雙塔斜拉橋主梁工程中的大跨預應力混凝土施工技術

賴志豪

（惠州交投公路建設有限公司，廣東 惠州 516000）

大跨預應力混凝土施工技術具有全應力混凝土施工技術的受力特點，又具有普通鋼筋混凝土的受力特點，包含了二者之間的優點，屬于一種處于中間狀態的預應力混凝土施工技術。其在雙塔斜拉橋主梁工程中的應用在充分發揮預應力鋼筋作用的同時，還能利用非應力普通鋼筋混凝土的優勢。為企業節省了預應力鋼筋的數量，還有效地改善了大跨預應力混凝土的使用性能。

1 案例概況

某雙塔斜拉橋主跨為（150+300+150）m，采用雙塔斜拉橋，主梁采用大跨預應力混凝土施工技術，箱梁截面寬31.5 m，梁高3 m頂板厚度為0.3 m，三角箱形底部寬2.5 m，側腹板與豎腹板厚度分別為0.25、0.35 m。某大橋雙塔斜拉橋立面如圖1所示。

圖1 某大橋雙塔斜拉橋立面（單位：mm）

2 雙塔斜拉橋主梁設計原則

2.1 安全耐久性原則

雙塔斜拉橋主要由主梁、斜拉鎖、索塔、基礎部分共同組成的高次超靜定結構，與普通橋梁的構造形式存在較多不同，雙塔斜拉橋具有靜力和動力的雙重特性[1]。因此，在雙塔斜拉橋的設計過程中應當先確定成橋狀態，即成橋階段橋塔的內力和索力以及主梁的內力與位移，并遵循安全耐久性原則，根據施工現場的實際情況合理劃分施工階段，實現成橋階段的理想狀態[2]。

2.2 技術可行性原則

雙塔斜拉橋的設計應當綜合考慮大跨預應力混凝土施工技術的可行性，隨著計算機技術的不斷發展，雙塔斜拉橋主梁結構計算分析得到了大幅度的提高。雙塔斜拉橋數量與規模的不斷上升與擴大，新技術和新方法被逐漸應用到雙塔斜拉橋主梁工程中，大跨預應力混凝土施工技術日趨成熟。

2.3 環保經濟性原則

在經濟、社會以及文化水平不斷提高的大背景下，橋梁已不再是一個只能滿足人們日常出行的結構，其環保經濟性原則對雙塔斜拉橋主梁工程也產生著越來越重要的作用。隨著人們環境保護意識的不斷提高，本工程項目在建設過程中對周圍環境的影響評估工作也非常重要。因此，環保經濟性原則也是雙塔斜拉橋主梁工程中的一個重要指標，如何保證本項目在全壽命期間的安全、耐久和穩定是施工企業需要重點考慮的問題之一[3]。

3 雙塔斜拉橋主梁工程施工工藝

3.1 箱梁內模

在本項目中，箱梁內模主要采用輕型的整體木模拼裝而成（16 mm竹膠板、100 mm×100 mm，模板與方木之間使用10 cm的長釘連接于一起，方木與方木之間通過鐵把連接，待箱梁內模整體施工完畢后，再利用吊車吊至于底板鋼筋上，將其固定下來。

3.2 大跨預應力混凝土施工

對于本工程項目主梁大垮預應力的鋼筋混凝土施工部分應當使用2臺型號為HBT-80C的輸送泵，并于每一端再分別配置一臺布料機，保證混凝土澆筑的不間斷性。在具體的澆筑過程中，先從主梁開始澆筑，再由橋軸心線向著梁邊澆筑，澆筑過程保證緩慢均勻。根據箱梁底板、橫隔板和頂板的順序完成澆筑，但澆筑厚度應當控制在30 cm左右，各層與各層混凝土間隔澆筑的時間不得大于初凝時間。

3.3 預應力施工

在本工程項目的建設過程中，混凝土的強度達到了設計要求的90%及以上時，并在保證冬施不小于7 d的情況下，嚴格按照安全生產要求和各項規章制度拆除內模板。在此基礎上均勻地施加預應力，預應力的張拉順序應當嚴格遵循“上、下、左、右”對稱的原則，由中間逐漸向著兩端張拉。

3.4 斜拉鎖施工

（1）單根鋼膠線張拉。掛設鋼膠線后，使用千斤頂和油壓表完成單根鋼膠線張拉，均勻性是斜拉鎖施工的關鍵所在，為此在實際的斜拉施工過程中應當采用振弦式傳感器保證斜拉施工的質量[4]。

（2）整體張拉。單根鋼膠線張拉工作完成后，再澆筑懸挑梁段混凝土，在此過程中會受荷載的變化，對掛籃標高產生影響。混凝土澆筑至50%時，應調整掛籃標高，并結合本工程項目的實際情況實時整體張拉，張拉到位后，完成剩余的50%混凝土澆筑。

（3）穿索張拉。斜拉索施工需要通過三次穿索張拉完成，首次穿索張拉主要通過單根鋼膠線實現穿鎖張拉，通過穿所張拉一方面除了可以更好控制索力之外，還能有效控制梁端錨具在張拉過程中的準確位置，幫助施工人員明確下料長度、拉索參數，拉索空間，在此基礎上計算張拉螺母的準確位置。主梁大跨預應力混凝土施工至50%時，進行二次張拉，此時應當采用塔內整體張拉模式，拉力應當根據實際的參考數據進行確定，并保證在2 h之內完成；第三次穿索張拉指索力需要張拉至設計要求的張拉值，此次張拉應當在塔內張拉完成。待三次穿索張拉完成后，為了實現理想的橋梁線形和索力設計值。

4 主要施工設備

4.1 起重設備

于索塔的一側安裝C7035型塔吊作為本項目的主要起重設備，用來提升鋼筋、內箱式模板、小型機具、斜拉鎖、掛籃錨固組等的作業，但由于塔吊作業半徑有限的影響，還需要在兩岸分別安排一臺型號為8 t的汽車吊輔助作業。

4.2 混凝土輔助設備

利用型號為HBT8C的輸送泵，并于梁體澆筑的工作面配置一臺360°全回轉臂架，以半徑為18 m的液壓移動布料機完成混凝土澆筑。

4.3 掛籃

本項目主梁采用牽索式前支點掛籃施工，混凝土承載力為337 t，并充分考慮該橋梁結構的安全性和穩定性。掛籃走形方式利用千斤頂頂推，于滑到上完成滑行；拉籃行走速度15～20 m/h；平均工作效率12～13 d/節段。

5 標注段懸臂施工

5.1 掛籃設計

本項目掛籃使用平臺牽索式掛籃，分別由沉重平臺系統、牽拉張拉系統、模板系統以及錨固等的系統組成。

（1）沉重平臺系統。掛籃的沉重平臺系統又分別由二主、二次、三橫以及C形掛鉤組成，以上梁段采用Q345B鋼板工廠生產制造的鋼箱梁結構，并設置加勁肋和隔板，增強橫梁與縱梁的強度和剛度。

（2）牽所張拉系統。牽索張拉系統指在掛籃懸臂澆筑施工過程中，使斜拉索與掛籃之間形成前支撐點。

（3）模板系統。模板系統主要由橫隔板、主肋底板、側模、頂板底模與拱架等部分組成。橫隔板與主肋側模之間使用對拉螺栓連接，頂板底模用拱架作為支撐，內模使用鉸鏈連接。

（4）錨固系統。錨固系統分別由前錨桿組和后錨桿組組成，標注段懸臂施工前，需要先于主縱梁的中間部位安設兩組前錨標桿，將承重平臺系統中的荷載作用傳遞于已經澆筑完成的梁段，再于主縱梁尾部分別安設兩組后錨桿組，平衡斜拉鎖產生的后傾力作用。

5.2 掛籃組裝

掛籃構件先于工廠集中加工成型并進行試拼裝，運抵至施工現場完成組裝。組裝完成后，將掛籃移至指定的位置后將其固定，通過利用塔吊吊起底模和側模，再對掛籃進行模擬荷載試驗，待其滿足施工設計要求后投入使用。

6 大跨預應力混凝土施工技術展望

（1）大跨預應力混凝土施工技術在本項目雙塔斜拉橋主梁工程中的應用是否可以有效減少前期施工的預應力約束，其施工狀態與成橋狀態是否有特殊要求。

（2）對于不同類型的大跨預應力混凝土施工技術，斜拉橋主梁截面的取值范圍應當合理確定，大跨預應力混凝土施工技術在預應力配筋設計時應當遵循的基本準則[5]。

（3）本項目裂縫寬度是格局彈性理論而得出，其計算結果偏于保守，在實際的施工過程中主梁在開裂后，受結構內力重新分布的緣由，裂縫的寬度會略比彈性理論計算的結果偏小。在非線性影響的情況下，該橋梁結構裂縫的準確值還有待進一步研究。

（4）大跨預應力混凝土施工技術的應用，大幅度減少了預應力鋼筋的用量，在滿足施工要求和施工安全的同時，又幫助施工企業節約了大量的施工成本。隨著預應力的減少，并不會大量增加普通鋼筋的用量。

7 結語

綜上所述，文章通過對該橋梁施工階段、成橋階段的分析，驗證了大跨預應力混凝土施工技術在雙塔斜拉橋主梁工程中應用的正確性。隨著預應力的不斷降低，主梁對混凝土強度的要求也會隨之降低。大跨預應力混凝土施工技術可以降低施工難度，節約成本。橋梁超載一倍的負面情況下，主梁最大裂縫寬度按照不考慮預應力充分利用非線性理論計算結果依然可以完全滿足橋梁使用的實際要求。大跨預應力混凝土施工技術在本項目中的應用具有安全性和可行性。