甘溪特大桥空腹式刚构桥上部结构施工分析

甘溪特大桥空腹式刚构桥上部结构施工分析

杨锋

上海远通路桥工程有限公司 上海 200000

摘要：甘溪特大桥是贵黄高速公路控制性工程之一，位于贵州省贵定县境内的独木河水库，位于甘溪国家森林公园内。该桥采用空腹式刚构桥上部结构，拥有全球第二长的跨度组合，标志着贵黄高速工程的里程碑式成功。本文对甘溪特大桥的上部结构施工进行了深入的分析，包括概况、设计、施工方法、问题挑战、现场监测与质量控制等方面。

关键词：甘溪特大桥；空腹式刚构桥；上部结构

引言

甘溪特大桥的竣工通车，标志着贵黄高速工程全面告捷。甘溪特大桥横跨甘溪国家森林公园内的独木河水库，是在建的贵黄高速控制性工程之一，该桥是世界上第二座空腹式刚构桥，本文将重点介绍该桥空腹式刚构桥上部结构施工过程，从桥梁的地理位置和背景、技术参数和设计要求、施工环境和条件等方面入手，深入剖析工程的方方面面。

1. 甘溪特大桥概况

1.1 地理位置与桥梁背景

甘溪特大桥跨越独木河水库，位于甘溪国家森林公园内，位于贵州省贵定县境内。独特的地理位置与独特的桥梁结构形式使其成为贵黄高速的控制形工程之一，建成后使得当地交通变得十分的便利。该桥的建设地区地势复杂，环境优美，但也面临着地形复杂和气候多变的挑战。甘溪国家森林公园的自然风光为周边环境增色不少，也为工程建设增加了观光价值。在大桥的衬托下，贵黄高速作为贵州的交通要道，无论是对地方经济的发展，还是对旅游产业的拉动，都有着举足轻重的作用。而甘溪特大桥作为该高速公路的重要节点，连接着山区和平原，其建设不仅是基础设施建设的一部分，更是对自然资源的合理开发和利用。

1.2 技术参数与设计要求

甘溪特大桥的技术参数和设计要求直接关系到桥梁的稳定性、承载能力以及整体结构的安全性。主要技术参数如下：

全长：1220米。

主跨长度：300米。

跨度组合：155米、300米、155米。

设计要求符合贵黄高速公路建设标准和国家桥梁设计规范，同时考虑到地质、气候等自然因素，确保桥梁在各种条件下都能够稳定、安全地运行。设计上，为了满足跨越独木河水库等复杂地质条件，工程团队采用了空腹式刚构桥上部结构，这一设计不仅满足了技术要求，还为贵州省境内的交通运输提供了更为便捷的通道。桥型总体布置如图1.2-1所示：

   图1.2-1桥型总体布置图

1.3 施工环境与条件

甘溪特大桥的施工环境和条件在整个工程中起到了决定性的作用。考虑到项目地理位置的山区地形和陡峭的河谷，施工团队在规划中需注意以下方面：地形复杂性。桥梁所处地区地势多变，有山川相间，施工需要根据地形特点采用合理的施工方法，确保安全。气候因素。贵州省气候湿润，雨水较多，施工期间需要考虑降雨对工程的影响，制定防汛计划，确保施工的连续性。生态环境。甘溪国家森林公园内的生态环境需要得到保护，施工中需采取措施减小对周边生态系统的影响，确保建设过程对环境的干扰最小化。由于地理位置的偏远，需要合理安排工程人员的居住和生活，同时加强人员培训，确保施工人员具备应对特殊环境的能力。在面对这些环境和条件时，施工团队需做出科学合理的规划和应对措施，以确保甘溪特大桥能够顺利建设，并在建成后长时间安全运营。

2. 桥上部结构类型与设计

2.1 空腹式刚构桥简介

空腹式刚构桥是一种在桥梁结构中广泛应用的工程形式，其主要特点是上部结构截面为空腹状，类似于空心矩形截面。相较于传统的实心截面桥梁，空腹式刚构桥更注重结构的轻量化设计，提高了桥梁的抗弯和抗扭性能。

在甘溪特大桥的设计中，选择空腹式刚构桥作为上部结构形式，具有以下几个优势：自重轻。空腹式刚构桥采用了空心结构，减少了上部结构的自重，从而减轻了桥梁对支座的荷载，降低了基础的承载压力。抗弯性能优越。由于其截面为空腹状，具有较高的抗弯能力，能够更好地适应跨度较大的情况，符合甘溪特大桥主跨300米的设计要求。施工相对简便。空腹式刚构桥的施工相对传统实心桥梁更为简便，能够更好地适应山区地形，降低施工难度。空腹式刚构桥的独特结构形式在外观上更为美观，有利于提升桥梁的整体艺术性和风格。

2.2 结构设计原理

甘溪特大桥的空腹式刚构桥上部结构设计依托于深入的工程力学和结构分析原理。在整体结构设计中，强调受力平衡的原理，确保桥梁各个部分在受到外力作用时保持平衡，提高了结构的稳定性。结合空腹式刚构桥的特点，对使用的建筑材料进行详细的强度分析，确保材料的选用符合设计要求，使整体结构在使用寿命内能够安全承载各种荷载。在设计上注重结构的整体刚度，通过对构件的合理安排，使大桥具有足够的抗弯、抗扭刚度，保证了在较大跨径条件下保持结构总体稳定。考虑到贵州省地震频发的地质条件，结构设计中强调提高桥梁的地震抗性，采用合适的减震和隔震措施，以应对潜在地震风险。

2.3 材料选用与参数设计

在空腹式刚构桥的设计中，材料的选用和参数的设计是整个结构设计中至关重要的环节。选用高强度混凝土，确保大桥承重能力充足。针对贵州湿润的气候条件，选用具有良好耐久性的材料，以保障桥梁在使用寿命内不受到过多的环境侵蚀。结合桥梁的实际情况，对各个结构参数进行精确设计，确保桥梁在建成后能够满足设计要求，且保持在合理的经济成本范围内。综合设计原理和参数选用，甘溪特大桥的上部结构设计在结构的稳定性、安全性、经济性等方面都得到了综合考虑，以确保该桥能够在各种复杂环境中安全运行并为贵州交通运输事业做出积极贡献。

3. 施工方法与工序

3.1 主体结构施工流程

甘溪特大桥的主体结构施工流程是整个工程中至关重要的环节，它直接关系到桥梁的整体质量和安全性。以下是甘溪特大桥主体结构施工的基本流程：

桥台和桥墩施工：施工团队首先进行桥台和桥墩的基础工程，确保它们在地基上稳固建立。这一阶段需要特别重视基础处理，确保基础承载力和稳定性。

支座安装：在桥台、桥墩的预制梁板架设时，先使用临时支座，在桥面系完成后，将临时支座更换成永久支座，完成桥梁的整个体系转换。确保上部结构有稳固的支撑。全桥结构稳固，合理安装支座缺一不可。

上部结构制造：按照设计方案，制造空腹式刚构桥的上部结构，包括预制梁段、悬臂现浇施工和桥面铺装等。这一阶段需要高度的工程技术，确保每个梁段的质量合格和尺寸准确。

引桥预制梁段吊装：吊装引桥段采用架梁机等设备，将制作好的梁段逐个吊装到临时支座上，逐步完成上部结构的拼装，桥面系统施工完毕，临时支座在桥面系完毕后拆除。在吊装过程中，需要精确控制梁段的位置和倾斜度，以确保整体结构满足设计及规范要求。

连续浇筑：对于主跨300米的梁段，需要采用悬臂浇筑的工艺，确保整个结构在施工过程中保持均匀的强度和一致性。

预应力张拉：预应力的完成采用对称拉力，一次性完成张拉。张拉顺序为： 先由腹板中部向上、下缘，再由顶、底板中部向左、右对称张拉，在张拉应力和张拉伸长量时，以± 6%范围内的伸长量偏差控制为主要张拉应力控制，将腹板两侧相同高度的预应力束进行对称张拉，及时张拉及时封锚，防止预应力损失过快。

合龙施工：边中跨合龙段梁段截面尺寸及长度相同，梁高4.5m，梁长2m，砼方量 19.99 m3，梁段重量52t，均一次浇筑完成。合龙施工顺序为先边跨、后中跨，边、中跨合龙采用均吊架法施工。对称后退边跨侧挂篮至32#梁段→边跨合龙段吊架→悬臂端压载，调整合龙高差→安装劲性骨架→ 安装外模→绑扎底板腹板钢筋→纵向波纹管→安装顶板底模及侧模板→绑扎顶板下层钢筋→安装横向预应力管道及钢束→绑扎上层桥面钢筋→浇筑边跨合龙段→养生使砼强度达到90%，且龄期不小于7天→张拉合龙束及边跨底板预应力钢束、灌浆→解除劲性骨架、拆除吊架。

防护层施工：在主体结构完成后，进行防护层的施工，保护上部结构免受外部环境的侵蚀，延长桥梁的使用寿命。

桥梁调整：进行整体桥梁的调整工作，确保各个部位的结构相互协调，达到设计要求的几何形状。

最终验收：对整个主体结构进行最终验收，确保结构的稳定性、安全性和质量达到设计标准。

3.2 关键节点的施工方法分析

在主体结构施工中，存在着一些关键节点，这就需要特别注意这些节点的施工方法，以保证支座位置准确，安装牢固，是整个主体结构的基础。采用高精度的测量仪器和专业的安装设备，保证支座在安装过程中不产生误差。由于甘溪特大桥主跨为300米，现浇施工是整个施工过程中最具挑战性的环节。采用挂篮技术，悬臂浇筑法确保梁段的安全并准确放置在支座上。主跨300米的梁段采用悬臂现浇的浇筑方法，以确保整个结构的均匀性。在混凝土浇筑过程中，需要对混凝土浇注速度、浇注温度等因素进行精密控制，防止产生温度裂缝等问题。引桥在梁段吊装完成后，需要对整个桥梁进行微调，以确保整体结构的几何形状符合设计要求。它以专业的调校设备和技术团队，确保了精密和安全的调校过程。

3.3安全与质量控制措施

整个建设过程中，在施工安全、施工质量等方面的把关是重中之重。采取全方位的施工现场安全措施，设置安全警示牌，合理划定作业区域，进行安全教育培训，配备专门的安全管理人员进行蹲点作业，并由领导带队进行巡视检查，确保施工人员万无一失地开展作业。对使用的建筑材料进行严格的质量检测，确保其达到设计要求，杜绝因材料问题造成的质量隐患。在施工前建立全面的质量控制体系，确保施工各个环节都有详细的质量控制标准和程序。记录施工过程中的每个环节，包括材料使用、施工方法、质量检测结果等，作为后续质量追溯的依据。

4.结论

甘溪特大桥主跨300米的设计成为贵黄高速公路的一个重要节点，为连接山区和平原、促进地方经济和旅游业的发展做出了重要贡献。该桥设计选取空腹式刚构桥为上部结构设计，结合主跨 300 米的特殊设计，通过对甘溪特大桥概况、桥梁上部结构设计、施工方法和工艺、现场监测和质量控制等方面的分析，使该桥无论从技术上还是结构上都体现出优良的工程水平。这种设计既注重桥梁的稳定性和承载能力，又充分考虑了地方地质和气候等特殊条件，为贵黄高速的通行提供了更为安全、高效的解决方案。在桥梁的施工过程中，采用了严格的质量控制手段和监测手段，确保了整个工程的施工质量和结构稳定性。从支座的安装、梁段的吊装、连续浇筑到最终的验收，施工团队充分利用现代科技手段，通过位移监测、应变监测及合龙段顶推监测等手段，实时追踪结构变化，保障了整个桥梁的施工质量。

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