40m預應力混凝土槽型梁運輸、架設(shè)施工技術(shù)＊

吳順建

(中建二十三局第四工程有限公司，四川成都610000)

40m預應力混凝土槽型梁運輸、架設(shè)施工技術(shù)＊

吳順建

(中建二十三局第四工程有限公司，四川成都610000)

40m預應力混凝土槽型梁具有結(jié)構(gòu)復雜，架設(shè)施工難度大，技術(shù)要求高，吊裝重量達130t，投入大型設(shè)備多的特點，結(jié)合江西省吉安陽明大橋的施工實踐，介紹了40m預應力混凝土槽型梁從空心板上運輸通過即從小梁上運輸大梁的技術(shù)要點，以及40m預應力混凝土槽型梁架設(shè)等施工技術(shù)和施工要點。

40m槽型梁;空心板上運輸;架設(shè);施工技術(shù)

一、工程概況

(一)基本情況

江西省吉安陽明大橋跨越贛江，全長1744．9m，橋面寬23m，采用城市Ⅱ級主干道標準，橋涵設(shè)計荷載為城－A級，最大縱坡2%，第40－50跨空心板橋處于半徑為1000m的平曲線范圍內(nèi)。主橋為36+138+188+138+36中承式鋼管混凝土系桿拱橋，東引橋采用兩聯(lián)40m預應力連續(xù)槽型梁和5聯(lián)20m預應力連續(xù)空心板，橋梁跨徑布置為4×40+5×40+5×20+6×20+6×20+5×20+5×20，東引橋全長903．25m，其中槽型梁段360m，空心板段540m，槽型梁與主橋、空心板相接，空心板與槽型梁及橋臺相接、，橋梁預制場布置在橋臺以東引道路基上，橋梁架設(shè)須由東向西推進，27跨空心板架設(shè)完成后，槽型梁架設(shè)時須從已架設(shè)的空心板上運輸通過，即從小梁上運大梁，空心板承載能力小，重達130t的槽型梁安全從空心板上運輸通過成了亟待解決和研究的課題。

(二)梁型特點

40m預應力混凝土槽型梁體積龐大，梁體結(jié)構(gòu)復雜，單片梁自重達130t，預制槽型梁梁高2m，梁頂寬2．2m(邊梁頂寬2．7m)，箱底寬1．2m，兩側(cè)翼緣板寬度30㎝，單跨設(shè)3道橫隔板，橫向共設(shè)7片槽型梁。20m預應力混凝土空心板體積小，梁高1．0m，梁頂寬1．45m，梁底寬1．5m，自重為30t，橫向共設(shè)15片。預制梁混凝土標號為C50，槽型梁采用后張法施工，空心板采用先張法施工。

(三)施工流程

施工準備——架橋機組裝——軌道鋪設(shè)——吊梁——運梁——喂梁——支座安放——落梁到位。

二、槽型梁從空心板上運輸通過

根據(jù)施工現(xiàn)場地形條件，選擇將橋梁預制場和存梁場布置在橋臺以東引道路基上，橋梁在預制臺座和存梁臺放置方向均按線路縱向擺放，以免橋梁在吊裝運輸時換向。陽明大橋東引橋線路全長903．25m，共計9聯(lián)36跨，東橋臺至23#墩共計布置27跨空心板，空心板段線路長度為540m，其中第40～50跨空心板橋處于半徑為1000m的平曲線范圍內(nèi)，長度達200m。23#墩～14#墩段布置9跨槽型梁，共計63片，其中18#～14#墩在贛江水以內(nèi)，江水面與河岸高差達5m。要將體積龐大的槽型梁安全的運至架設(shè)現(xiàn)場，橋梁運輸線路和方式的確定是關(guān)鍵，如從橋的一側(cè)修筑軌道線，工程量大，施工成本高達100余萬元，且處于江水中的部分要修筑運輸線路不現(xiàn)實;如在橋兩側(cè)設(shè)置大型龍門吊軌道線，使用龍門吊運輸架設(shè)槽型梁，線路只能達到19#墩的江岸邊，18#～14#墩在贛江水以內(nèi)的4跨梁不能一次運輸?shù)轿唬以摲桨副仨氁獌膳_起重量在65t以上的大型龍門吊來架梁，修筑龍門吊軌道線的成本也很大，也不能重復利用;如將空心板段橋面鋪裝混凝土澆筑后再架設(shè)槽型梁，固然能使槽型梁安全的運輸通過，但將使整個工程工期延長近4個月，不能滿足工程總體目標要求。

因此橋梁架設(shè)必須由東向西推進，先將27跨空心板架設(shè)完成，然后槽型梁運輸從已架設(shè)好的空心板上運輸通過，即從小梁上運輸大梁。但空心板承載能力小，怎樣來承受住130t重的槽型梁?采用此方案槽型梁通過次數(shù)達63次，會不會對空心板橋結(jié)構(gòu)造成破壞而發(fā)生危險?是需要解決的關(guān)鍵性問題。

為保證安全，在空心板預制生產(chǎn)過程中隨機抽取3片梁做靜載試驗，再隨機抽取1片梁做破壞性試驗，以檢驗梁體預制質(zhì)量是否符合設(shè)計要求，同時獲得空心板承載能力的參數(shù)，用于與計算槽型梁在空心板上通過時最不利位置彎矩、擾度等數(shù)據(jù)對比參考。空心板靜載試驗參數(shù)如表1。

靜載試驗前及試驗過程中，對試驗梁進行觀察，未發(fā)現(xiàn)肉眼能觀察到的裂紋。在對空心板做破壞試驗結(jié)果顯示，試驗荷載加大到靜載試驗荷載的2．8倍時試驗梁跨中截面梁底出現(xiàn)肉眼能觀察到的裂紋。

表1 試驗荷載作用下試驗梁跨中截面梁底混凝土應力和擾度

槽型梁運輸采用與架橋機配套專用的運梁臺車進行運輸，根據(jù)空心板設(shè)計承載能力、槽型梁自重及運梁臺車的軌道間距和輪距情況，著重考慮槽型梁運輸過程中已架設(shè)的空心板受力情況和空心板承載能力，隨架橋機配置的運梁臺車軌距為2．4m，由前后兩個臺車共同工作，每個臺車4個輪，每側(cè)兩個，前后兩個輪輪距為1．2m。為保證槽型梁從空心板上運輸通過時，空心板結(jié)構(gòu)受力安全不破壞，必須計算出在空心板上通過時軌道下每塊空心板內(nèi)力及最不利位置，選定采用四片空心板梁承力且在每個空心板跨中加固的方式，即為四片空心板梁承受力的形式，軌道距離為2．4m，將軌道壓在中間兩片梁上，鋼軌(選用50鋼軌鋪設(shè)運梁軌道)中線距梁外邊緣為30㎝(軌道布置示意圖)，鋼軌下設(shè)枕木，枕木必須沿鉸縫壓在兩片梁上，這樣每根鋼軌都壓在兩片梁上面，臺車每端就有四片梁承受荷載，荷載比較均勻的分散，每片梁承受的荷載相對較小，不至于讓某一片梁承受過大的荷載。同時為了保證荷載均勻分散，在枕木鋪設(shè)前應在線路上鋪墊碎石或粗砂30～50㎝厚，使應力進行有效分散;同時枕木間距嚴格控制在50㎝，每根枕木長度應大于1．25m，縱向間隔3m設(shè)一根聯(lián)系兩根軌道的長枕木，長度為3．5m，鋼軌與枕木之間設(shè)置鋼墊板，并用道釘釘牢，保證軌道穩(wěn)固和軌距在運梁過程中發(fā)生變化。計算時還要考慮到運梁時作用在空心板上的臺車、鋼軌、枕木、道碴、工作人員及其他工具等荷載，因槽型梁為40m跨，空心板為20m跨，槽型梁作用在臺車每端的重量為65t，一端4個車輪，則每個車輪分配荷載16．25t，因每條鋼軌壓在兩片梁上，每個車輪承受的荷載再次分配，每片梁承受的荷載為8．125t，考慮臺車、鋼軌、枕木、道碴、工作人員及其他工具等荷載，運梁過程中每個車輪在截面上的荷載按9t計算，取空心板邊跨并近似按簡支梁計算，計算簡圖見圖1。

圖1 內(nèi)力計算簡圖

經(jīng)過計算和作彎矩、剪力影響線，處于跨中處彎矩最大為Mmax=796．50kN·M，大于靜載試驗跨中彎矩值，小于破壞試驗跨中彎矩值;剪力最大處為靠近支座位置Qmax=174.30kN。根據(jù)計算數(shù)據(jù)與靜載試驗及破壞性試驗比對顯示，要使槽型梁安全的從空心板上通過還存在一定的風險，必須繼續(xù)采取有效措施，加大安全系數(shù)。因計算是按簡支狀態(tài)考慮，為改變空心板結(jié)構(gòu)受力情況，使荷載能夠有效的分散傳遞，在運輸槽型梁前將空心板鉸縫和墩頂濕接縫混凝土進行澆筑，使空心板橫向有一定的整體性，受力情況下能夠傳遞分散，墩頂濕接縫混凝土澆筑后，將空心板由簡支狀態(tài)變?yōu)檫B續(xù)狀態(tài)，經(jīng)計算形成連續(xù)后墩頂出現(xiàn)的負彎矩較小不會造成破壞。但必須要注意的是，在工期緊張時，鉸縫和墩頂濕接縫混凝土澆筑后，一定要保證抗壓強度達到80%以上時才能從空心板上運輸槽型梁。

同時考慮空心板跨中截面受力比較薄弱，也最為不利，以及每片梁的個體差異，為保證運梁安全，使空心板跨中受力荷載有效的均勻分散，在每跨空心板中部鋼軌下每間隔1．5m布置4根長4．5m的16#工字鋼，16#工字鋼與枕木基本同高，工字鋼下面用道碴和木板進行調(diào)平。每根鋼軌端頭應接平，鋼軌連接螺栓要加強，且鋼軌連接處必須加墊枕木。鋼軌應調(diào)直調(diào)順，以免臺車運行出現(xiàn)不利沖擊。因橋架機自重達120t，本橋橋墩為雙柱式墩，蓋梁跨度大，為保證安全，架橋機在靠近墩柱頂部位置，因此在接近槽型梁架設(shè)取的25～23跨段軌道由蓋梁跨中位置逐步拐向柱頂，當軌道斜向跨越空心板時，軌道下枕木要適當加長加密，間隔1．0m設(shè)置一根長2．5m的枕木，彎道設(shè)置要順暢，使該段區(qū)域下的空心板得到更好的保護，防止發(fā)生空心板出現(xiàn)破壞。

運梁前要對龍門吊、運輸臺車、架橋機等設(shè)備進行檢查維護，保證運行狀態(tài)良好，操作、指揮人員能配合協(xié)調(diào)一致。槽型梁在存梁區(qū)通過兩臺起重量大于65t的大型龍門吊裝上運梁臺車(按支承點位置要求)，梁體裝車時必須平衡放正，使車輛承重對程均勻，梁底與臺車之間及梁體兩側(cè)放置軟木板，以免梁體受損。在臺車上安裝斜支撐架支撐在梁體兩側(cè)，防止傾倒。運梁時臺車速度要保持勻速運轉(zhuǎn)，行走速度嚴格控制在5m/min，臺車必須由專人操作及保養(yǎng)，隨臺車應配置止輪器。運梁過程中必須隨時有專人隨車觀察，如發(fā)現(xiàn)異常情況應及時停車處理。無異常情況嚴禁在途中隨意停車逗留。

運梁時注意觀察空心板橋面和梁底及鉸縫情況，在橋上架設(shè)水準儀，觀測槽型梁從空心板上通過時荷載作用下的擾度值，觀測位置為從梁端起5m、10m(跨中)、15m，軌道兩側(cè)同時測量，測量結(jié)果為:

現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與靜載試驗規(guī)范容許值比對，各截面實測擾度值均控制在規(guī)范容許值范圍內(nèi)，空心板跨中梁底、鉸縫、墩頂濕接縫混凝土均未出現(xiàn)肉眼能觀測到的裂紋。實踐證明，該方案在實際運用中各項技術(shù)指標均滿足設(shè)計和規(guī)范要求，效果較為理想，方案提出后經(jīng)設(shè)計院專家復核計算論證后認為可行，同時得到業(yè)主、監(jiān)理單位權(quán)威人士認可，安全、經(jīng)濟、合理、高效的解決了從小梁上運輸通過大梁的難題，保證了總體工期目標的實現(xiàn)，節(jié)約百余萬元的成本投入。

三、槽型梁架設(shè)施工

(一)梁體架設(shè)

架設(shè)槽型梁使用DJ40/130單導梁步履式架橋機進行作業(yè)，架橋機在現(xiàn)場組裝完成后，應仔細檢查電器線路、卷揚起重系統(tǒng)等重要部位運行情況，并進行試運行。上橋后要按照事先確定好的位置停放，根據(jù)槽型梁自身結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計規(guī)定架橋機在提梁的情況下，應保證架橋機支點承在槽型梁腹板附近位置，任何情況下架橋機支點不得行走到邊板箱體中心線以外位置。因該工程在橋墩蓋梁設(shè)計時未考慮架橋機的荷載，施工時應充分考慮蓋梁承受荷載的能力，因此經(jīng)對蓋梁進行受力分析計算后，決定將架橋機擺放在墩柱附近的2#和3#梁上面，并固定不橫向移動，使架橋機縱向中心線與墩柱中心線間距為1．75m，運梁軌道線距梁體腹板內(nèi)側(cè)19㎝，距槽型梁體中心線45㎝，每跨都在這個位置完成架橋機運梁和喂梁工作，當梁片處于架橋機喂梁工況時，架橋機1#吊梁行車將梁片前部吊起，1#吊梁行車前行，梁片后部吊點位置到達2#行車起吊位置時，2#吊梁行車將梁片尾部吊起，將梁片姿態(tài)調(diào)整到與架橋機導梁平行，1、2#行車同步將梁片吊運至落梁位置，并調(diào)整好縱橫向高度，兩行車同步將梁體落在槽鋼上。落梁前在墊石之間用經(jīng)過加固處理的25#槽鋼反扣在蓋梁上(為增加槽鋼的剛度在槽型空間內(nèi)放置12#槽鋼并焊接)，槽鋼高度調(diào)整到與墊石面保持一致，各墊石頂面用1㎜厚的白鐵皮滿鋪，然后將四氟滑板置于鋪設(shè)好的軌道上，四氟滑板上放置移梁鋼板，將梁片落于移梁鋼板上，同時在蓋梁端部擋塊上設(shè)置一牽引點，牽引點用鋼絲繩圍捆于經(jīng)過保護的擋塊上，牽引采用10t手拉倒鏈連接移梁鋼板，帶動梁片橫移到位，因支座墊石高度只有15～22㎝，千斤頂高度大于墊石高度，無法落梁到位，因此在梁片橫移到位后，每端用自制的落梁架配合兩臺50t千斤頂將梁頂起，將滑軌和滑板取出，在墊石兩側(cè)靠近千斤頂位置放置兩個自制的小型灌砂式落梁器，然后將千斤頂回油降低高度，使灌砂式落梁器替代千斤頂，灌砂式落梁器與落梁架配合支撐住梁體，此時在墊石上安放橡膠支座，確定梁體梁體支承線、支座中心線與墊石上放好樣的支座中線一致后，取出千斤頂。根據(jù)指揮員的口令，梁體兩端的四個灌砂式落梁器同時打開放砂門，隨著干燥的砂慢慢流出，梁體也緩緩降低高度就位于支座上。

使用倒鏈移梁時必須保證梁體兩端同時用力，梁體兩端行走要同步，倒鏈拉動的速度和用力要均勻，以防一端移動過快過猛而發(fā)生危險。落梁前調(diào)整梁體位置，使梁體支承線對準支座中心線，同時架梁時應微調(diào)槽型梁順橋向的位置，保證靠伸縮縫側(cè)所有梁端均在一條直線上，且縫寬滿足設(shè)計要求，以方便伸縮縫安裝。使用此方法后架梁順序為⑦－①－②－③－④－⑤－⑥。

梁體架設(shè)后及時連接中橫梁鋼筋及橋面板鋼筋，并澆筑中橫梁混凝土。該工程橋墩蓋梁為預應力結(jié)構(gòu)，每片蓋梁設(shè)8束預應力筋(鋼絞線)，按照設(shè)計蓋梁施工時只張拉其中3束，主梁架設(shè)后再張拉剩余5束。主梁架設(shè)后蓋梁已經(jīng)承受很大荷載，為保證架梁過程中蓋梁受力安全，兩側(cè)主梁架設(shè)完成后應及時一次張拉剩余鋼束(5束)，并在張拉后10～14h進行管道壓漿，增加蓋梁的承載能力。

(二)架梁施工應注意的事項和要求

(1)槽型梁架設(shè)前應先檢查支座墊石頂面標高及平整度。用水準儀檢查墊石頂面中心位置標高誤差大于1mm，不符合要求的應進行處理并用砂漿抹平。

(2)施工采用兜底吊，但吊點位置距梁端應控制在30～50cm范圍內(nèi)。

(3)架橋機在提梁的情況下，應保證架橋機支點承在槽型梁腹板附近位置。任何情況下架橋機支點不得行走到邊梁箱體中心線以外位置。

(4)在運梁、落梁過程中應保證槽型梁的縱橫坡，使其與設(shè)計的縱橫坡基本一致，然后慢慢落梁，使支承部位盡可能落在支座上。不得使梁的一點或兩點先過早落在支座上，然后調(diào)整板的縱橫坡的落梁方法，以免支座受到預加的水平推力，出現(xiàn)傾斜失穩(wěn)或破壞。運梁和落梁后應在梁體兩側(cè)加設(shè)斜支撐。

(5)架梁時應微調(diào)槽型梁順橋向的位置，保證靠伸縮縫側(cè)所有梁端均在一條直線上，且縫寬滿足設(shè)計要求，以方便伸縮縫安裝。

(6)安裝好支座，逐孔安裝主梁，置于支座上成為簡支狀態(tài)，及時連接中橫梁鋼筋及橋面板鋼筋，澆筑中橫梁，必須在混凝土強度達到80%以上才能架設(shè)下一跨梁體。

(7)橫梁鋼筋在焊接前，不得在其上運梁或通過架橋機。

四、結(jié)語

40m預應力混凝土槽型梁具有結(jié)構(gòu)復雜，40m槽型梁從空心板上運輸通過即從小梁上運輸大梁及架設(shè)施工技術(shù)難度大，技術(shù)要求高，吊裝重量大，投入大型設(shè)備多的特點，精確計算復核梁體運輸、架設(shè)等情況下結(jié)構(gòu)受力情況，施工過程控制嚴格，科學組織和管理，保證工程施工取得安全、高效、合理、經(jīng)濟的整體效果。

［1］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041－2000)［S］．北京:人民交通出版社．

［2］黃棠，王效通．結(jié)構(gòu)設(shè)計原理［M］．北京:中國鐵道出版社．

［3］王偉，張金生．結(jié)構(gòu)力學［M］．武漢:武漢大學出版社．

［4］黃繩武．橋梁施工及組織管理［M］．北京:人民交通出版社．

2011－08－09

吳順建(1974－)，男，四川廣漢人，工程師。