公路桥梁高墩施工阶段稳定性及施工控制技术分析

    凡先勇

    

    

    

    [摘要]公路桥梁是我国的基础设施建设项目，施工期间，高墩稳定性直接影响整个工程的质量。本文首先分析了高墩施工阶段稳定性的影响因素，然后指出高墩稳定性的评判方法，最后阐述了几点稳定性控制技术，以供参考。

    [关键词]公路桥梁;高墩;稳定性;影响因素;控制技术? 文章编号：2095-4085（2019）05-0085-02

    公路桥梁工程具有工程量大，复杂度高，人员流动性强的特点，近年来公路桥梁工程数量增多。施工阶段对高墩稳定性进行控制，成为施工企业的关注重点。

    1? 公路桥梁高墩施工階段稳定性的影响因素

    1.1? 温度

    高墩施工期间，使用的材料种类多，在温度变化的影响下，材料性能可能发生改变，继而影响工程质量。结合施工实践，温度会对混凝土的刚度和强度带来影响。公路桥梁的施工地点，多是环境恶劣的山地、山谷，其昼夜温度差异大。外部环境的影响，主要包括太阳辐射、大气温度、海拔高度等。此外，高墩的位置、厚度、横截面、施工材料，均会受到温度影响，对高墩稳定性带来干扰。

    1.2? 弹性

    在公路桥梁工程中，薄壁高墩比较常见，其弹性影响因素多，主要是外界环境变化。施工期间，对高墩线的弹性稳定进行控制时，首先要明确高墩自身载荷，包括以下四个方面[1]。①是自重载荷。②是施工载荷。③是风载荷。④是温度载荷。其中，施工载荷对高墩线弹性的影响最突出。只有加强施工载荷的控制工作，才能避免或减轻施工载荷对高墩带来的损害。在风荷载中，横桥向风压计算见式1，纵桥向风压按照横桥向风压的0.7倍计算。

    式中K2代表风载体形系数，K5代表风压高度变化系数，W0代表基本风压值。依据《公路桥涵设计通用规范》，式中取值1.46，取值1.38，取值450N/m2。

    1.3? 线性稳定因素

    线性稳定因素，主要用来分析单肢空心薄壁高墩的稳定性。该类型的高墩结构，自身刚度比较小，墩顶容易受到风力和温度的影响，继而出现一定偏移。此外，设计不合理，工艺选用不当，违章或违规作业，也会导致线性稳定差。

    1.4? 非线性稳定因素

    在高墩稳定性影响因素中，除了线性稳定因素以外，还包括非线性稳定因素。在目前的施工领域，非线性稳定因素主要用来分析施工初期的技术缺陷，例如，钢筋材料选用不当或混凝土材料选用不当，以及钢筋和混凝土的组合，没有经过稳定性测试而直接使用。

    2? 公路桥梁高墩稳定性的评判方法

    2.1? 稳定安全系数

    以薄壁高墩桥梁为例，评定高墩的稳定性时，主要采用稳定安全系数λ，目前计算方法分为两种。一是λ等于结构总失稳荷载Pcr，和该阶段前的总荷载P的比值，即：

    二是λ等于当前计算阶段极限荷载，和该阶段实际荷载的比值，即：

    比较可知，式1反映的是所有阶段荷载的安全承受能力，式2反映的是当前计算阶段荷载的安全承受能力。其λ值越大，结构安全性越高，因此采用第2种计算方法。

    2.2? 总体安全系数

    结合第二类稳定的理论，可以得到稳定荷载就是压溃荷载，代表了结构承载能力，因此稳定安全系数λ和强度安全系数的取值相同[2]。依据《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》，桥梁结构在极限承载能力状态下，重要性系数为1.1，钢筋和混凝土材料的安全系数为1.25，荷载分项系数为1.2，结构工作条件系数为0.95。由此可以得到，高墩的总体安全系数要满足以下要求。

    此外，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》指出，采用容许应力法计算结构稳定性，要求安全系数λ≥1.7;《公路斜拉桥设计规范》指出，安全系数λ≥4。具体计算高墩稳定性时，要满足相应的规范要求。

    2.3? 案例分析

    以泉州厦沙高速公路为例，其中云龙谷大桥3号空心箱墩，见图1。汽车荷载等级为公路-I级，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.4s，抗震设防烈度为6度。其中，桥梁上部结构采用2×30m的预应力连续T梁+（55+100+55）m预应力砼钢构连续箱梁+2×30m预应力砼连续T梁。结合该桥梁的工程资料，对高墩稳定性进行验算，结果显示总体安全系数约为1.86，满足《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》中λ≥1.7的要求，说明高墩设计满足稳定性要求。

    3? 公路桥梁高墩施工阶段稳定性的控制技术

    3.1? 墩身垂直度控制

    高墩施工期间，对墩身垂直度进行控制，是保证高墩稳定性的有效手段。随着科学技术的发展，全站仪和激光垂准仪的应用比较广泛。具体操作上，首先布设控制网，然后将两种仪器相结合，对墩身垂直度进行测量。

    以某公路桥梁高墩为例，墩身垂直度控制措施如下。①承台钢筋绑扎完成后，使用全站仪放出墩身点位。在承台顶面，使用水泥钉将墩身角点的位置定在承台上，并且利用全站仪复核点位，无误后支设模板。②沿着墩身的纵横方向上，标记墩身角点外延点位，外延距离为0.5m，如图2所示。利用钻机钻孔后，和钢筋锚固在一起。经复核准确无误后，在钢筋头上切十字丝。③墩身高度在20m以内，利用全站仪+垂球校正模板，要求垂球的重量在5kg以上，且操作时处于无风天气。④墩身高度在20m以上，利用全站仪+激光垂准仪，准确测量每个模板的顶面高程，确保顶面的水平度。

    3.2? 施工质量控制

    质量控制是施工顺利完成的保证，主要包括以下几点：第一，模板安装。第二，偏位测量。第三，沉降测量。第四，风荷载测试。第五，应力监测。第六，湿度场观测。分别选择在晴天，阴天，雨天进行24h观测。第七，动力测试。第八，裂缝观测。

    3.3? 加强队伍建设

    在施工团队上，应该加强队伍建设。一方面选择有知识，有技术，有经验的人员，落实人才培训教育，不断接受新知识，掌握新技术。

    4? 结语

    综上所述，公路桥梁施工期间，如何保证高墩的稳定性，成为从业人员的关注要点。文中介绍了稳定性评判方法，通过墩身垂直度控制，施工质量控制，加强队伍建设，能满足高墩稳定性控制要求。

    参考文献：

    [1]郑兴海.公路桥梁高墩施工阶段稳定性分析与施工控制技术[J].交通世界（下旬刊），2017，（04）：116-117.

    [2]胡佳.基于连续刚构桥梁高墩施工监控及稳定性分析[J].四川水泥，2018，（03）：66.