多跨連續(xù)箱梁橋合攏段施工技術(shù)研究

牛旭升

（甘肅鐵科建設(shè)工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在21世紀的今天，隨著科學技術(shù)水平的提高，橋梁工程事業(yè)得到了飛速的發(fā)展，尤其對于多跨大跨預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，在公路鐵路橋梁中普遍采用。該橋型通過人們在理論和實踐中的探索和研究，不斷地提高了對橋梁結(jié)構(gòu)的認識，包括其基本理論、施工技術(shù)和現(xiàn)場橋梁結(jié)構(gòu)的受力變化等方面?；谶@些探索和研究，使得連續(xù)梁橋向著更科學更合理的方向發(fā)展，施工技術(shù)也更趨于成熟可靠。但是，在近幾年在橋梁建設(shè)當中，由于部分施工人員對連續(xù)梁橋合攏段施工的特殊性及復雜性認識不足，采取的施工技術(shù)及施工方法不當，造成梁體混凝土開裂破壞、失穩(wěn)倒塌的事故多次出現(xiàn)，給國家、企業(yè)造成了巨大損失。

1 工程概況

沈陽四環(huán)快速路西蘇堡特大橋跨越渾河，橋梁中心樁號 K120+210.000，跨徑布置為 3×30+（70+2×110+70）+39×30，其中主橋跨徑為（70+2×110+70）m，小樁號側(cè)引橋跨徑布置為3m×30m，大樁號側(cè)引橋跨徑布置為39m×30m，交角90°，橋梁全長1626m。引橋上部結(jié)構(gòu)采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)采用肋板臺、柱式墩、樁基礎(chǔ)；主橋上部結(jié)構(gòu)采用大跨徑預應(yīng)力鋼筋混凝土變截面連續(xù)梁，下部結(jié)構(gòu)主墩采用大體積空心墩，下設(shè)承臺群樁基礎(chǔ)；過渡墩采用柱式墩，樁基礎(chǔ)。

主橋上部結(jié)構(gòu)為變截面四跨預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑布置為70+110+110+70=360m。主橋分為兩幅設(shè)置，單幅橋?qū)?6.5m，兩幅間距為6m，橋梁全寬39m，橋面機動車道橫坡為2%，人行道橫坡為向內(nèi)1%。主橋上部結(jié)構(gòu)采用C50混凝土，箱形截面，單箱單室結(jié)構(gòu)，橋面2%橫坡通過調(diào)整主梁腹板高度來形成，箱梁底板水平，人行道橫坡由人行道枕梁高度不同實現(xiàn)。

2 合攏段施工及結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換

體系轉(zhuǎn)換是懸臂澆筑施工中的一個重要環(huán)節(jié)，連續(xù)箱梁合攏施工時先合攏中跨再合攏邊跨還是先合攏邊跨后合攏中跨，須按設(shè)計要求順序進行。本橋設(shè)計采用先合攏邊跨再合攏中跨的體系轉(zhuǎn)換形式，根據(jù)本橋的掛籃結(jié)構(gòu)，施工中跨合攏采用掛籃施工，中跨合攏在14#段施工完畢后將一端的掛籃后移，一端的掛籃前移至合攏位置并錨固。施工邊跨合攏采用支架合攏，在邊跨直線段施工完畢后，接長邊跨等高度現(xiàn)澆段支架托，并于懸臂端箱梁底板錨固。合攏段作為梁體澆筑的最后一個施工段，是懸臂澆筑箱梁施工的關(guān)鍵。它包含了線性控制、設(shè)計控制應(yīng)力、體系轉(zhuǎn)換、合攏精度、箱梁溫度伸縮、混凝土收縮徐變等一系列懸臂澆筑箱梁施工的重點和難點。在完成梁體各懸臂澆筑節(jié)段及邊跨直線段施工后，盡早完成合攏段梁體施工。

2.1 合攏段施工工藝流程

合攏段施工工藝如圖1所示。

圖1 合攏段施工工藝框圖

2.2 邊跨合攏施工

邊跨合攏前施工準備：①懸臂梁段澆注完畢，拆除懸臂掛籃；②清除箱頂、箱內(nèi)的模板、施工材料、機具設(shè)備，用于合攏段施工的材料、設(shè)備有序放至墩頂范圍的箱梁頂面上；③邊跨合攏段支架及模板；④近期氣溫變化規(guī)律測量記錄；⑤在“T構(gòu)”兩懸臂端預備配重水箱；⑥人員及其它施工設(shè)備；⑦做好合攏前的觀測及測量工作。

邊跨合攏段與邊跨現(xiàn)澆段一樣，采用滿堂支架施工。懸臂梁段澆注完畢，拆除掛籃，接長邊跨等高度現(xiàn)澆段支架托梁，并于懸臂端箱梁底板錨固。外模及底模采用掛籃模板，內(nèi)模采用組合鋼模。連續(xù)梁橋邊跨合攏段是在澆筑完邊跨現(xiàn)澆直線段和邊跨達到最大懸臂段時進行澆筑的，而在澆筑邊跨現(xiàn)澆直線段之前所采用的支架必須進行預壓，以便消除支架的非彈性變形，這樣所澆筑的連續(xù)梁橋現(xiàn)澆直線段是穩(wěn)定的。不過邊跨最大懸臂段相對來說不是很穩(wěn)定，因為它會受到許多因素的影響致使梁體發(fā)生理論外的豎向變形、軸向變形和水平偏移等，這些因數(shù)包括溫度變化、日照影響和風力影響等。所以，在澆筑邊跨合攏段時要充分考慮這些變形對連續(xù)梁橋合攏的影響，另外還要考慮這些變形可能會引起混凝土開裂。邊跨合攏施工步驟如圖2所示。

圖2 邊跨合攏施工步驟

合攏段位置和施工方案應(yīng)該根據(jù)具體的設(shè)計和施工狀況選擇其施工工藝，具體的選擇包括：

1）當連續(xù)梁橋邊跨合攏段位于現(xiàn)澆支架上澆筑時，由于支架的相對穩(wěn)定性，所引起的合攏段變形和應(yīng)力就較小，這樣在支架上澆筑邊跨合攏段所引起的應(yīng)力相對來說是穩(wěn)定和有利的。邊跨支架現(xiàn)澆段一般設(shè)計為直線段，因此合攏段的位置宜布置在直線段上，以使構(gòu)造簡單，施工方便。

2）合攏段位置設(shè)于支架現(xiàn)澆段和懸臂端中間的吊架上或是懸臂段的掛籃上。邊跨合攏段的吊架一端設(shè)在邊跨現(xiàn)澆段的前排鋼管樁支墩的橫梁上；另一端利用懸臂箱梁上預埋的吊帶承受，懸臂段共設(shè)置四根吊帶，其中兩根錨固在箱梁底板上，另兩根錨固在箱梁兩翼緣根部。吊架底籃縱梁要求保持縱向和橫向均處于水平方向，合攏段梁底的縱坡用三角形墊塊來調(diào)節(jié)。

3）利用拖拉或頂推施工合攏。這種工藝不是很常用，主要為了簡化和節(jié)省施工過程中所使用的材料。

2.3 中跨合攏施工

1）安裝中跨合攏段吊架及模板→安裝底、腹板鋼筋及預應(yīng)力管道→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋及預應(yīng)力安裝→懸臂端壓配重→在溫度最低時刻鎖定勁性骨架并澆筑中跨合攏段混凝土 (同時按澆筑速度卸載配重)→當混凝土強度達到100%時張拉中跨合攏段→拆除中跨合攏段臨時鎖定→拆除中跨合攏吊架→拆除0#塊墩頂固結(jié)，體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)結(jié)構(gòu)。

安裝步驟為：①將掛籃的底籃整體前移至合攏段另一懸臂端；②在懸臂端預留孔內(nèi)穿入鋼絲繩，用幾組滑車吊起底籃前橫梁及內(nèi)外滑梁的前橫梁；③拆除掛籃前吊桿；④用卷揚機調(diào)整所有鋼絲繩，使底籃及內(nèi)外滑梁移到相應(yīng)位置，安裝錨桿、吊桿和聯(lián)接器將吊架及模板系統(tǒng)錨固穩(wěn)定；⑤將主桁系統(tǒng)退至0#梁段后拆除，中跨合攏段吊架布置如圖3所示。

圖3 中跨合攏段吊架布置

2）設(shè)平衡重。合攏施工時，每個T構(gòu)懸臂加載做到對稱平衡，合攏前懸臂受力以彎矩為主，平衡設(shè)計應(yīng)遵循對墩位的彎矩平衡，主要考慮如下幾種施工荷載。

（1）合攏吊架自重，主要包括底籃、內(nèi)外模；

（2）合攏鎖定的勁性骨架、臨時預應(yīng)力束；

（3）合攏段的混凝土重量。

平衡設(shè)計按照上面的施工荷載進行計算對T構(gòu)中心的彎矩和設(shè)置的平衡重對T構(gòu)中心的彎矩平衡。

中跨合攏設(shè)置平衡重如圖4所示。

圖4 中跨合攏設(shè)置平衡重

3）合攏鎖定。合攏前使兩懸臂端臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合攏段混凝土在澆筑及早期硬化過程中發(fā)生明顯的體積改變，鎖定時間按合攏段鎖定設(shè)計執(zhí)行，臨時“鎖定”是合攏的關(guān)鍵，合攏“鎖定”遵循又拉又撐的原則，鎖定由外置勁性骨架與兩端合攏口連接形成，通過勁性骨架的支撐和對拉作用約束合攏口在溫度的變化情況下兩端懸臂的變形，保證合攏段新澆混凝土與施工縫的連接。支撐勁性鋼骨架采用“預埋鋼板+連接工字鋼+預埋鋼板”三段式結(jié)構(gòu)，其斷面面積及支承位置根據(jù)鎖定設(shè)計確定，合攏時，在兩懸臂端預埋鋼板之間設(shè)置連接工字鋼，由聯(lián)結(jié)鋼板將連接工字鋼與預埋鋼板焊接成整體，同時注意焊縫盡量設(shè)在不同截面處。合攏鎖定見下圖。合攏鎖定溫度根據(jù)沈陽當時的氣溫，選擇在凌晨2:00點鐘進行，并要求各焊接處同時安排施焊，盡量以最快的速度完成，完成后及時澆筑混凝土。合攏段合攏前梁段偏差必須滿足設(shè)計或規(guī)范的要求：軸線偏差小于11mm；兩端頂面高差小于22mm。合攏段合攏鎖定布置如圖5所示。

圖5 合攏段合攏鎖定布置

3 合攏段施工要點

1）在連續(xù)梁橋合攏之前施工技術(shù)人員應(yīng)對最大懸臂端及時進行全橋的聯(lián)測，充分掌握懸臂端梁體的相對標高、梁體軸線位置以及梁體的伸縮量。連續(xù)觀測并記錄合攏前幾天的溫度變化情況，為合攏做好準備。監(jiān)理人員應(yīng)見證測量過程，必要時進行同級換手測量；

2）合攏段澆筑前為了保證連續(xù)梁橋?qū)ΨQ均衡的合攏，需要清除橋面上不必要的施工臨時荷載，以免引起“剪力差”變位，導致連續(xù)梁橋不能高精度的合攏；

3）在澆筑連續(xù)梁橋合攏段之前要臨時鎖定兩側(cè)最大懸臂端，必要時還需要提前張拉一部分預應(yīng)力筋，而這些施工措施要嚴格按照設(shè)計圖紙進行。臨時鎖定采用剛性支撐鎖定，一般要求在合攏當天溫度最低的時候進行鎖定，這樣梁體的變形相對是最小的。臨時鎖定后，要在固定時間內(nèi)張拉完臨時合攏預應(yīng)力筋；

4）在合攏段施工時，需要采用配重的方法來防止合攏段施工的附加應(yīng)力，而配重最常見的是設(shè)置水箱來調(diào)整；

5）澆筑合攏段的混凝土最好比連續(xù)梁體混凝土高一個標號，為此可以選擇做好特殊配合比設(shè)計的微膨脹混凝土來澆筑合攏段混凝土；

6）澆筑合攏段混凝土對溫度是有要求的，溫度應(yīng)該在澆筑當天最低且變化幅度較小的時間段內(nèi)，最好是澆筑完合攏段混凝土溫度開始上升；

7）待澆筑合攏段混凝土達到要求的強度后就可以拆除橋墩上的臨時支撐，拆除順序一般按照設(shè)計要求進行，這樣就可以轉(zhuǎn)換為連續(xù)體系橋梁結(jié)構(gòu)。為了核對連續(xù)梁橋體系轉(zhuǎn)換后的效果，施工技術(shù)人員應(yīng)該在拆除臨時固結(jié)后測量橋墩上永久支座的下沉變化量；

8）連續(xù)梁橋預應(yīng)力鋼筋的張拉順序一定要嚴格按照設(shè)計圖紙進行，一般張拉順序為先頂板后底板再腹板，先長束后短束，全部鋼束對稱張拉。為確保豎向預應(yīng)力筋的位置準確、垂直，在中部采用定位鋼筋、在頂面用角鋼定位。豎向預應(yīng)力筋錨固端與墩身鋼筋位置發(fā)生矛盾時，應(yīng)保證錨墊板和錨下螺旋筋的位置準確而調(diào)整墩身鋼筋位置。豎向預應(yīng)力鋼筋用切割機切割，預應(yīng)力鋼筋要垂直預先安裝。

4 總結(jié)

本文結(jié)合沈陽四環(huán)西蘇堡特大橋跨渾河主橋(70+2×110+70)m四跨連續(xù)梁橋的施工，對連續(xù)梁橋合攏段施工關(guān)鍵技術(shù)及體系轉(zhuǎn)換的施工過程進行研究，給出了合攏段施工所需要注意的要點，為連續(xù)梁合攏段施工質(zhì)量控制提供了借鑒作用。