现阶段的混凝土材质的斜拉桥建设方面，因为跨越河道或既有线路等跨越距离长的桥梁的需求日益增长，同时由于现代桥梁制造的材料、工艺的不断提升与改善，使桥梁的长度不断增加。但目前就超长桩基，大跨预应力的情况而言，存在着不少目前的建造者容易忽略的问题，比如，如何增加混凝土斜拉桥在施工过程中的稳定性，如何加强超长桩基的建设和大跨预应力的计算等问题。本文将就此方面的问题展开探讨和分析。
【关键词】：超长桩基；大跨度；预应力；混凝土斜拉桥；稳定性研究
【前言】：
随着祖国的经济的高速发展以及现代桥梁的制造材料、材料的不断完善，有不少地区的桥梁建设任务已经不仅是简单的过河架桥了，而是需要针对不同的地形、地质的条件，采用或创新不同的工法。就像是前几年完工的青藏铁路，克服了冻土，地形的落差，以及诸多主客观的限制性条件而建成。更如刚刚落成的港珠澳大桥，都是在反复探讨与计算的基础上做成的壮举，克服了艰难的技术难关，做到了连接香港、珠海、澳门这三地的目标，顺利的自主完成了桥隧工程。
1、超长桩基桥梁的设计施工
1.1、预应力的基本概念
预应力混凝土是为了解决混凝土抗压但不抗拉的特点，防止混凝土的结构受拉区过早出现裂缝从而影响桥梁结构的耐久性能，在构件承受的负荷以前，预先给混凝土一个预加压力，即在混凝土结构的受拉区内放入预应力的钢筋（钢绞线），并在两头采用千斤顶对预应力的钢筋进行张拉，张拉完成以后预应力筋锚固定在梁两端的锚头之上，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生的拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的受拉区的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就是预应力混凝土。
1.2、桥梁桩基的基本分类
桩基础有许多不同的类型，它们可以从不同的方面按照不同的方法进行分类。如根据承台与地面相对位置的不同，分为低承台与高承台桩基。当桩承台底面位于地面以下时，称为低承台桩基；当桩承台底面高出地面以上时，称为高承台桩基。在房屋建筑中最常用的都是低承台桩基，而高承台桩基常用于港口、码头、海洋工程及桥梁工程中。《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）从以下几个方面对桩进行分类。
a．按承载性状分类
(1)摩擦型桩：
1)摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承担，桩端阻力小到可忽略不计。
2)端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。
(2)端承型桩：
1)端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载全部由桩端阻力承担，桩侧阻力小到可忽略不计。
2)摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载大部分由桩端阻力承受。
由于摩擦桩和端承桩在支承力、荷载传递等方面都有较大的差异，通常摩擦桩的沉降大于端承桩，会导致墩台产生不均匀沉降，因此，在同一桩基础中，不应同时采用摩擦桩和端承桩。
b．按成桩方法分类
(1)非挤土桩：在成桩过程中将相当于桩身体积的土挖出来，因而桩周和桩底土有应力松弛现象，常见的非挤土桩有挖孔桩、钻孔桩等。
(2)部分挤土桩：成桩过程中，挤土作用轻微，桩周土的工程性质变化不大，常见的桩型有预钻孔打入式预制桩、打入式敞口钢管桩等。
(3)挤土桩：在成桩过程中，桩周土被挤开，使土的工程性质与天然状态相比有较大变化，常见的挤土桩有打入或压入的预制混凝土桩、封底钢管桩、混凝土管桩和沉管式灌注桩。
c．按桩径大小分类
(1)小桩：d≤250 mm
(2)中等直径桩：250 mm<d<800 mm；
(3)大直径桩：d≥800mm。
1.3相关施工注意事项
1.3.1施工准备
a.技术准备 掌握场地的工程地质和水文地质资料，仔细审核钻孔桩基础的设计图纸和各项技术要求，编写施工详细的施工技术、安全交底，使每个作业人员能够掌握正确的施工工序和施工方法，保证钻孔桩作业的顺利进行。用测量仪器测得基桩轴线及桩位中心点。在不受钻孔灌注桩施工影响的位置设置基桩轴线和桩位中心点控制点，所有定位点必须加以妥善保护。
b.施工平台 施工时，拟采用草袋围堰，填土筑岛，整平夯实后作为施工平台。施工期间最高水位可能高达0.5m～0.7m，围堰标高不得低于这个标准，同时确保施工尺寸达到自身强度与稳定性的要求。取砂类粘土或粘性土作为筑堰材料，填出水位后进行夯实，填土应按自上而下的顺序逐渐合拢。迎水流冲刷的一侧边坡是1：1.2～1：1.3、背水一侧坡度不超过1：2。
2、斜拉桥施工办法
2.1、主梁施工
斜拉桥主梁施工常用方法
（一）——支架法
斜拉桥主梁施工方法与梁式桥基本相同，大体上可以分为顶推法、平转法、支架法和悬臂法等四种形式。支架法和悬臂法是目前斜拉桥主梁施工的主要方法。前者适用于城市立交或净高较低的岸跨主梁施工；后者适用净高较高或河流上的大跨径斜拉桥主梁的施工。
[支架法]：主要有在支架上现浇、在临时支墩间设托架或劲性骨架现浇、在临时支墩上架设预制梁段等几种施工方法。其优点是施工最简单方便，能确保结构满足设计线型，但仅适用于桥下净空低、搭设支架不影响桥下交通的情况。我国永和桥（主跨260m）是在临时支墩上拼装主梁的（见下图）。
支架法的施工步骤为：
（1）在永久性桥墩和临时墩上架设主梁；
（2）从已完成主梁的桥面撒谎能够安装塔柱；
（3）安装拉索；
（4）拆除临时墩，使荷载传至缆索体系。
永和桥图
（二）——悬臂浇筑法
悬臂法施工图
悬臂法一般是在支架上修建边跨，然后中跨采用悬臂施工的单悬臂法，也可以是对称平衡施工的自由悬臂法。悬臂施工法一般分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法。
[悬臂浇筑法]：是从塔柱两侧用挂蓝对称逐段就地浇筑混凝土。我国大部分混凝土斜拉桥主梁都是采用悬臂浇筑法施工的。斜拉桥主梁的悬臂施工与连续梁和连续刚构桥类似，不同的是如果能利用斜拉索，可以采用更轻型的挂蓝施工。下图为（主跨426.7m）的悬臂浇筑和挂蓝施工照片。 随着我国交通基础设施建筑的高速发展，斜拉桥以其优美的造型，较大的跨越能力，良好的结构受力性能，抗震能力强及施工方法成熟等特点，在高等级公路和城市道路跨越江河的桥梁建设中占据了重要地位，得到了广泛应用。
悬臂法施工流程
3、混凝土桥梁的稳定性检测
检验新建桥梁承载力是否符合设计要求，为桥梁竣工验收提供基础资料,或者检验在役旧桥承载力是否满足目标荷载要求，为在役桥梁维修、养护和加固决策提供依据，均需要对桥梁进行荷载试验。截至目前，桥梁荷载试验是唯一一种能够准确评定桥梁承载力的方法。
依据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J02-01—2015），静力荷载试验测试参数包括应变、变位、裂缝、倾角和索（杆），其中应变和变位是主要测试内容。应变测试用传感器包括引伸计、电阻应变片、振弦式应变计或光纤光栅式应变计等，以电阻应变片的应用最为广泛。变位测试仪器主要包括机械式变位测试设备（千分表、百分表、连通管和挠度计）及电测设备（电测变形计、水准仪、经纬仪、全站仪、测距仪和机电百分表）等，以机电百分表和水准仪最为常用。
应变片虽然尺寸小、灵敏度高，但其安装工序繁琐、工作效率低、测试结果受环境影响很大，数据稳定性差，特别对于加载历程较长的大桥荷载试验，其测试数值漂移较大，给后期数据分析和判断带来困难。用于挠度测试的百分表则需要搭设安装支架，临时设施需要耗费大量人力物力，且无法在水上桥梁、通航（车）桥梁和高墩大跨桥梁应用。
水准仪等测量仪器只能在桥面两侧进行变形测试，无法反映横向多片主梁挠度分布状况。因此，急需研发新型应变及变形测量设备，改进和解决目前荷载试验中存在的不足。本文在传统应变和变形测试方法的基础上，提出了新型应变和变形测量方法，对相关设备的研发提出了一些想法，希望可以有效推动了我国桥梁荷载试验测试技术的进步。
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论文作者:刘广硕
论文发表刊物:《城镇建设》2019年21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：斜拉桥论文; 悬臂论文; 荷载论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 桩基论文; 预应力论文; 《城镇建设》2019年21期论文;