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(jì)的今天，隨著科學(xué)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(duì)于多跨大跨預(yù)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?cè)诶碚摵蛯?shí)踐中的探索和研究，不斷地提高了對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，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(xué)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(dāng)中，由于部分施工人員對(duì)連續(xù)梁橋合攏段施工的特殊性及復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足，采取的施工技術(shù)及施工方法不當(dāng)，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(hào) 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(hào)側(cè)引橋跨徑布置為3m×30m，大樁號(hào)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(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)采用肋板臺(tái)、柱式墩、樁基礎(chǔ)；主橋上部結(jié)構(gòu)采用大跨徑預(yù)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(tái)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(yù)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(jī)動(dòng)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(shí)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(gè)重要環(huán)節(jié)，連續(xù)箱梁合攏施工時(shí)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(jì)要求順序進(jìn)行。本橋設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)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(diǎn)和難點(diǎn)。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(zhǔn)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(jī)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(cè)量記錄；⑤在“T構(gòu)”兩懸臂端預(yù)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(cè)及測(cè)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(dá)到最大懸臂段時(shí)進(jìn)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(jìn)行預(yù)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(duì)來說不是很穩(wěn)定，因?yàn)樗鼤?huì)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(fēng)力影響等。所以，在澆筑邊跨合攏段時(shí)要充分考慮這些變形對(duì)連續(xù)梁橋合攏的影響，另外還要考慮這些變形可能會(huì)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(jì)和施工狀況選擇其施工工藝，具體的選擇包括：

1）當(dāng)連續(xù)梁橋邊跨合攏段位于現(xiàn)澆支架上澆筑時(shí)，由于支架的相對(duì)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(duì)來說是穩(wěn)定和有利的。邊跨支架現(xiàn)澆段一般設(shè)計(jì)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(yù)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(yù)應(yīng)力管道→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力安裝→懸臂端壓配重→在溫度最低時(shí)刻鎖定勁性骨架并澆筑中跨合攏段混凝土 (同時(shí)按澆筑速度卸載配重)→當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)張拉中跨合攏段→拆除中跨合攏段臨時(shí)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(yù)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(yáng)機(jī)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(shí)，每個(gè)T構(gòu)懸臂加載做到對(duì)稱平衡，合攏前懸臂受力以彎矩為主，平衡設(shè)計(jì)應(yīng)遵循對(duì)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(shí)預(yù)應(yīng)力束；

（3）合攏段的混凝土重量。

平衡設(shè)計(jì)按照上面的施工荷載進(jìn)行計(jì)算對(duì)T構(gòu)中心的彎矩和設(shè)置的平衡重對(duì)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(shí)連接，盡可能保持相對(duì)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(shí)間按合攏段鎖定設(shè)計(jì)執(zhí)行，臨時(shí)“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(duì)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(yù)埋鋼板+連接工字鋼+預(yù)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(jì)確定，合攏時(shí)，在兩懸臂端預(yù)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(yù)埋鋼板焊接成整體，同時(shí)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(dāng)時(shí)的氣溫，選擇在凌晨2:00點(diǎn)鐘進(jìn)行，并要求各焊接處同時(shí)安排施焊，盡量以最快的速度完成，完成后及時(shí)澆筑混凝土。合攏段合攏前梁段偏差必須滿足設(shè)計(jì)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(diǎn)

1）在連續(xù)梁橋合攏之前施工技術(shù)人員應(yīng)對(duì)最大懸臂端及時(shí)進(jìn)行全橋的聯(lián)測(cè)，充分掌握懸臂端梁體的相對(duì)標(biāo)高、梁體軸線位置以及梁體的伸縮量。連續(xù)觀測(cè)并記錄合攏前幾天的溫度變化情況，為合攏做好準(zhǔn)備。監(jiān)理人員應(yīng)見證測(cè)量過程，必要時(shí)進(jìn)行同級(jí)換手測(cè)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(shí)荷載，以免引起“剪力差”變位，導(dǎo)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(shí)鎖定兩側(cè)最大懸臂端，必要時(shí)還需要提前張拉一部分預(yù)應(yīng)力筋，而這些施工措施要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行。臨時(shí)鎖定采用剛性支撐鎖定，一般要求在合攏當(dāng)天溫度最低的時(shí)候進(jìn)行鎖定，這樣梁體的變形相對(duì)是最小的。臨時(shí)鎖定后，要在固定時(shí)間內(nèi)張拉完臨時(shí)合攏預(yù)應(yīng)力筋；

4）在合攏段施工時(shí)，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(gè)標(biāo)號(hào)，為此可以選擇做好特殊配合比設(shè)計(jì)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(duì)溫度是有要求的，溫度應(yīng)該在澆筑當(dāng)天最低且變化幅度較小的時(shí)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(dá)到要求的強(qiáng)度后就可以拆除橋墩上的臨時(shí)支撐，拆除順序一般按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(duì)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(shí)固結(jié)后測(cè)量橋墩上永久支座的下沉變化量；

8）連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉順序一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，一般張拉順序?yàn)橄软敯搴蟮装逶俑拱?，先長束后短束，全部鋼束對(duì)稱張拉。為確保豎向預(yù)應(yīng)力筋的位置準(zhǔn)確、垂直，在中部采用定位鋼筋、在頂面用角鋼定位。豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固端與墩身鋼筋位置發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)保證錨墊板和錨下螺旋筋的位置準(zhǔn)確而調(diào)整墩身鋼筋位置。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋用切割機(jī)切割，預(yù)應(yīng)力鋼筋要垂直預(yù)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(duì)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(jìn)行研究，給出了合攏段施工所需要注意的要點(diǎn)，為連續(xù)梁合攏段施工質(zhì)量控制提供了借鑒作用。