高原峡谷区大跨连续刚构桥合拢段施工关键技术研究

前言

该项目是连接滇西北与藏区的重要交通纽带，其主跨（ 8 3 m+ 1 5 0 m+ 8 3 m ）连续刚构大桥横跨金沙江河谷，桥面距谷底高差达1 8 0 m ，海拔。桥址区属典型高原峡谷地貌，昼夜温差可达2 0 % ，年均风速 4 . 5 m / s ，瞬时风速最高达 10 级。作为桥梁施工的关键环节，合拢段施工质量直接决定成桥后的结构受力性能与使用寿命，开展针对性技术研究对保障工程安全、推动高原桥梁建设技术进步具有重要工程价值。

一、工程概况与环境特征

（一）桥梁结构设计

大桥主桥为三跨预应力混凝土连续刚构，全长 3 1 6 m ，箱梁采用单箱单室截面，根部梁高 9 . 0 m ，跨中梁高 3 . 5 m ，梁高按 1.8 次抛物线渐变，腹板厚度从 8 0 c m （根部）减至 4 5 c m （跨中）。主墩为双肢薄壁空心墩，丽江岸墩高 5 8 m ，香格里拉岸墩高 6 2 m ，基础采用 Φ 2 . 2 m 钻孔灌注桩群桩基础。桥面宽度 2 4 . 5 m ，设计时速 8 0 k m / h ，荷载等级为公路 - Ⅰ 级。

（二）高原峡谷环境特性

气候特征：年平均气温 1 2 % ，极端高温 3 2 % 、低温 - 8 % ，昼夜温差≥15℃天数占全年 6 0 % ；河谷狭管效应显著，瞬时最大风速达 2 4 . 5 m / s （9级风），对结构稳定性影响突出。

二、合拢段施工关键技术创新

（一）高原气候适应性力学分析

1、温度与风荷载耦合效应

利用 Midas Civil 建立全桥有限元模型，模拟显示：日间太阳辐射导致箱梁顶板与底板温差达 1 2 % ，悬臂端因温度梯度上挠；夜间温度骤降时，混凝土收缩引发的拉应力可达 1.5MPa，接近 C55 混凝土抗拉强度设计值的 6 0 % 。9 级风作用下，悬臂端横向振幅达 1 5 m m ，可能导致合拢段定位偏差超限，同时对临时锁定装置产生额外剪切力，威胁结构临时稳定性。

2、体系转换优化设计

结合高原昼夜温差规律，采用 “边跨低温锁定 + 中跨动态合拢” 施工顺序：边跨合拢选择凌晨 5:00—7:00 低温时段（温度，风速 ⩽ 3 级），利用临时支架快速锁定，减少温度变形对结构初始应力的影响；中跨合拢时施加 600kN 顶推力（较常规设计增加 20 % ），抵消强风引起的横向位移，确保合拢段在 “零应力” 状态下完成体系转换。

（二）边跨合拢段施工工艺

1、陡坡轻量化支架技术

针对 65° 陡坡地形，研发 “锚杆框架 + 贝雷梁” 组合支架：基础采用Φ 32 自进式锚杆（长度 6 m ，间距 1 . 2 m× 1 . 2 m ），深入稳定基岩形成整体受力框架，减少土石方开挖 70 % ，最大限度保护原生植被；支架主梁采用贝雷梁（间距 9 0 c m ），次梁为 I12 工字钢，上铺 5 c m 厚木板，总重量较传统型钢支架减轻 45 % ，可拆卸周转适应山区运输。预压试验采用砂袋分级加载至 1.2 倍设计荷载，消除非弹性变形 8 m m ，保留 2 m m 弹性预拱度，确保支架刚度满足施工精度要求。

2、高原抗裂混凝土施工

优化混凝土配合比：采用 P.O 42.5R 早强水泥，掺加 2 0 % 硅灰提高密实度， 8 % 聚丙烯纤维抑制早期收缩，坍落度控制在 1 6 0 ± 2 0 m m 。施工中控制骨料遮阳降温、拌合水加冰，入模温度稳定在 1 0-1 4 % ；养护采用 “土工布覆盖 + 养护剂喷涂 + 薄膜密封” 三层工艺，周期延长至 21 天，有效应对高原干燥气候下的水分流失与紫外线辐射。

（三）中跨合拢段关键技术

1、抗风型临时锁定装置

研发 “钢支撑 + 斜拉索” 组合锁定体系：钢支撑采用 Q355B 矩形钢管（截面），长度根据实时监测的悬臂端间距动态调整（精度 ± 1 m m ），两端与箱梁预埋件通过高强螺栓连接；两侧各设置 4 组Φ 15.2 钢绞线（张拉应力 1300MPa），与钢支撑形成三角形稳定结构，经风洞试验验证可抵御 10 级强风荷载。锁定前持续监测温度与风速，当温差 ⩽ 2 % 、风速 ⩽ 3 级时，30 分钟内完成装置安装，确保结构在稳定环境下实现刚性连接。

2、动态温控合拢工艺

建立 “气象预报 + 实时监测” 双控机制：提前 3 天筛选温度、风速 ⩽ 3 级的合拢窗口，遇强风预警时对悬臂端临时锚固并覆盖保温罩；在合拢段混凝土内埋设振弦式温度传感器（间距 5m），浇筑过程中每 30 分钟采集数据，温差超 18℃时启动循环液氮降温系统，将温差控制在 15℃以内。采用 C55 微膨胀混凝土（膨胀剂掺量 8 % ），分层浇筑厚度⩽ 3 0 c m ，振捣避开预应力管道，确保密实度与收缩补偿效果。