淺談體外預應力拆裝梁膺架在現澆梁施工中的應用

吳彬彬

摘要：通過比選確定捷爾得薩依大橋現澆箱梁采用體外預應力拆裝梁膺架法施工，并詳細敘述了施工工藝。

關鍵詞：體外預應力 拆裝梁膺架 現澆箱梁 施工 應用

1 概述

現澆連續箱梁因具有梁體結構高度低、跨度適應性好、適用小曲線半徑、外形美觀等特點，近年來被各等級公路、城市道路橋梁設計施工所廣泛采用。本文以捷爾得薩依大橋現澆連續箱梁施工為背景展開論述，結合實際現場條件，從現澆支架的選取、拆裝梁支架結構設計、支架搭設、支架使用、支架拆除等方面簡述了體外預應力拆裝梁膺架法施工現澆箱梁的施工工藝。

2 工程概況

G045線賽里木湖至果子溝高速公路位于國道主干線連云港-霍爾果斯公路新疆維吾爾自治區伊犁哈薩克自治州境內。起點位于賽里木湖三臺岔口穿越西天山到達果子溝口。捷爾得薩依大橋位于果子溝頂部連接賽里木湖隧道與捷爾得薩依隧道跨越捷爾得薩依溝谷。橋梁結構形式為現澆預應力砼連續箱梁橋，其中ZK575+584.5大橋14跨（2×4×40m+3×40m+3×37m），長度551m，半徑480米曲線橋，YK575+585大橋12跨（3×4×40m），長度480m，半徑485m曲線橋，本橋最大墩高52.9m。梁高2.2m、頂寬11.75m、底寬5.5m，橋面最大橫坡為5%，最大縱坡為2.95%。曲線半徑小、橋梁高度大、橋梁跨徑大、橋跨地形復雜、氣候惡劣等增加了現澆箱梁施工難度。

橋梁結構示意圖如圖1。

3 施工方案選定

設計文件中要求采用移動模架法施工現澆箱梁，但目前國內移動模架一般應用于直線或大半徑橋梁現澆（目前采用移動模架法施工的現澆箱梁最小半徑記錄為600米）。由于本橋曲線半徑小（480m）同時受拼裝場地限制，移動模架在本橋無法使用。經多種方案比選，采用體外預應力拆裝梁膺架法施工現澆箱梁。（見表1）

4 拆裝梁簡介

鐵路搶修拆裝式桁梁（簡稱拆裝梁）鐵路上用于橋梁戰備時橋修或防洪搶修的一種臨時性可拆可裝的上承式桁梁，通用圖集《專橋0153》1992年由鐵專院設計。基本桁式為帶立桿的華倫桁式，桁高2.5m，節間2m，主桁中心距2m，跨度可按2m一進及按0.72m變換畸零跨度，主要桿件由槽鋼、板材、角鋼組成，弦桿由兩個槽形零件組成工字形截面，主桁間設有上下平聯及橫向聯結系。拆裝梁具有現場組拼方便、跨度適應性大、強度大等特點。

本方案采用的拆裝梁主要桿件均為A3鋼，桿件連接方式為螺栓和栓釘兩種方法。工地連接用的精制螺栓和栓釘采用5號鋼。組拼使用的零件共有42種，其中主要桿件有13種。為了降低梁的高度、增加結構穩定性，采用上承魚腹式拼裝。魚腹式拆裝梁如圖2：

5 體外預應力拆裝梁膺架結構設計

5.1 設計思路簡述

采用翼板式托架將兩組拆裝梁支撐于墩側的臨時支撐位置，在梁體上部鋪設橫向分配梁，然后拼裝模板和支架現澆連續箱梁。支架結構包括支撐體系和支架體系。

總體支架布置圖如下圖3、圖4：

5.2 支撐體系結構

支撐體系由牛腿下方穿梁、翼板式牛腿、托架上橫梁組成。如圖5。

一套翼板式托架由兩個下橫擔、四個位于墩兩側的牛腿、八根牛腿拉桿和一組拆裝式橫梁組成。為了在橋墩上能安裝和拆卸，橋墩應預留10個孔洞。下面2孔放置下橫擔使用，下橫擔如圖采用加強型40C槽鋼構成箱型結構，孔洞上方在下橫擔安裝就位后用高標號砂漿塞緊，以滿足下橫擔的承載需要；上8孔供穿入上拉桿使用，上拉桿采用φ32精軋螺紋鋼。牛腿由側翼和芯板組成，芯板采用一塊3cm厚鋼板。橋墩同側的2片翼板牛腿間還需用剪刀撐、水平撐加以固定。

為了使膺架桁梁的布置與箱梁寬度匹配和落架方便，托架上布置橫梁和砂箱。雙橫向桁架由拆裝梁拼成單桁，通過套管螺栓連接雙橫向桁架，以增大寬度，砂箱在使用前需進行預壓。

5.3 支架體系結構

支架體系由魚腹式拆裝梁、體外預應力體系、橫向分配梁、砂箱組成。

兩片拆裝梁支架通過八個砂箱支座安放于支撐體系的橫梁上，砂箱起到調節拆裝梁高度及落梁的作用。

拆裝梁上方60cm間距布置12m長的I16工字鋼分配梁，直接在工字鋼分配梁上布置箱梁澆注模板支架。

拆裝梁膺架由兩片桁架加橫聯組成，兩道膺架分別布設在墩側現澆箱梁腹板對應下方位置上，上弦桿間加橫楞。由于單孔箱梁的混凝土數量大，拆裝梁自身的剛度不足，需要進行加勁處理。通過方案比選采用如下圖施加體外預應力的辦法增加拆裝梁的剛度。

加勁后組合式拆裝梁桁架如圖6：

采用圖示7、8、9#為預應力索，通過C、D點下方的支桿對拆裝梁體施加向上的預應力。

在實際施工中采用4根φ32精扎螺紋鋼作為一束預應力索對拆裝梁施加預應力，施工中僅需要采用穿心千斤頂對圖2中7、9兩索對稱張拉（單根精扎螺紋鋼單根施加138.25KN），張拉采用一次張拉到設計值后持荷2min完成，即可達到預應力施加效果，無需張拉8#索。

6 施工工藝

采用體外預應力拆裝梁膺架法施工現澆箱梁主要工藝流程為準備工作→拆裝梁拼裝→拆裝梁支架提升就位→箱梁現澆施工→支架拆除（落梁）→循環至下一孔跨。

6.1 施工準備

施工準備階段首先應在下部結構施工過程中預留、預埋相關膺架結構安裝的必要孔洞及構件。同時需要完成墩頂吊裝設備的安裝調試；完成拆裝梁支架拼裝相關準備工作。

6.2 拆裝梁組拼

在橋位下方利用起重設備吊裝桿件拼裝拆裝梁，拼裝完成后利用滑道通過平縱移將拆裝梁移至橋下起吊位置。

6.3 拆裝梁膺架安裝

6.3.1 利用安裝于墩頂的吊裝設備完成支撐體系的安裝。endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側腹板正下方進行控制，對于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預應力體系安裝

采用卷揚機牽引提升安裝預應力支架及預應力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對圖5-4中7、9兩索對稱張拉完成。

現場安裝完成后照片如圖8。

④支架預壓

支架在使用前需對支架按照荷載組合重量級分布進行預壓，以達到消除非彈性變形和控制彈性變形預留量的目的，實際施工中預壓可采用堆碼砂袋方法進行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進入箱梁施工階段，施工時注意調整底模高程，按照預壓數據設置箱梁預拱度。考慮施工方便箱梁側模需采用可縱向橋跨滑動的組合鋼模板。模板安裝完成后進入常規箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進行支架拆除作業（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過上扁擔梁及箱梁通過下扁擔梁連接在拆裝梁上，通過上扁擔千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環膺架現澆施工流程結束。

7 結束語

捷爾得薩依大橋項目成功地采用無支墩、體外預應力拆裝梁膺架施工現澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強度高的特點，解決了小半徑的連續箱梁施工中無法使用移動模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過施加體外預應力增強支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]許威.連續剛構橋體外預應力加固關鍵技術研究[D].重慶交通大學，2013.

[2]張云龍.體外預應力鋼-混凝土組合梁結構行為的試驗研究[D].吉林大學，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預應力混凝土梁撓度試驗研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側腹板正下方進行控制，對于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預應力體系安裝

采用卷揚機牽引提升安裝預應力支架及預應力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對圖5-4中7、9兩索對稱張拉完成。

現場安裝完成后照片如圖8。

④支架預壓

支架在使用前需對支架按照荷載組合重量級分布進行預壓，以達到消除非彈性變形和控制彈性變形預留量的目的，實際施工中預壓可采用堆碼砂袋方法進行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進入箱梁施工階段，施工時注意調整底模高程，按照預壓數據設置箱梁預拱度。考慮施工方便箱梁側模需采用可縱向橋跨滑動的組合鋼模板。模板安裝完成后進入常規箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進行支架拆除作業（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過上扁擔梁及箱梁通過下扁擔梁連接在拆裝梁上，通過上扁擔千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環膺架現澆施工流程結束。

7 結束語

捷爾得薩依大橋項目成功地采用無支墩、體外預應力拆裝梁膺架施工現澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強度高的特點，解決了小半徑的連續箱梁施工中無法使用移動模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過施加體外預應力增強支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]許威.連續剛構橋體外預應力加固關鍵技術研究[D].重慶交通大學，2013.

[2]張云龍.體外預應力鋼-混凝土組合梁結構行為的試驗研究[D].吉林大學，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預應力混凝土梁撓度試驗研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側腹板正下方進行控制，對于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預應力體系安裝

采用卷揚機牽引提升安裝預應力支架及預應力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對圖5-4中7、9兩索對稱張拉完成。

現場安裝完成后照片如圖8。

④支架預壓

支架在使用前需對支架按照荷載組合重量級分布進行預壓，以達到消除非彈性變形和控制彈性變形預留量的目的，實際施工中預壓可采用堆碼砂袋方法進行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進入箱梁施工階段，施工時注意調整底模高程，按照預壓數據設置箱梁預拱度。考慮施工方便箱梁側模需采用可縱向橋跨滑動的組合鋼模板。模板安裝完成后進入常規箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進行支架拆除作業（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過上扁擔梁及箱梁通過下扁擔梁連接在拆裝梁上，通過上扁擔千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環膺架現澆施工流程結束。

7 結束語

捷爾得薩依大橋項目成功地采用無支墩、體外預應力拆裝梁膺架施工現澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強度高的特點，解決了小半徑的連續箱梁施工中無法使用移動模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過施加體外預應力增強支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]許威.連續剛構橋體外預應力加固關鍵技術研究[D].重慶交通大學，2013.

[2]張云龍.體外預應力鋼-混凝土組合梁結構行為的試驗研究[D].吉林大學，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預應力混凝土梁撓度試驗研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint