預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋合攏段施工過程分析

崔行航

（聊城市公路管理局，山東聊城 252000）

1 工程概況

大橋主橋長度為205 m+460 m+205 m雙塔雙索面矮塔斜拉橋，全長870 m。主梁為單箱四室截面，索塔塔柱整體為H形鋼筋混凝土空心結(jié)構(gòu)。全橋設(shè)3個合攏段，中跨合攏段1個，邊跨合攏段2個（見圖1）；邊跨合攏段長2.0 m，混凝土840.5 m3，中跨合攏段長2 m，混凝土470.7 m3。承臺下設(shè)置19根直徑3 m的鉆孔樁，樁間距6 m，其中，10#墩樁長34.5 m，11#墩樁長44.5 m。

圖1 主橋孔跨布置圖

2 施工方案總述

本項目中箱梁合攏段施工是整個箱梁施工重點部位，箱梁合攏即體系轉(zhuǎn)換是控制全橋受力狀況和線型的關(guān)鍵工序，因此箱梁的合攏順序、合攏溫度都必須嚴(yán)格控制，合攏段混凝土應(yīng)在一日溫度最低時段（宜為溫差變化較小的時間段）在盡可能短的時間內(nèi)澆注完成，設(shè)計合攏溫度應(yīng)控制在18℃～20℃之間，并要求及時進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生，在混凝土達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度后及時張拉預(yù)應(yīng)力，減少或避免合攏段混凝土產(chǎn)生溫度、收縮等破壞性裂縫。

斜拉橋全橋箱梁合攏順序為：全橋箱梁的合攏由邊至中進(jìn)行，即先施工兩邊跨合攏段，再施工中跨合攏段。合攏段采用吊架施工，利用掛籃底平臺布置吊架。掛籃施工，有利于保證施工的連續(xù)性，通過合理的施工控制使得懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝士梁橋的各階段的內(nèi)力與變形能達(dá)到預(yù)計值，并且最終能符合相關(guān)的設(shè)計要求，施工精度要求高，且經(jīng)濟(jì)節(jié)約。邊跨直線段的支架地基要處理得當(dāng)、嚴(yán)格夯實，不能將支架支在新堆的土層上，以防在合攏施工過程中邊跨直線段沉降過大，導(dǎo)致線形出現(xiàn)大的偏差，建議地基夯實后再在其上面澆筑一層厚度10 cm以上的混凝土。每個邊跨直線段的支架均應(yīng)預(yù)壓，預(yù)壓時間要到位，以盡可能減小直線段澆筑后會發(fā)生的地基土層塑性變形。邊跨直線段的支架與模板剛度均應(yīng)足夠大，以保證直線段表面平整，不出現(xiàn)凹凸不平的情況。

2.1 鋼筋的綁扎、預(yù)埋件的安裝和混凝土施工

（1）鋼筋分兩次綁扎，第一次安放底板、腹板、豎向及縱向預(yù)應(yīng)力管道定位筋，第二次搭設(shè)腳手架、工作平臺和頂腹板內(nèi)模板，安裝腹板、頂板及翼板鋼筋，同時安放縱、橫向及水平預(yù)應(yīng)力鋼筋和管道。

（2）預(yù)埋件分結(jié)構(gòu)預(yù)埋件、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控預(yù)埋件和施工用預(yù)埋件。其中結(jié)構(gòu)預(yù)埋件和應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控預(yù)埋件根據(jù)設(shè)計圖紙和監(jiān)控單位提供的位置進(jìn)行安設(shè)，包括預(yù)應(yīng)力張拉的墊板、錨具、通氣孔、應(yīng)力、應(yīng)變預(yù)埋件等。

（3）合攏段混凝土施工同掛籃懸臂施工一樣，采用輸送泵輸送，配比及原材料同懸臂澆注。

2.2 中跨吊架

中跨合攏段與邊跨合攏段同樣的采用相同形式的吊架施工。中跨合攏段兩端平衡配重的設(shè)置施工以彎矩平衡為原則，配重重量以中跨合攏段混凝土重量/2=40.05 t,見圖2。

圖2 掛籃澆筑邊跨合龍段布置圖

為避開中跨主梁31號塊件施工時兩中跨掛籃前端相抵觸的情況及按目前施工進(jìn)度考慮，建議在西岸中跨31號塊件施工完成后先合攏西岸邊跨合攏段，后移西岸中跨掛籃。這樣可避開掛籃前端抵觸的情況，同時保證主梁在懸臂工況下的安全。為滿足掛籃前端吊桿布置的合理性，拆除前吊桿鉸盒，在前吊點兩側(cè)分別設(shè)置一組精軋螺紋鋼，貫穿前下橫梁，錨固于前下橫梁底端，在合攏段埋預(yù)埋孔，待掛籃底平臺拆除后用同標(biāo)號混凝土澆筑預(yù)留孔洞。

2.3 合龍段混凝土澆注

根據(jù)相關(guān)資料與同類施工經(jīng)驗，本項目重點考慮季節(jié)性溫差和橋體內(nèi)溫度殘余影響。結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度變形，由于混泥土剛施工時強(qiáng)度不夠，變形應(yīng)力主要會作用在鋼鉸線上。根據(jù)橋梁施工規(guī)范中相關(guān)經(jīng)驗公式可以得出鋼筋的應(yīng)變?yōu)椋害舋=4ρL2f 2/εg，而溫度引起的實際應(yīng)變?yōu)椋鶕?jù)施工經(jīng)驗分析，則可把公式化為此時就能計算出，溫度變化對混凝土橋梁產(chǎn)生的實際變形為，這樣就跟科學(xué)的對施工控制進(jìn)行指導(dǎo)。

在箱梁體內(nèi)加剛性支撐(即勁性骨架)的方法以及降溫、早強(qiáng)的施工措施是非常必要的。全橋預(yù)應(yīng)力束安裝。鋼支撐安裝前，懸拼段前端受溫度影響，將在各個方向反復(fù)發(fā)生位移，特別是在豎平面的上、下方向。此時合攏部分不能穿體外預(yù)應(yīng)力筋，但可以穿好所有體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束。先穿合攏施工需要初張拉的T1、B1、B9預(yù)應(yīng)力束（共10束）。預(yù)應(yīng)力束穿好后張拉端將千斤頂安裝好。預(yù)應(yīng)力束下料長度應(yīng)考慮懸拼段前端大位移的影響。預(yù)應(yīng)力束（筋）初張拉。焊連鋼支撐時，穿好體外預(yù)應(yīng)力筋 T5、T6、B12、B13。鋼支撐焊連結(jié)束后，立即按上下游對稱原則張拉預(yù)應(yīng)力束（筋）。所有需張拉預(yù)應(yīng)力束（筋）必須在氣溫有較大變化前張拉完畢。預(yù)應(yīng)力筋（束）張拉完成后，再焊接豎直方向斜向鋼支撐，使合攏兩端完全鎖定。合攏段混凝土澆注選擇在夜間溫度變化值較小 (溫度控制在18℃～20℃左右)時進(jìn)行，并保證混凝土在溫差變化較小的時間段內(nèi)完成凝固，混凝土的初凝時間根據(jù)拌合站的拌合能力來確定，須控制在合攏段澆注完成后混凝土才初凝，以確保混凝土凝結(jié)過程中處于升溫受壓狀態(tài)不出現(xiàn)不利的壓應(yīng)力。混凝土的施工順序按先底板，后腹板，再頂板的順序進(jìn)行，混凝土入模坍落度控制在16～18 cm。為防止溫度變化影響產(chǎn)生裂紋，在頂板覆蓋麻袋養(yǎng)護(hù)，其余部位用淋水或噴水方法養(yǎng)護(hù)。混凝土強(qiáng)度和齡期均達(dá)到設(shè)計和規(guī)范的要求后，進(jìn)行張拉、灌漿、錨固中跨合攏束。按照設(shè)計要求的編號順序張拉預(yù)應(yīng)力束，并灌漿。

2.4 結(jié)果分析

加壓20 t對索塔偏位及應(yīng)力的影響見表1。加壓對主梁線形影響見圖3。

表1 加壓20 t對索塔偏位及應(yīng)力的影響（單位：MPa,cm)

圖3 加壓對主梁線形影響圖

通過計算可知，加20 t壓重調(diào)整1.8 cm的合攏高差對索塔應(yīng)力的影響也只有0.06 MPa左右,并且將使得27#索塔向河中多偏0.48 cm,使得28#索塔向河側(cè)少偏移0.37 cm。經(jīng)分析可知，由于27#墩跨中梁端施加臨時荷載，這將導(dǎo)致27#索塔向河側(cè)偏移，合攏后卸載將導(dǎo)致28#索塔向岸側(cè)偏移，根據(jù)圖3分析結(jié)果可知，該項目取得合攏效果較好。

4 結(jié)語

本文通過施工實際案例，分析了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中的影響因素，并從該角度出發(fā)，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論計算。同時在施工過程中切不可掉以輕心，應(yīng)切實加強(qiáng)施工單位的現(xiàn)場管理，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙和技術(shù)規(guī)范施工，不斷總結(jié)施工經(jīng)驗，合理的進(jìn)行施工控制，取得了良好的施工效果。

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