高墩大跨连续刚构桥施工技术研究总报告

超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥综合施工技术1前言葫芦河特大桥是黄延高速公路上的一座特大连续刚构箱梁桥，位于陕西黄土高原南部黄陵县境内，是西部大通道包头—西安—重庆—北海段在陕西境内的重要组成部分，连接中华民族的始祖发源地陕西省黄陵县及革命胜地延安。大桥主墩最高达138m，主桥为90m+3×160m+90m共660m五跨连续刚构，施工中在墩身质量及梁体的线型控制等方面可借鉴的施工经验稀少，为此，中铁十六局集团以“超高墩大跨径预应力混凝土曲线连续刚桥施工技术”为课题，成立了科研攻关小组，进行工程研究。研究的主导思想是：立足国内现有的施工技术、机械设备和工程材料，进行施工技术的综合研究。中铁十六局集团的有关人员会同陕西省高速公路建设集团公司及设计院等单位，从2003年7月至2006年9月组织科研攻关，在刚构桥施工的关键技术上，如：大体积混凝土温度控制、超高墩外翻内爬模施工技术、超高墩大跨曲线连续刚构箱梁线型控制、高墩边跨直线段无配重现浇施工等，解决了施工难题，有力地保障了工程施工的顺利进行，大桥于2006年9月30日建成通车，达到了优质、高效、安全的总目标，得到了监理单位、建设单位的肯定。大桥的修建成功，为以后同类工程的修建提供了可贵的经验，具有重要的参考价值。2工程概况及特点2.1工程概况葫芦河特大桥为双向四车道，设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 为汽车超—20，挂车—120，设计时速80km/h，桥面净宽为2×(净10.75m+0.5m防护栏)+2.0m(分隔带)。投资总额14110万元。大桥全长1468m，主桥为90m+3×160m+90m预应力混凝土连续箱梁刚构，引桥分别是：黄陵岸为6×50m预应力混凝土连续T梁，延安岸为10×50m预应力混凝土连续T梁。全桥平面位于R=2500m的S型曲线上，纵面位于R=20000m的凹型竖曲线上。2.1.1桥址区自然地理概况葫芦河特大桥位于黄陵县阿党镇西龚家塬村南约2.0km处，桥位处河道顺直，水流基本畅通，河底断面 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ，呈U型。沟顶距河底约190m，沟底宽约300m，水面宽20m。桥位处Q1/300=511m3/s，H1/300=814.96m，V1/300=2.11m/s。桥址位于葫芦河下游,位于黄土高塬的沟壑地貌区,谷底较宽阔,分布有一级阶地、二级阶地。设计地震基本烈度为6度。桥位区两岸斜坡上部黄土属III级自重湿陷性黄土，层厚约12m。桥址区地处内陆，受西伯利亚寒流侵袭，兼之地型复杂，台塬、沟壑、丘陵起伏不平，构成气候多变。极端最高气温36.5℃,极端最低气温-21.4℃；最大风速22m/s，最大积雪深度为20cm，最大冻土深度为69cm。雨季在每年的6-10月。多年平均降雨量为390mm~700mm。2.1.2主桥设计要点主桥桩基为直径2m嵌岩桩，引桥为直径1.5m摩擦桩。主桥桥墩7#、8#、9#、10#为双薄壁空心墩，墩高分别为80m、130m、138m和58m。引桥墩高在20m至55m范围内为薄壁空心墩，墩高在20m以下为双柱式实心方墩。见大桥实景图。葫芦河特大桥实景图主桥上部结构由上、下行的两个单箱单室变截面箱梁断面组成，箱梁根部高度9.0m，跨中梁高3.5m，其间梁高按二次抛物线变化。箱梁顶板宽12.0m，底板宽6.5m；腹板分别为0.4m、0.6m，桥墩顶部范围内箱梁顶板厚0.5m，底板厚1.3m，腹板厚0.8m，除桥墩顶部箱梁内设4道横隔板外，其余均不设横隔板。主墩采用C40混凝土，主梁采用C50混凝土。主桥两幅连续刚构箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，T构箱梁除墩顶0#块件外，其余分20块对称梁段，即6×3.0m+6×3.5m+4×4.0m+4×4.5m进行对称悬臂浇筑。桥墩顶上0#块长12m，中孔合拢段长2.0m，原设计为：边孔现浇段长8.9m，合拢段长2.0m。考虑支架现浇难度、安全、项目投入和施工进度，变更为：调整为通过配重浇注边跨21#块段（4.5m长），并调整合拢顺序，即先中跨再次边跨合拢，最后浇筑边跨合拢段（1.2m），全桥合拢。梁段悬臂浇筑最大块件重量163.0t，挂篮自重按80.0t考虑。挂篮与梁段悬臂浇筑块件重量比控制在0.5以内。主梁采用纵、横、竖向三向预应力体系。竖向预应力采用Ф32l粗钢筋，标准强度为750MPa，采用YGM锚具，设计张拉力为540kN。纵、横向预应力采用фj15.24高强度低松弛钢绞线，标准强度为1860MPa，设计张拉应力均为1395MPa。其中主桥顶板预应力钢束采用OVM15-19锚固体系，底板采用OVM15-16锚固体系，横向除墩顶箱梁内4道横隔板为BM15-5锚固体系外，其余均采用BM15-3锚固体系。全桥双幅纵向钢束共计884束，其中“T”构施工阶段纵向钢束为624束，体系转换时张拉260束；全桥横向钢束为1796束，竖向预应力钢束为8420根。2.1.3支座构造在边跨处采用KG.GPZ5000型桥梁盆式支座，每半幅边跨支点处设置两个该类型支座。2.2施工特点2.2.1大体积承台混凝土冬季防裂施工主墩承台混凝土体积巨大，其中以8#、9#墩承台体积最大，其尺寸为18.5m×11.5m×4m（长×宽×高），一次浇筑混凝土最大体积为851m3。而根据工期安排承台需在冬季完成施工。对于大体积混凝土施工阶段来讲，裂缝是由于混凝土内外存在温差，因温度变化而引起的。由于混凝土温度变化产生变形受到混凝土内部和外部的约束影响，产生较大应力，尤其是拉应力，是导致混凝土产生裂缝的主要原因。为避免混凝土出现裂缝，不影响结构的受力和正常的使用，必须采取可靠措施防止内外出现过大温差，对混凝土温度变化加以控制，严格控制裂缝出现。工程地处黄土地区，连续刚构对地基沉降有着严格的要求，过大的沉降将会引起结构内力的变化，并危害结构本身。设计要求混凝土的浇注必须一次性完成，如此大体积的混凝土，产生的水化热非常之大，在冬季施工，给混凝土内外温差的控制增加了相当的难度。2.2.2双薄壁空心超高墩施工主桥桥墩为双薄壁空心墩，7#、8#、9#、10#墩墩高分别为80m、130m、138m和58m，由于桥墩较高，对桥墩的垂直度和偏位要求很高，对主墩的内外 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 设计、混凝土的浇注及养护，均有很大的难度。根据有关的文献资料记载，如此高墩在最大悬臂状态下（73m长）时，结构的稳定性计算表明试验模型实测的失稳临界荷载总是大大低于理论的计算值，这是由于结构不可避免地存在一些几何偏差和缺陷，而几何缺陷对临界荷载的影响很大。本项目为一典型的连续刚构，理论 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明，最大悬臂状态下的9#和8#墩的稳定特征值较小,稳定安全储备不大，如果高墩的墩身由于施工的原因而出现了偏斜、弯曲等几何缺陷，将会使结构的稳定性大大下降甚至产生整体失稳的严重后果。在施工中只有严格控制墩身的垂直度，才能使结构的稳定得到根本的保证。本项目位于黄土沟壑地区，由于项目的特殊地理位置，日照温差较大，而且主墩均为薄壁空心墩，受日照温差影响后，墩身不可避免将出现位移。根据计算，日照温差致使混凝土箱形空心墩身发生弯曲变形，使墩顶发生较大位移，138m高墩墩顶位移甚至可达到3cm左右。温度变化对超高墩混凝土结构的受力与变形影响很大，并随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行量测，其结果是不一样的，如果在施工控制中忽略了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据(与控制理想状态比较)，从而也难以保证控制的有效性。因此，在施工控制中必须考虑日照温差对结构的位移影响。根据对连续晴好及连续阴雨天气的数组观测数据进行分析可知，混凝土空心墩内外壁的最大温度差在20℃左右。从混凝土空心墩温差应力数据分析可知，6月份最大温差应力为1.961MPa，10月份最大温差应力为2.134MPa，都接近C40混凝土强度的轴心抗拉标准值2.60MPa。这种温差应力与其它荷载的组合有可能使混凝土开裂。尤其在墩身的施工过程中，混凝土结构未达到设计强度之前由于日照温差的影响完全可能致使结构开裂，因此，高墩的混凝土养护必须考虑空心墩内外壁温差对结构的影响，并尽可能将此种温差控制在该时刻结构允许的范围内，避免结构的开裂。2.2.3超高墩大跨悬灌线型控制施工由于墩高跨大，悬臂浇注时梁段的变形较大，且受日照温差、温度、预应力、临时荷载及混凝土的强度、弹性模量的影响，各节段的预抛值控制难度较大，线型控制的合拢精度要求高（横桥向为5mm，竖桥向为10mm）。梁段的合拢施工技术较为复杂，成桥后的线型及应力状态必须与设计相吻合。由于受混凝土的徐变影响，通车后跨中的挠度下沉较多，影响通车后的结构线型及使用，故必须采取可靠措施使得各“T”构在形成体系之前尽可能减少混凝土徐变对梁体带来的影响。本项目位于黄土沟壑地区，且为超高墩大跨径的曲线连续刚构桥梁，由于项目的特殊地理位置，日照温差较大，而且主墩均为薄壁空心墩，主梁为箱梁，均为箱型结构。受日照温差影响后，墩身和悬臂箱梁不可避免将出现位移，而且这两种位移相互叠加后对最大悬臂状态下结构本身的安全和悬臂挂篮施工的线型控制将产生不可预料的影响，因此在施工过程中必须给予足够重视。在不同时刻对结构状态进行量测，其结果是不一样的，如果在施工控制中忽略了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据(与控制理想状态比较)，从而也难以保证控制的有效性。2.2.4湿陷性黄土地基高边墩边跨现浇段施工边跨现浇段的施工难度较大，边墩距地面高度分别为58、36m。现浇段的长度为8.9m，边跨合拢段的长度为2m，该部分混凝土的体积为108.35m3。边墩的断面分别为：6#墩断面4×6.5m，11#墩断面为3×6.5m，均为薄壁空心墩。若采用墩身预埋托架现浇，则由于弯矩大必须在墩身另一面逐级按浇筑混凝土的施工重量加载配重以平衡该弯矩，且托架的强度必须足够；若采用落地支架施工，地基上部黄土属III级自重湿陷性黄土，层厚约12m，由于边墩高度较高及边跨现浇段长度太长，支架的材料投入和地基处理均较大，且支架的弹性与非弹性的变形难以控制，边跨现浇段的施工难度较大。考虑到上述因素，因此，无论采用托架或落地支架的施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，均必须对此方案作深入的研究，采取可靠、经济的施工技术措施予以解决。2.3国内研究现状随着高速交通的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T型刚构也不能很好满足要求，因此连续梁得到了迅速的发展。悬臂施工时，梁墩临时固结，合拢后梁墩处改设支座，转换体系而成连续梁。连续梁除两端外其他无伸缩缝，有利于行车，但需梁墩临时固结和转换体系；同时需设大t位盆式支座，费用高，养护工作量大。于是连续刚构应运而生，近年来得到较快的发展。其结构特点是梁体连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构不设支座、不需转换体系的优点，方便施工，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。大跨径预应力连续刚构桥由于其具有大跨、高墩的能力，且施工中省料、省工、省时。近年来，这种桥型已获得愈来愈广泛的重视。随着交通事业的发展，线路指标不断提高，中西部地区特有的地势、地貌决定了必将修建大量的高墩大跨连续刚构桥梁，而且，随着设计、施工、监控技术的日益进步，高墩大跨连续刚构桥向着更高墩、更大跨的方向发展。2.3.1国内公路桥梁中建成的墩高在138m以上，主跨为160m的薄壁柔性高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥尚未见报导（详见查新报告）；2.3.2高墩的日照温差空间扭曲对薄壁空心高墩的垂直度控制影响、空心薄壁墩内外日照温差应力对墩柱的防裂控制影响等因日照温差的地区、地形及桥型布置的差异性缺乏可以采用的现成技术资料，需要在实际施工中加以研究；2.3.3高墩的日照温差空间扭曲、日照温差对大悬臂箱梁空间扭曲等方面对主结构线型控制影响的复杂问题没有现成的技术资料可以遵循，有待探索、研究；2.3.4在落地支架上浇筑边跨现浇段及合拢段，合拢边跨，这是在大多数连续刚构桥上采用的方法。在高墩的情况下，落地支架费材费力，如果支架搭在水中或地质、地形条件特殊时，难度更大，需探索不用落地支架的途径，这是连续刚构桥发展的必然趋势。依托葫芦河特大桥工程，开展对超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥的系统研究，可以为今后类似桥梁的设计、施工、监控提供宝贵的施工经验，并将对大跨径桥梁的发展及整个西北黄土沟壑地区选择合理的桥型有现实意义，对促进高等级公路在西北地区乃至整个中西部地区的发展有重要意义。3主要施工方法及技术成果3.1主要施工方法根据施工的实际地形地质情况，结合超高墩大跨预应力混凝土连续刚构的施工特点，主要采取了以下一些施工方法。1)桩基采用挖孔和钻孔相结合的施工技术，混凝土浇筑采用搅拌站拌制、输送车运送至工作面，按水下混凝土施工要求进行灌注；2)主墩大体积承台冬季混凝土施工技术，通过优化施工配合比，掺入一定量的粉煤灰代替水泥，降低混凝土的水化热；浇筑混凝土时分层厚度控制在25-30cm左右，混凝土入模温度控制在5℃左右；施工中在承台内部布置冷却水管和测温点，通过冷却水的循环结合测温点的温度测量，及时调整冷却水的流量，精确控制混凝土内外温差，并采用暖棚养护，严格控制施工裂缝的产生；3)四个主墩高度分别为80m、130m、138m和58m，采用超高墩外翻内爬模施工技术，主墩墩柱的主筋连接采用等强直罗纹连接套筒技术，既加快了施工进度，又确保了工程的施工质量，节约了人工和材料；4)主梁为90m+3×160m+90m的连续刚构，0#块采用在墩顶预埋托架现浇的施工方法进行。为提高模板利用效率，将高墩外模改为0#块外模使用，在布置0#块外模时，考虑将两端靠近1#节段的侧模长度定为4.8m长，拼装挂篮后，穿入外滑梁前移作为挂篮的侧模使用。单幅桥5跨连续刚构在4个主墩上按“T”构用挂篮分段对称悬臂浇筑1-20#节段，为缩短边跨现浇段的长度，在边跨处采用挂篮不平衡悬臂浇筑21#节段；跨中合拢段在吊架上现浇，边跨现浇段在墩身预埋托架上浇筑；5)全桥合拢顺序为：中跨—次边跨—边跨；边跨和中跨合拢段采用体内劲性骨架锁定和张拉临时束的方案，次边跨合拢段采用体内劲性骨架锁定和张拉临时束及顶推方案，确保成桥后的线形。⑴锁定合拢段劲性骨架预埋在20#段（边跨处为21#段）底腹板处共有四处，预埋长度为100cm,外露长度为25cm。合拢段施工时，在合拢段底模铺设完毕，侧模滑移就位后，将一侧预埋的劲性骨架与合拢段的劲性骨架相焊接，另一侧的劲性骨架不焊接保持自由伸缩。合拢段劲性骨架焊接选取一天中温度合适的时间段，将合拢段的劲性骨架与预埋的劲性骨架焊接锁定。锁定后，对合拢段D1、D2束(边跨处为B1、B2束)进行临时张拉，张拉力为50%σk。⑵顶推各主墩的高度均较高，由于合拢段混凝土浇筑等强后，要进行合拢段的底板束的张拉施工，而张拉后跨中梁段混凝土势必受到压缩，且次边跨的主墩（7#、10#墩）墩顶将受到由于张拉底板束而形成的水平拉力，次边跨主墩将向跨中方向倾斜，为平衡此力并在主桥合拢后保证墩身的垂直，防止墩柱产生过大的不平衡力矩，必须在次边跨进行顶推。次边跨合拢段锁定前，采用两台YDC400t千斤顶对次边跨两端的梁段进行顶推。顶推位置布置在箱梁顶、腹板的交接处，将合拢段顶开，每台千斤顶的顶推力为90t。顶推完成后，按中跨及边跨施工程序进行劲性骨架的焊接和临时束的张拉施工。顶推中，按照每级10t加载进行；顶推前，对合拢段的距离进行测量，并记录初值，顶推过程中，每级加载完成后，对合拢段的距离进行量测。顶推施工中，7#-8#墩次边跨和9#-10#墩次边跨应分级对称进行。⑶浇筑混凝土时间的选择在合拢段施工前7天,对主桥合拢段施工处的温度进行监控，选择合适温度锁定，低温浇筑合拢段混凝土。通过观测，主桥左幅中跨、次边跨选择在一天中温度较高时进行（15:00-17:00时，主桥左幅中跨、次边跨合拢时间为2005年11月-12月），主桥右幅及左幅边跨合拢段的施工时间选择在一天中温度较低时进行（1:00-5:00时，主桥右幅及左幅边跨合拢段的施工时间为2006年4月-5月）。⑷体系转换体系转换与中跨、次边跨及边跨的合拢同步进行，施工程序如下：中跨合拢并张拉完D1-D9束预应力钢束后，形成“┳┳”形刚构，然后同时进行次边跨合拢段的施工，张拉完次边跨D1-D9束预应力钢束，形成“┳┳┳┳”形刚构，然后同时进行边跨的合拢段的施工，张拉完边跨B1-B7束预应力钢束后，进行次边跨D10-D17束预应力钢束的张拉，然后进行中跨D10-D17束预应力钢束的张拉。至此，全桥由各单“T”静定结构形成连续的超静定结构，全桥完成体系转换。3.1.6在四个主墩配置了4个塔吊，一方面可作为外翻内爬模板的提升动力，另外可作为墩身施工中钢筋等材料的吊装使用，“T”构施工中可作为预埋件、模板、钢筋、预应力筋等材料的吊装使用，并可作为挂篮的吊装、拼装来使用，此外，输送泵的泵管也可沿塔吊竖向布置至墩顶。并为墩柱7#、8#、9#三个主墩配备了电梯，电梯可作为工人上下班使用，也可垂直运送小型机具。10#墩采用在左、右幅墩柱间搭设钢管脚手架、布设马道的方式以便于工人上下班。7)主墩混凝土的浇筑及0#块、“T”构各块段、边跨现浇段的混凝土浇筑均采用搅拌站拌制、混凝土输送车运送至墩底、输送泵泵送至浇筑工作面的方法施工。3.2主要技术成果3.2.1大体积承台混凝土冬季施工技术主墩承台体积较大，8#、9#墩承台体积为851m3，设计要求一次性浇筑完成，而且承台不得产生裂缝。对于大体积混凝土施工阶段来讲，裂缝是由于混凝土温度变形而引起的。而在冬季进行施工时，由于外界气温的下降，混凝土内外温差有可能加大。由于混凝土温度变化产生的变形受到混凝土内部和外部的约束影响，产生较大拉应力，是导致混凝土产生裂缝的主要原因。为确保混凝土浇注过程中不出现裂缝，必须采取可靠措施：一是从原材料着手，通过优化混凝土的配合比，采用低水化热的水泥和掺入一定量的粉煤灰，降低混凝土产生的水化热；二是通过在承台混凝土结构内部埋设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差小于25℃，通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，精确控制温差；三是因在冬季施工，项目所在地区气温较低，极端最低气温-21.4℃，且早晚温差较大，因此，必须加强混凝土外部的保温措施，确保混凝土的内外温差小于25℃，并防止混凝土因外部温度过低引起表面被冻裂，四是控制混凝土的入模温度在5℃左右，以降低混凝土本身的水化绝对热。通过在葫芦河特大桥8#、9#墩的承台施工中，我们总结认为，在大体积混凝土施工中确定混凝土浇筑分层厚度较为重要，一般宜为25-30cm；控制混凝土的入模温度在5℃左右，在混凝土内部分层埋设Φ32mm的冷却水管，根据监测情况调整水温及流量，水流量一般应大于18L/min；因冬期施工，在混凝土表面覆盖薄膜及棉被，外部搭设保温暖棚，探索出了采用合理布置冷却水管和测温点，控制混凝土的内外温差的有效方法，确保施工质量，保证混凝土不开裂。采用矿渣硅酸盐水泥，掺入粉煤灰及高效减水剂，等量替代水泥用量，既有效地降低了混凝土水化绝对热量，又节约了水泥的用量。承台混凝土施工后，经检验没有发现温度裂缝，证明所采用的施工方法与降温监测措施是行之有效的。3.2.2超高墩外翻内爬模设计及垂直度及防裂施工控制主桥桥墩为双薄壁空心墩，主梁与墩身采用刚接的结构形式，鉴于超高墩的垂直度对于大悬臂状态下“T”构的稳定性具有非常重要的意义，因此必须保证墩身的垂直度和定位的准确，主桥高墩是否能快速、安全和高精准的施工将成为葫芦河特大桥能否按期完成施工任务的关键。四个主墩高度分别为80m、130m、138m和58m，为保证快速、高效、优质的进行施工，高墩模板设计综合考虑场地、工程质量、桥墩设计、钢筋混凝土施工、起吊设备等多方面的因素，并对国内外高墩施工认真研究，确定采取外翻内爬的模板设计方案。整个模板系统由外模、内模及内井架和其他辅助设备组成。外模分为四节，每节2m，桁架结构，一次架立好，生根节2m，附着于已浇筑完的混凝土上，翻升由底节依次往上翻升。内井架设计、组装成一整体，利用塔吊整体同步提升，高度由一次浇筑混凝土的高度控制，考虑到新旧混凝土的结合，内模高6.6m，底节0.6m，附着于已达到一定强度的混凝土上。内井架用于支撑内模板，因钢筋绑扎的需要（竖向主筋9m），因此需在内井架上设工作平台，供施工人员作业使用，内井架高设计为10.5m。由于高墩施工中的垂直度控制及混凝土外观质量的高要求，因此，在设计模板时必须考虑模板的整体刚度，在模板外侧加设桁架，结合桁架并在外模外侧沿模板四周设置操作平台，并在各层模板间布置上下人梯，便于工人上下检查及施工需要。内外模板间采用拉筋加固，确保施工质量。施工时，一个循环浇筑混凝土6m，正常3天一个循环，每墩日进尺可达2m，做到快速流水作业,施工效率明显提高，从工艺上实现了整个墩身零施工缝。施工中，模板定位时要充分考虑日照温差对薄壁空心高墩的影响，必须严格控制墩柱的垂直度，结合计算及现场观测的结果，为减少这种自然因素的影响，模板定位检测的时间段一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间如早8点前进行，但实际施工中不可能完全选择在该时间段进行模板的垂直度检测，因此，在其余时间观测时，必须结合不同的时间段、日照温差及温度对于薄壁空心高墩的影响修正检测的结果；鉴于日照温差对于薄壁空心高墩的影响是多方面的，从混凝土空心墩温差应力分析计算可知，6月份最大温差应力为1.961MPa，10月份最大温差应力为2.134MPa，都接近C40混凝土强度的轴心抗拉标准值2.60MPa。这种温差应力与其它荷载的组合有可能使混凝土开裂。尤其在墩身的施工过程中，混凝土结构未达到设计强度之前由于日照温差的影响完全可能致使结构开裂，因此，高墩的混凝土养护必须考虑空心墩内外壁温差对结构的影响，并尽可能将此种温差控制在该时刻结构允许的范围内，避免结构的开裂。施工中必须在日照温差相对较大的白天对薄壁空心高墩的内外温差进行控制，避免产生裂缝。通过在葫芦河特大桥四个主墩的工程实践，总结出了一整套适合于超高墩快速、高效、优质施工的外翻内爬模板施工技术，对于薄壁空心高墩的垂直度检测、控制以及混凝土的养护、防裂都作了有益的探索。3.2.3超高墩大跨预应力钢筋混凝土曲线连续刚构线型控制施工技术线型控制分为竖向挠度线型控制和轴向线型控制两个部分，对于一般的连续刚构桥梁而言，线型控制主要为竖向挠度控制，但由于本项目特殊性，挠度及轴向的线型控制均较为重要。⑴竖向挠度线型控制主桥上部结构采用悬臂挂篮施工技术，施工中采用公路桥梁结构计算程序GQJS计算出各施工阶段的预抛高值、挠度变形值，并将跨中预留的徐变沉降量予以叠加得出理论控制值。其中跨中三年预留沉降量按15cm考虑，并按正弦曲线在半跨予以分布。但当按这些理论值进行施工时，结构的实际变形却未必能达到预期的结果。这是由于设计时所采用的诸如材料的弹性模量、构件自重、混凝土的收缩徐变系数、施工临时荷载的条件等设计参数，与实际工程中所表现出来的参数不完全一致而引起的；或者是由于施工中的立模误差、测量误差、观测误差等；或者两者兼而有之。这种偏差随着连续刚构桥悬臂的不断加伸，逐渐累积。因此必须及时有效地将实测数据(体系本身的变化、挠度、应力、现场气温、日照温差的影响等)、调整参数信息、误差信息反馈到实际施工控制中，指导现场施工作业，将实测结构控制参数输入，得出有效调整量，获得最优调整方案，同时预告下阶段结构状态。葫芦河特大桥主梁标高控制采用了以最小二乘法为基础进行参数识别与修正的误差分析和状态预测方法。在确保所得的挠度观测数据及立模标高进行温度修正后，不受温度效应影响之后，对所采集的实测数据与计算数据进行对比分析，通过对已成结构实际状态与仿真计算理想状态之间误差的分析，采用最小二乘法对计算模型中的参数进行调整，使仿真计算的结果与实际结构状态相一致。经过反复几次的参数识别调整之后，修正过的仿真计算模型的计算结果与结构的实际状态逐渐相吻合，施工进入自适应状态，由此，可以比较准确地预测结构的后期标高，保证结构线型满足设计和施工的要求。根据对实际施工中砼的容重和弹性模量、预应力管道的摩阻率μ和孔道偏差影响系数k值进行测定的结果，结合敏感性参数分析表明主梁混凝土的容重、弹性模量和预应力束张拉力对线型控制影响较大，将该三项参数作为待识别的参数。施工时建立控制网络，具体识别方法是以最小二乘法为参数估计准则，进行施工控制。具体操作如下：在施工第N号节段时，由挂篮移位的梁体变位实测值与理论计算值得差别，可识别出第N-1号节段的弹性模量的真实值；同样，由浇筑混凝土时的变位值可识别出第N号节段的重量即混凝土的容重真实值；由预应力张拉时的变为可识别出第N号节段对应的预应力束的张拉力。在识别出各参数后，及时将它们反映在GQJS的计算中，以获得修正后的下一节段的预抛高值。至此，形成施工、量测、识别、修正、预测、调整、施工的循环过程。竖向挠度线型控制施工基本程序：①考虑上部结构施工后，自重对墩柱的压缩，考虑墩高的影响，通过计算确定各“T”构0#段的预抛高量及后期各块段施工完成后由于自重对墩柱压缩的影响；②按设计参数计算出各梁段在不同工况下竖向的变形，提供初始的预抛高值，对比各节段在不同工况下的实测与按设计参数计算的竖向变形值，采用参数识别法，修正各设计参数，重新计算后续梁段的立模预抛高值，通过不断的识别与调整，直至计算的预抛高值与实际施工工况相符合，使施工控制逐渐进入自适应状态；③对挂篮进行等效加载预压，消除挂篮的非弹性变形，测出挂篮在不同重量及不同节段长度时的弹性变形值，为后续梁段的施工提供由于挂篮的弹性变形而产生的预抛高值；④孔道摩阻测试测试目的：确保对各梁段准确施加预应力，并通过测试修正μ值和κ值，为悬灌各节段的预拱度的计算提供可靠的计算参数，使该参数对悬灌各节段预拱度计算的影响尽可能减至最低。通过孔道摩阻测试，得出了实际施工形成的管道的摩阻系数和孔道偏差系数，为精确施加预应力提供了必要的参数，也为实际块段的预拱度的计算提供了必要的可靠参数；⑤对于长大悬臂状态下的主梁而言，日照温差也将对悬臂端的位移产生较大的影响。施工监控过程中需要对不同墩的相同块段的立模标高分别作出相应的温度修正，建议最好在8点左右温度场比较均匀的时间进行立模，此时只需对当时的温度与合拢时的温度之差对墩顶位移的影响进行修正即可；⑥混凝土徐变预留下沉量，跨中三年混凝土徐变预留沉降量按15cm考虑，并按正弦曲线在半跨予以分布。次边跨及中跨分布方程为：Hy=150×sin(X×π/40)边跨分布方程为：Hy=150×sin(X1×π/0.618×45)Hy=150×sin(X2×π/0.372×45)上述方程中，其中Hy为预留的徐变沉降量；X为沿各“T”构纵向布置的横轴，坐标原点为0#块中心点；X1为沿各“T”构纵向布置的横轴，坐标原点为0#块中心点；X2为沿各“T”构纵向布置的横轴，坐标原点为边跨支点端头处。为施工方便，我们将水准点引至各主墩“T”构0#梁段上，便于施工中的测量需要。但考虑到各主墩的高度均较高，悬灌施工的上部荷载势必压缩各主墩，因此，各墩顶0#梁段绝对高度必将下降，施工中，我们在满足施工精度的前提下，经过观测和计算，每隔3-4个节段，即对墩顶的0#段上的水准点高程进行修正。⑵轴向线型控制轴向线型控制施工基本程序：①在悬臂施工过程中，日照温差致使混凝土薄壁空心墩身发生弯曲变形，使墩顶发生较大位移。由于特殊的地理位置和桥梁主墩及桥梁的轴向布置，日照温差对于葫芦河特大桥混凝土薄壁空心墩的弯曲影响根据现场温度场的实际监测和计算可以认为，这种日照温差对于墩柱弯曲影响基本在横桥向，对主梁悬臂施工的标高产生的影响甚小，因此，在竖向挠度控制中不考虑日照温差对墩柱弯曲影响而产生的挠度影响。而对于横向的线型控制而言，这种影响较大（相对于5mm的横桥向合拢误差而言）。为减少这种自然因素的影响，目前的做法通常是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除(过滤)。一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间等；②悬臂浇筑施工过程中，不断加长的悬臂长度，由于桥梁的竖曲线和平面曲线的影响，“T”构两侧的不平衡性势必对桥墩本身造成弯曲影响，这将对桥梁的轴向控制产生影响。在施工控制中，根据现场对于这种影响的实际的观测结果，我们采取在各“T”构0#块的中心布置定位基点，每3-4个节段浇筑完成后即对该基点的坐标进行观测平差，以修正这种影响，减小合拢误差。③各“T”构0#块中心布置定位基点时，其测量的定位时间段必须在早8点前温度场比较均匀的时间进行，修正各基点坐标时，也应选择在该时间段进行测量。④对悬臂浇筑的各块段进行坐标定位时，尽量选择在早8点前温度场比较均匀的时间进行，但由于施工的不确定性，无法全部选择在该时间段进行测量，此时，对于测量的结果应考虑日照温差对于薄壁空心墩柱的弯曲影响予以修正。无论是竖向还是横向的线型控制施工，该调整过程是动态的调整过程，必须根据实际的施工情况反馈，及时对预抛高值和各基点的坐标、绝对标高进行调整，确保施工安全和设计的线型得以实现。施工中，在每梁段的端部顶面，埋设3个观测点，对每工况下的该梁段的挠度变化进行观测，每梁段的中线采用全站仪进行测量控制。合拢前，提前4个节段对全桥进行中线联测，对相对悬臂端的挠度进行观测，必要时可进行调整，以确保合拢精度和线型要求。通过施工实践，总结出适合于超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构线型控制的施工技术，成功地完成了葫芦河特大桥主桥138m高墩90m+3×160m+90m的悬灌线型控制，成桥后的线型优美，符合设计的线型和应力状态的要求，合拢最大误差竖向为8mm,横向为4mm，满足设计关于合拢误差竖向为10mm，横向为5mm的要求。3.2.4边跨不平衡悬浇和墩顶托架无配重浇筑施工技术原设计边跨现浇段的长度为8.9m，合拢段的长度为2m，该部分混凝土体积为108.35m3（含8.9m长现浇段和2m长的合拢段），两个边墩的高度分别为58m、36m，地基为12m层厚的湿陷性黄土。原设计合拢顺序为边跨—次边跨—中跨。边跨现浇段采用支架方案时，其支架所需工程数量巨大，且由于分隔墩位于湿陷性黄土区段，黄土层厚约12m，支架基础需采用孔桩处理，而且施工周期较长，劳动强度高，不利于缩短工期及加快合拢施工进度。采用托架方案时，则可大大降低劳动强度缩短施工周期，节约大量的支架工程数量，且避免了支架基础所需的工程投入。但由于原设计的边跨现浇段的长度为8.9m，合拢段长度为2m；而连续刚构在6#墩盖梁上长度为2.1m，在11#墩盖梁上长度为1.9m；而该悬挑段的混凝土方量约为80m3，混凝土重量约为200t，现浇段悬挑长度太长，上部荷载对分隔墩（6#、11#墩）墩身的偏心距e值偏大，使分隔墩身产生较大的倾覆力矩，为了抵抗其倾覆力矩，需要利用相反一侧的托架和预设的张拉索预加荷载平衡其倾覆力矩，以使分隔墩本身保持其稳定状态，故按照目前设计的边跨现浇段长度，无论是托架方案或支架方案，均有较大的施工难度，而造成该难度的主要因素为：①边墩高度较高；②边跨现浇段长度太长；③边墩支架处地基处理难度较大。为解决III级自重湿陷性黄土地基高边墩长现浇段的施工难题，我们在综合分析落地支架、墩身预埋托架等其它施工方法的利弊之后，查找国内相关资料，在边跨左幅“T”构已经悬浇至10—13#节段时，提出了下列施工方案：合拢顺序改为：中跨—次边跨—边跨，启用边跨顶板纵向预应力预备钢束，在7#、10#墩“T”构靠近边墩侧利用挂篮浇注一块4.5m长的不平衡梁段（21#段），为平衡21#段在7#、10#墩“T”构上产生的弯矩及挠度影响，确保“T”构施工的安全和线型控制，同时在7#、10#墩“T”构近次边跨侧20#段上实施平衡配重，从而达到缩短边跨现浇段长度的目的。边跨现浇段由原设计的8.9m长调整为5.2m，合拢段长度由原设计的2m调整为1.2m。调整后悬挑最大边跨现浇段混凝土体积为38.55m3，边墩悬挑长度分别为：6#墩为3.1m，11#墩为3.3m（扣除6#、11#墩主梁侧盖梁宽度）；据此，托架方案非常简单，而且由于悬挑长度及重量均较小，故对墩身的倾覆力矩也较小。因此，无须设置平衡托架来平衡由于边跨现浇段施工对边墩造成的倾覆力矩。边跨合拢段采用前移挂篮，在挂篮上浇注合拢段的施工方法进行施工。为取消采用落地支架浇筑边跨现浇段及合拢段做出了新的尝试、探索。据此调整后对全桥悬臂施工在线型控制上重新进行计算，对两个“T”构因合拢顺序改变、不平衡悬浇块段及不平衡配重施工对“T”构本身产生的竖向挠度影响采用GQJS重新予以计算，根据计算结果，对后续梁段的预抛高值进行调整，以满足线型控制和设计应力状态的要求。调整后采用的边跨不平衡悬浇段及边跨现浇段综合施工方案，使整个方案变的简单、易操作，施工速度快，节约了大量的材料、人工投入，经济效益明显。通过该方案在黄延高速公路上的两座连续刚构桥梁上的成功实施，成功解决了湿陷性黄土地基高边墩长大边跨现浇段的施工难题，对不用落地支架的途径进行边跨现浇段和边跨合拢段的施工做出了有益的探索；同时也为悬臂已经实施后改变施工方案时的线型控制技术作出了有益的尝试，确保了全桥的高精度的合拢，并取得了可靠、宝贵的实践经验。该施工技术可在同类高边墩的悬臂浇筑施工或在边跨现浇段处于水中或其它特殊地形下而不宜采用落地支架施工时考虑采用，施工效果明显，施工难度较小，应用前景广阔。4主要社会经济效益分析葫芦河特大桥是黄延高速公路上规模最大、施工难度最高的一座桥梁，集大体积承台混凝土、百米薄壁空心高墩、大跨连续刚构为一体，施工技术含量高，工期紧迫，施工非常困难，资金异常紧张，通过采用新技术、新工艺、新材料，为高墩大跨连续刚构桥梁施工总结出了一整套先进、科学的施工工艺，加快了施工速度，提高了工程质量，确保了施工安全，受到了交通部和陕西省交通厅的表扬，取得了显著的经济和社会效益。4.1经济效益分析⑴大体积承台混凝土施工中，通过优化施工配合比，掺入一定量的粉煤灰等量替代水泥，既降低混凝土产生的水化绝对热，又节约水泥421t，该项节约材料费用7.8万余元；⑵超高墩外翻内爬模板的设计和应用，该翻模施工与同类型滑模施工相比较，滑模施工每墩液压系统滑轨需要Φ48mm普通钢管（壁厚3.5mm）64根，每延米3.81kg，以9#墩为例，墩高138m，共计用钢管33650kg，共计11.8万元，全桥四个主墩共计节约钢管材料费34.6万元；每箱节约滑模施工中额定起重量为1.5t液压单作用千斤顶28台，每主墩4箱，全桥4个主墩共计节约448台千斤顶，共计节约22.4万元；另以每循环拆模和装模的工作量统计，滑模需要人工40人，而该翻模需要人工20人，以9#墩为例，共计浇注混凝土（施工节段数）23次，则9#墩每箱节约人工460个；一个主墩共计4箱，全桥四个主墩共计节约人工5440个，节约人工费27.2万元；全桥四个主墩共计节约费用84.2万元；此外，大大提高了施工效率，节约了墩身的施工时间，正常情况下，采用该翻模施工法9#墩只需3个月的时间即可完工，若采用滑模施工则施工时间延长一个月，为整个上部结构的施工争取了时间；⑶主墩施工中，主筋连接采用镦直螺纹连接套筒施工技术，取代传统的焊接施工工艺，既保证了施工质量，又节约了费用，提高了施工效率。各主墩节约费用如下：表1主墩经济效益分析墩号墩高（m）主筋根数（根）接头个数（个）直螺纹连接工艺普通焊接工艺对比节约费用材料费（万元）人工费（万元）材料费（万元）人工费（万元）材料费（万元）人工费（万元）780828/45685.726.53.80.81.88130624/360147.63.69.47.21.83.69138624/360158.23.8107.51.83.71058736/45663.91.64.73.60.82.0合计25.41130.622.15.211.1全桥各主墩节约人工费、材料费共计16.3万元；⑷主桥墩身翻模模板改0#块侧模、挂篮侧模为提高模板使用效率，在主墩完成施工任务后，根据现场的实际施工情况，将主桥墩身侧模模板拼装成0#段的侧模模板，施工时，合理安排0#块两端外侧模板的长度，浇筑完成0#段后，在0#段上拼装完成挂篮，将该段侧模前移就位，改为挂篮的侧模使用。主桥墩身翻模模板改0#块侧模、挂篮侧模既提高了施工的效率，节省了模板的二次吊装，也提高了模板的使用率，节约模板240t，共计节约费用84万元；⑸边跨不平衡悬臂浇筑、缩短边跨现浇段综合施工技术在原设计边跨现浇段施工难度较大的基础上，采用了边跨不平衡悬臂浇筑、改变合拢顺序，缩短边跨现浇段的综合施工工艺，与采用原设计方案时所用的落地支架方案相比较如下：①采用落地支架方案，全桥4个边跨现浇段：支架材料采用万能杆件150t，租金180元/t·月，施工周期为8个月，费用计21.6万元；基础处理：1.2m孔径桩基共计12根，每根长25m，共计费用64.5万元；承台四个，每个承台尺寸为2m×2m×8m，共计费用为6.4万元；边跨现浇段侧模采用钢模板，按与变更后的方案相比较增加的投入，四个边现浇段的侧模共计80t，共计费用28万元,底模共计增加117m2，内模共计增加207.72m2，共计4.9万元；6#墩每边跨现浇段的支架搭设时间为3个月，拆除时间为2个月，11#墩每边跨现浇段的支架搭设时间为2个月，拆除时间为1.5个月，每处每天需人工20人，则人工费用为51万元，上述各项共计费用176.4万元。②变更后的托架方案：托架材料采用钢材，共计使用23.6t，计费用9.0万元。托架施工时间只需1个月。则该两种方案相比较后共计节约费用167.4万元。综上所述，共计节约费用359.7万元，取得了较好的经济效益。4.2社会效益分析⑴浇筑的大体积承台混凝土未见有裂缝，采用粉煤灰代替水泥的使用，在节约水泥的同时，又解决了热电厂废除的粉煤灰，保护了环境，取得了较好的社会效益；⑵使用直螺纹连接套筒施工技术，施工效率大幅提高，以9#墩为例，节约施工时间22.5天，为快速、优质、高效进行桥墩的施工提供了技术保障；⑶外翻内爬模与以往其他高墩所使用的模板相比较，对内壁直坡的空心墩采用外翻内爬式，外模从底节往上依次翻升；内模与内井架组装成一整体，从而实现内模与内井架以塔吊为动力整体同步提升。一个循环浇注混凝土6m，正常3天一个循环，每墩日进尺可达2m，做到快速流水作业,施工效率明显提高，从工艺上实现了整个墩身零施工缝。采用外翻内爬模板施工，其最大的优点在于模板安装好后,只与下层已固节的墩身模板接触,施工荷载对其不发生影响,有效的提高了立模精度,这对控制138m高墩墩身混凝土质量以及墩身的垂直偏位起到了关键性的作用，从根本上保证了墩身的表观及内部质量，社会效益显著；⑷主墩翻模改0#段侧模及挂篮侧模的施工方案，既节约施工中模板的投入，又解决了模板的二次吊装问题，全桥共计节约施工时间10天，提高了塔吊的使用效率；⑸采用边跨不平衡悬浇和墩顶托架无配重浇筑的施工技术，解决了长大、高边墩、湿陷性黄土地基的边跨现浇段的施工难题，保证了施工质量，提高了施工效率，节约施工时间5个月，施工效果显著。应用该施工方法解决了黄延高速公路两座连续刚构的长大、高边墩在复杂地质地形条件下边跨现浇段的施工难题，为取消在落地支架上进行边跨现浇段和边跨合拢段的施工方式作出了有益的探索，取得了很好的社会效益。⑹作为黄延高速公路上规模最大、长度最长、施工难度最大的一座特大型桥梁，施工中做到了百米高墩高空作业无伤亡事故，施工质量优良，葫芦河特大桥的建成具有重要的意义。黄延高速公路起点位于中华民族的发源地黄帝陵，终点是中国革命圣地延安，它的建成通车，由西安去往延安的行车里程将缩短40km,行车时间将比沿210国道缩短约1个半小时。对于完善国家高速公路网，推动陕西经济社会的发展，加快革命老区迈向小康的步伐具有重要作用。⑺依托葫芦河特大桥的工程实践，对薄壁空心高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥进行了深入的研究。葫芦河特大桥的成功实践，将对大跨径桥梁的发展及整个西北黄土沟壑地区选择合理的桥型有现实意义，促进高等级公路在西北地区乃至整个中西部地区的发展有重要意义。5结语以葫芦河特大桥为依托的“超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥综合施工技术”科技发展项目，针对该项目墩高、跨大，地质地形特殊的特点，大力开展科技攻关，研究开发了多项成果，为同类高墩大跨连续刚构桥梁施工积累了宝贵的经验，总结出了一整套具有较高推广应用价值的高速公路超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构施工技术，取得了安全、优质、高效的施工效果。施工中所采用的研究手段先进，思路大胆新颖，方法正确，结构安全可靠，线型优美，效果明显，取得了大量的试验与成果。⑴大体积承台混凝土一次性浇筑完成，表面无裂纹；证明优化的大体积承台混凝土施工配合比及施工中采用的分层厚度、入模温度、测温点及冷却水管的布置是有效的。⑵百米双薄壁空心柔性高墩结合施工现场实际，创造性地采用外翻内爬模板，施工质量优良，工效高，经济安全可靠。⑶通过对百米双薄壁空心柔性高墩及超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构的日照温差效应进行的观测和研究表明，由于混凝土本身的热物理特性（导热系数小），这种较差的导热性能，在太阳辐射和大气温度的升高过程中必然导致其内部温度变化的明显滞后，形成非线性分布的温度状态。并且，这种滞后性在混凝土箱形空心墩的高度方向与横向及在混凝土箱形主梁的纵向温度差异性不明显。而在墩壁板厚度方向及在梁高及腹板厚度方向表现显著，混凝土箱形空心墩及混凝土箱形梁内外壁的内外壁温度差最大值出现的时间并不一定发生在酷热的夏天，冬季也同样可能发生，并且有明显的区域性差异。在晚9点至早8点的时间段内，内外温差均衡，日照温差效应影响很小，其余时间段内温差较大，日照温差作用明显，墩顶位移及悬臂梁端位移较大，墩壁受较大的温差拉应力，梁部也出现较大的应力，结构在此时易开裂；日照温差效应研究为高墩垂直度施工控制、墩柱防裂施工控制及主梁悬臂线型施工控制提出了指导性的意见。⑷线型控制施工中，采用了以最小二乘法为基础的参数识别与修正的误差分析和状态预测方法，经过几次修正后，使施工控制逐渐进入自适应状态，保证了施工的线型控制。参数修正过程中，敏感性分析发现，混凝土的弹模和容重、预应力束张拉力对于主梁的挠度影响较大，说明实际施工控制中采用的结构计算及参数识别与修正方法是合理的，具有实用性。⑸在主梁左幅悬灌已施工至10-13#节段时，为解决高边墩长大边跨现浇段在复杂地质地形条件下的施工难题，提出了边跨不平衡悬浇和墩顶托架无配重浇筑的施工技术。并对主梁悬灌的线型控制进行了成功的调整，在无类似施工经验的前提下，138m高墩90m+3×160m+90m预应力混凝土连续刚构在悬臂施工已经实施后优化施工方案，实现了高精度的合拢。为线型控制在连续刚构已经实施的前提下进行的调整作出了有益的、探索性的成功尝试，为今后同类的施工提供了宝贵的经验，具有重要的参考价值。⑹采用边跨不平衡悬浇和墩顶托架无配重浇筑施工技术，为取消在落地支架上进行边跨现浇段和边跨合拢段的施工方式作出了有益的探索，具有很好的借鉴和推广应用的价值。随着交通事业的发展，线路指标不断提高，中西部地区特有的地势、地貌决定了必将修建大量的高墩大跨连续刚构桥梁。葫芦河特大桥的工程实践表明，研究开发的“超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥梁综合施工技术”取得成功，有力地指导了工程实践，保证了工程质量。初步探索出了超高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构施工技术及施工组织管理模式，为今后同类桥梁的设计与施工积累了大量的经验。施工中做到了百米高墩高空作业无伤亡事故。该技术成果所产生的综合效益是巨大的，推广应用的前景十分广阔。