法常三用Ka三lm三an滤波三法和三灰色三理论三等。二是三应用三现代三控制三理论三中的三自适三应控三制方三法，即对三施工三过程三中的三标高三和内三力的三实测三值与三预计三值进三行比三较，三对桥三梁结三构的三主要三基本三设计三参数三进行三识别三，找三出产三生实三测值三与预三计值(设计三值)产生三偏差三的原三因，三从而三对参三数进三行修三正，三达到三双控三的目三的。三是三在设三计时三给予三主梁三标高三和内三力最三大的三宽容三度，三即误三差的三容许三值，如香三港某三斜拉三桥主三梁线三形设三计的三宽容三度达±1三5c三m（悬三臂长三为21三5m），三当然三对于三每一三节段三的误三差也三有限三制。三这种三做法三减少三了控三制的三难度三，但三会产三生其三他问三题，三如斜三拉索三的制三作长三度问三题