大橋箱梁制作施工研究

申志勝

（中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750）

近年來，我國交通運輸業快速發展，交通基礎設施建設更加完善，橋梁作為交通運輸的主要組成部分，其施工技術是否先進、完善對整個工程施工質量有重要影響。箱梁施工是橋梁工程的主要內容，對箱梁制作施工工藝進行研究，對提升施工精度和使用壽命有重要意義。箱梁內部多為空心狀、兩側上部為翼緣，外形和箱子比較類似，根據施工方式的不同，可分為兩種箱梁，一種是現澆箱梁，另一種是預制箱梁。由于橋梁施工的特殊性，決定了箱梁在施工中存在很大的危險性，為確保箱梁施工任務能安全順利的完成，就需要對制作施工技術進行全面了解和掌握，基于此，本文結合濮陽特大橋實際情況，對大橋箱梁制作施工做了如下研究。

1 工程概述

濮陽特大橋設計速度350 km/h，ZK活載,雙線、正線線間距為5.0 m。梁全長32.6 m/24.6 m，計算跨度31.5 m / 23.5 m。截面類型單箱單室簡支箱梁（跨度31.5 m與跨度23.5 m等高），跨度31.5 m與23.5 m截面中心梁高3.035 m，橫橋向支座中心間距4.5 m；梁端頂板、底板及腹板局部向內側加厚。

箱梁預制工程量大，預制箱梁總數453孔。專業集中，施工過程涵蓋鋼筋加工，鋼筋綁扎，模板安裝，混凝土澆筑、預應力張拉等，各專業之間銜接緊密。預制箱梁體積大，跨徑31.5 m梁體自重790.3 t、跨徑23.5 m梁體自重616.3 t，安全質量要求高。

在本工程箱梁制作施工中，頂板、平地板、斜向底板為正交異性板結構，頂板設置了雙向2%橫坡，厚度在16～20 mm之間，縱向設置了板肋及U形加勁肋。確保頂板頂緣齊平、低緣齊平，U形加勁肋的高度可按照頂板的厚度進行調整，調整范圍在296 mm～300 mm之間[1]。

橫隔板采用實腹式板搭接而成，由上下兩塊板通過融透的焊接方式進行對接，標準間距為3.75m和3.5 m。并在箱梁內部設置兩道縱向隔板間距為15.2 m。

2 大橋箱梁制作施工創新工藝設計和應用

根據本工程特點，提出多項工藝設計方案，除了對正交異性板箱梁制作工作進行改進完善之外，還設計了多項創新工藝，制作檢驗結果表明，效果良好。下面列舉幾項：

2.1 加大梁段間預留間隙設置尺寸

目前我國大橋箱梁制作施工中多采用長線法進行制作，但往往忽略了日照溫度對制作精度的影響，但該區域晝夜溫差比較大，溫差控制會造成梁段伸縮變拉過大，從而影響施工的精度。因此，在制造時將梁段間預留出30 mm的間隙。從梁段焊接結果檢測效果而言，存在由焊接引起熄弧電流不穩定造成焊縫缺陷的問題，基于此，進一步加大了預留間隙，增加到50 mm，但從焊縫RT檢測結果而言，焊縫質量不夠穩定，為解決這一問題，本工程在箱梁制作時對制作工藝進行了重新調整，預留間隙增加到120 mm，用專業引弧板進行引弧，具體情況如圖1所示。

圖1 間隙調整后效果圖

從圖1中可以看出，此種引弧板具有良好的連接線，可有效滿足施工需求，確保引弧的長度在75 mm左右，焊接引弧和熄弧都在專業位置完成，從而提升梁段的焊接質量。此外通過加大預留間隙，滿足梁段豎曲線設計需求，但并不會對橋線造成任何影響。預留間隙增加到120 mm后，不但有限解決了方法引板放置難度大的問題，而且可促使梁段連續匹配組裝一次預拱成橋，從而提升了橋段焊接質量[2]。

2.2 橫隔板對中焊接質量和焊接變形控制

本橋梁更隔板為實腹式結構，由上下兩塊橫隔板共同組成，在實際制作時，上接板和預制板一起焊接，在梁端組裝時，上接板和下接板通過融透的方法進行連接。但此種結構形式存在橫隔板受力偏心缺陷，通過全斷面橫隔板槽口來解決這一問題，但效果并不理性，容易受到人為因素的影響。因此，采用了搭接法來解決偏心缺陷和人為因素影響焊接質量的問題，但橫向焊接接縫對焊接的質量、斷面尺寸、變形控制等有很高的要求，很多預制廠難以達到質量要求，需要改變設計構造，具體做法為：

先進行橫隔板加勁肋焊接，待其完成焊接收縮變形以后，再進行橫隔板單元修平處理，然后采用等離子切割機對多余的橫隔板進行切割處理，確保橫隔板的尺寸、外形、間距達到設計標準。

嚴格控制接板畫線精度，通過單元組裝胎上的定位線模塊來確定接板的位置，避免發生人為失誤。

合理應用工藝導向板，導向板應用示意圖如圖2所示。

圖2 導向板結構示意圖

從圖2中可以看出，該導向板結構由三大部分共同組成，包括：頂板板塊、頂緊、落位碼、橫隔板。在橫隔板下接板上安裝工藝導向板，提升上下接班的對中精度。

合理調整焊接工藝，采用反面清根焊接法進行焊接，坡口示意圖如圖3所示。

圖3 反面清根焊接坡口示意圖

從圖3中可以看出，該工程焊接接口為V字型，左側開角55°，右側開角50°。先進行一側坡口焊接，然后在其背面做清根處理，并切出焊接坡口，再進行焊接，從而實現對稱焊接。此種焊接法可有效提升焊接的平面度，從而降低焊接變形，提升焊接質量[3]。

2.3 底模支撐端模、端模包側模、端模支撐內模

為提升本橋梁箱梁制作施工質量，在模板安裝時采用了底模支撐端模、端模包側模、端模支撐內模的總體布局形式。內模通過螺桿與梁內支架、底模連接，防止內模上浮。外模采用了無上拉桿受力結構，但為滿足梁體預留壓縮量的需求，箱梁上翼緣板為+6 mm，下翼緣板+14 mm。在制作過程中底模、內側模固定不動，外側?？蛇^根據實際情況進行合理調整，便于橋面寬度調整。橋面上設置提漿磨平機走行軌道；下翼緣“碗口”部位均應考慮脫模坡度，尤其支座板處；每套外模設計安全護欄。內模采用液壓整體收縮式內模，即脫模時要求內模整體地由一端從箱內抽拔而出，在內模拼裝臺座上準備后整體穿入安裝。模板安裝允許誤差指標如表1所示。

表1 模板安裝允許誤差指標

從表1中可以看出，橋梁箱梁在制作過程中，對模板安裝精度有較高的要求，需要全面控制才能提升施工質量。

2.4 采用智能張拉系統

智能張拉系統的型號：TYZ/60-Ⅶ/TK，由動力子系統、傳感器子系統、控制子系統、數據子系統、輔助子系統。選用張拉千斤頂為：300T穿心式千斤頂。為提升大模板利用率避免混凝土發生裂縫，預應力張拉分為三部，預張拉、初張拉和終張拉。1）混凝土強度達到33.5 MPa（由實驗室出報告單），即拆除端模、松開內模，進行預張拉。2）初張拉時在梁體混凝土強度達到設計強度等級的80%+3.5 MPa（即≥43.5 MPa）后進行，初張拉后梁體吊移出制梁臺位。3）在梁體混凝土強度到到53.5 MPa及彈性模量達到35.5 Gpa，且齡期不少于10天后進行終張拉。鋼絞線張拉伸長量計算公式為：

此公式中⊿L表示預應力筋的理論伸長值（mm）；P平表示預應力筋的平均張拉力(N)；L表示預應力筋張拉的長度（mm）Ap表示預應力筋的截面面積（mm2）；Ep表示預應力筋的彈性模量[4]（N/mm2）。

在預應力張拉施工前，要切實做好準備工作，比如：檢查夾片是否是完好無損，確認到達設計標準后才能進行張拉，并對張拉的各項數值進行精確記錄。

2.5 采用連續灌筑、一次成型

在混凝土灌筑時要嚴格遵循“先底板、再腹板最后頂板、由兩端向中間進行”的原則，兩側腹板混凝土高度保持一致?；炷劣?臺HBT8018C-5型輸送泵配合2臺18 m布料機進行澆筑，各備用1臺HBT8018C-型輸送泵、1臺18 m布料機，防止中途出現故障。泵送時泵管起始水平段長度不得小于15 m。

采用振動棒進行混凝土振搗，振動棒移動距離控制在40 cm下，每個點要振搗20～30 s，加強對倒角、交界面以及鋼筋密集部位特別是錨頭下和支座墊板處的振搗。為提升混凝土澆筑質量，在側模和底模上安裝了40臺附著式BPZ-150高頻振動器，振動迷失以后，開啟高頻振動器，避免脫模時破壞混凝土表面[5]。

在混凝土養護時，在梁體底部、側面、梁箱內部分別噴涂養護液，然后進行灑水養護，箱梁面養護時先攤鋪一層土工布，然后再用0.6 mm厚的塑料進行全面覆蓋，并壓實覆蓋物。派專人進行澆水養護，保證混凝土濕潤。灑水次數以混凝土表面濕潤狀態為度?；炷翞⑺B生時間不少于14 d。

3 結論

綜上所述，本文結合工程實例，研究了大橋箱梁制作施工，研究結果表明，大橋箱梁施工是一個比較復雜的過程，但由于箱梁在橋梁施工的應用愈發普遍，需要對制作施工工藝及技術進行不斷創新，才能確保施工質量。提升箱梁焊接質量和制作精度，根據橋梁工程特性，選擇與之相適的模板安裝計算、預應力施工技術、混凝土澆筑計算，是提升大橋箱梁制作施工質量的關鍵。