大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)

汪金磊

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京市101300）

0 引言

預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋是在連續(xù)梁橋、T型剛構(gòu)橋的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有施工簡單、結(jié)構(gòu)可靠、受力性能良好等諸多優(yōu)勢，順應(yīng)了我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的發(fā)展需要。基于此，加強(qiáng)大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)的相關(guān)研究分析，對于促進(jìn)我國橋梁事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋優(yōu)越性分析

站在結(jié)構(gòu)體系的角度上來看，預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋可以歸為連續(xù)梁橋的一種，而連續(xù)梁橋?qū)儆谑且环N古老橋梁型式，具有結(jié)構(gòu)剛度好、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡單等諸多優(yōu)勢。早期受限于施工工法，在20世紀(jì)60年代以前的連續(xù)梁跨徑均未能大于100m。隨著懸澆、懸拼施工技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了T型剛構(gòu)，20世紀(jì) 60年代，聯(lián)邦德國本道夫橋的修建已經(jīng)展現(xiàn)了T型剛構(gòu)與連續(xù)梁體系結(jié)合的趨勢，連續(xù)剛構(gòu)橋梁逐步發(fā)展、成熟[1]。

連續(xù)剛構(gòu)橋集成了T形剛架、連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。T形剛架厚墩變薄形成柔性墩。主梁為連續(xù)梁，墩梁為固結(jié)梁。上述三種橋梁的優(yōu)缺點(diǎn)情況具體見表1所列。

目前，我國在建的主跨100m～250m的橋梁基本都是采用的連續(xù)剛構(gòu)體系。隨著高強(qiáng)混凝土、鋼材，以及大噸位張拉錨固體系的發(fā)展，為預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用提供了支撐，不斷增強(qiáng)其大跨、高墩能力；同時，更加省料、省工、省時。由此，受到了各大施工單位的廣泛青睞[2]。

表1 三種橋梁體系的優(yōu)缺點(diǎn)一覽表

2 大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)

懸臂施工法是我國大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)中的主要施工技術(shù)。其以橋墩為中心、朝著兩岸進(jìn)行逐節(jié)懸臂接長施工，分有兩種工藝方法。

2.1 懸臂澆筑施工技術(shù)

懸臂澆筑主要是以移動式掛籃為施工機(jī)械，在墩頂兩側(cè)對稱、逐段地開展混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等工作。完成一個梁段施工后，繼續(xù)移動掛籃展開下一節(jié)段的施工，直至跨中合攏。各梁段懸臂澆筑施工流程如下：安裝底模→安裝底板、腹板鋼筋→安裝側(cè)模、頂模、腹板內(nèi)預(yù)留管道→安裝頂板內(nèi)鋼筋、預(yù)留管道→澆筑混凝土→拆模→清理預(yù)留管道→穿束與張拉→管道壓漿。

懸臂澆筑施工要點(diǎn)如下：（1）在墩頂處利用預(yù)埋構(gòu)件設(shè)置臨時支架，搭建好0#塊施工平臺；（2）按規(guī)范開展掛籃制作、拼裝等工作，保證懸臂澆筑作業(yè)的順利實(shí)施；（3）邊跨合攏施工時，主要是在支架上澆筑邊跨現(xiàn)澆段，同時利用掛籃澆筑至邊跨合攏段的前一節(jié)段，上述工序均完成后進(jìn)行邊跨合攏；（4）在確保混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，方可開展預(yù)應(yīng)力張拉施工，做好實(shí)時監(jiān)測工作，保證施工作業(yè)符合要求。

2.2 懸臂拼裝施工技術(shù)

懸臂拼裝施工的基本工序如下：梁段預(yù)制成型→位移、存放→梁段運(yùn)輸→梁段拼裝→體系轉(zhuǎn)換→合攏段施工。與懸臂現(xiàn)澆相比，懸臂拼裝施工的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在施工方便、速度快、氣化后條件影響小、制節(jié)段質(zhì)量易控制等方面。但是，其也存在不足之處，如對起重、運(yùn)輸設(shè)備要求高、對節(jié)段尺寸精度要求高等等。

懸臂拼裝施工要點(diǎn)如下：（1）由于需要使用吊機(jī)吊裝梁體，故而對地形有一定要求；（2）預(yù)制各節(jié)段主梁，必須做到尺寸精確、預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道定位準(zhǔn)確，從而保證后續(xù)施工的順利開展；（3）在拼裝施工時，做到吊裝定位精確，按規(guī)范開展環(huán)氧膠粘貼、穿束張拉等工作，保證橋梁整體質(zhì)量滿足要求[3]。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

某項(xiàng)目為國道G104五河淮河特大橋及其接線工程，全長38.413km，五河淮河特大橋工程起、訖點(diǎn)樁號為K22+322～K24+252，橋梁寬32m，分左右幅，跨徑布置為：（16×30）m+（35+60+35）m+（4×40）m+（100+170+100）m+（9×40）m+（35+60+35）m+（10×30）m=1930m（不含橋臺），兩側(cè)橋臺長各3.5m。其中，跨淮河主橋?yàn)椋?00+170+100）m連續(xù)剛構(gòu)橋方案；跨淮北大堤及香浮規(guī)劃大堤為（35+60+35）m懸臂變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋；堤內(nèi)、外引橋分別為40m、30m先簡支后連續(xù)組合T梁。

3.2 大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工

3.2.1 施工方案

某標(biāo)段重難點(diǎn)為淮河特大橋主橋施工。其跨越通航河道淮河，為不影響航道的正常通航，決定采用連續(xù)箱梁懸灌施工方案：先施工0#和1#梁段，根據(jù)具體情況選擇支架展開作業(yè)；在完成澆筑的0#、1#梁段頂面拼裝掛籃，利用掛籃展開懸臂澆筑；邊跨直線段利用支架進(jìn)行現(xiàn)澆；合攏時，先合攏邊跨、后合攏中跨合攏段，合攏前兩端需做好均衡壓重工作。在整個橋梁工程作業(yè)中，全面做好施工控制工作，及時反饋懸灌梁標(biāo)高、線形等。

3.2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

該項(xiàng)目淮河特大橋主橋（大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋）采用掛籃懸臂澆筑施工方法，下面介紹具體技術(shù)要點(diǎn)。

3.2.2.1 墩頂現(xiàn)澆段施工

完成橋墩施工后在墩旁支架上現(xiàn)澆0#塊、1#塊，0#梁段施工采用兩次灌注完成的方法，分界面放在底板以上4～5m的位置，其它梁段采用一次灌注混凝土成型的施工方法。

3.2.2.2 懸灌梁段施工

懸灌梁段施工流程如下：安裝掛籃→掛籃預(yù)壓、中線調(diào)整→安裝底、腹板鋼筋→安裝底、腹板波紋管與豎向預(yù)應(yīng)力→安裝內(nèi)模就位→安裝頂板鋼筋、縱向波紋管→澆筑梁體混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆端模→拆內(nèi)模、松外模→縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉→孔道壓漿→前移掛籃→張拉已灌注梁端的豎向預(yù)應(yīng)力。

該項(xiàng)目采用輕型特制菱形掛籃，各個構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場后，通過吊車在已澆筑完成的0#、1#梁段頂面進(jìn)行拼裝，做好預(yù)壓工作，切實(shí)將非彈性變形消除掉。

在前一梁段施工完畢后，掛籃前移至下一梁段位置，并進(jìn)行中線、高程測量、定位，調(diào)整標(biāo)高，經(jīng)過檢查無誤后全面錨固；完成梁段模板、普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋安裝后，均要做好檢查工作，確保其位置精確，與規(guī)范要求相符；每節(jié)梁段混凝土一次澆筑成型，在澆筑時嚴(yán)格遵循“由端部至根部”的順序，根部的混凝土必須與前段混凝土實(shí)現(xiàn)良好連接，在整個澆筑過程中實(shí)時調(diào)整撓度，防止混凝土出現(xiàn)裂縫；采用智能張拉方式，要求“左右對稱、兩端同時”，做好實(shí)時檢查、記錄[4]。

3.2.2.3 邊跨現(xiàn)澆段施工

該項(xiàng)工程邊跨直線段在支架上進(jìn)行澆筑。支架搭設(shè)時，一側(cè)設(shè)在承臺上，另一側(cè)則是通過打入鋼管樁的方式形成樁基礎(chǔ)，其后搭設(shè)支架構(gòu)成支墩，在支墩的頂面設(shè)置鋼梁，由此構(gòu)成支架面。支架拼裝完畢，需按直線段梁體自重的120%～130%荷載進(jìn)行預(yù)壓，切實(shí)消除非彈性變形，并檢驗(yàn)支架的強(qiáng)度、承載力，以及彈性變形等。邊跨現(xiàn)澆段底模和外側(cè)模采用大塊定型鋼模，內(nèi)模采用鋼模，由起重機(jī)起吊模板施工直線段。

3.2.2.4 合攏段施工與結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換

在合攏段施工時，采取“邊跨先合攏、中跨后合攏”的施工方法。邊跨合攏后，墩梁錨固被釋放，結(jié)構(gòu)從雙懸臂轉(zhuǎn)變?yōu)閱螒冶邸D1為合攏施工示意圖。

圖1 合攏施工示意圖

圖2為懸灌梁中跨合攏施工示意圖。邊跨合攏施工流程如下：懸臂端加平衡重、安裝吊籃→安裝合攏段鋼支撐、張拉臨時束→立模、安裝鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道→澆注混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉→拆除掛籃、邊跨現(xiàn)澆支架；中跨合攏施工流程如下：安裝吊架、模板（掛籃的底籃與模板系統(tǒng)）→設(shè)平衡重→安裝鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道→合攏鎖定→解除墩頂臨時固結(jié)，切斷臨時支座錨固鋼筋，完成體系轉(zhuǎn)換→澆注混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉→拆除模板、吊架[5]。

圖2 懸灌梁中跨合攏施工示意圖

3.2.3 施工線形控制

在大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工時，為了保證橋梁線形、受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求相符，必須做好懸臂施工控制，具體包括以下措施：

（1）實(shí)時監(jiān)控線形相關(guān)參數(shù)，包括掛籃變形值、施工臨時荷載、箱梁混凝土容重和彈性模量、預(yù)應(yīng)力損失、混凝土收縮與徐變、溫度。

（2）精確計(jì)算施工預(yù)拱度，采取專業(yè)施工控制程序，根據(jù)現(xiàn)場各施工參數(shù)測定值，計(jì)算施工預(yù)拱度。

（3）懸臂箱梁施工撓度控制：以計(jì)算得到的預(yù)拱度、設(shè)計(jì)標(biāo)高為依據(jù)，嚴(yán)格控制懸灌梁段立模標(biāo)高；在各梁段施工中，做好不同工況下的懸臂撓度變化觀測（4種工況：澆注前、澆筑后、張拉前、張拉后），并繪制出撓度曲線，為撓度控制、調(diào)整提供參考；合攏施工前，合龍段兩側(cè)2～3個節(jié)段立模時開展聯(lián)測，確保合攏精度滿足要求。

（4）高程監(jiān)測：采用S1精密水準(zhǔn)儀開展高程測量，檢測各個梁段施工撓度、是否出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。

（5）中線控制：完成0#段施工后，以全站儀將箱梁中心點(diǎn)放在0#段上，并對兩墩0#段放置的箱梁中心點(diǎn)展開聯(lián)測，做好中線控制。

4 結(jié)語

綜上所述，在我國橋梁工程建設(shè)中，連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用十分廣泛，其也在逐漸朝著高墩身、大跨度方向發(fā)展。懸臂施工法是大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工的主要技術(shù)手段，在實(shí)際項(xiàng)目中，施工單位必須科學(xué)地組織施工，嚴(yán)格按照施工規(guī)范與設(shè)計(jì)要求等展開每一道工序作業(yè)，做好施工控制工作，切實(shí)保證橋梁順利合攏，整體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求相符，為橋梁后期的安全運(yùn)營奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]朱衛(wèi)衛(wèi).大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁懸臂澆筑施工節(jié)段早期不同養(yǎng)生方法研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2012.

[4]蘭英.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工仿真分析[D].成都：西南石油大學(xué)，2009.

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