朱江

（中交四航局第三工程有限公司，廣東湛江 524005）

1 研究背景

近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋以其結(jié)構(gòu)性能具有橫向抗扭剛度大、變形小、線性平順、行車舒適、施工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等多重優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)高速公路和城市道路高架橋建設(shè)中得到較為廣泛的應(yīng)用[1-2]。早期的預(yù)應(yīng)力箱梁橋在運(yùn)營(yíng)多年后普遍出現(xiàn)跨中下繞的問(wèn)題，為了改善此類現(xiàn)象，許多工程師采用了增大預(yù)拋高和增加預(yù)應(yīng)力度的方法來(lái)延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。但是預(yù)應(yīng)力張拉產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易在薄弱位置產(chǎn)生裂縫，仍然不利于橋梁的正常和安全運(yùn)營(yíng)。

鑒于此，本文以廣東某高速公路橋梁成批預(yù)制出現(xiàn)裂縫的幾片箱梁為實(shí)際案例，研究預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫的裝置，最終取得了良好的應(yīng)用效果。

2 工程概況

某高速公路起訖里程為K67+060～K81+358.021，全長(zhǎng)14.298km，線路內(nèi)涉及路基、橋梁、涵洞相關(guān)結(jié)構(gòu)等工程內(nèi)容，無(wú)隧道施工。全線主線路基長(zhǎng)度為9.371km，匝道路基長(zhǎng)度為10.415km。涵洞51座。橋梁共27座，其中主線橋11座（其中特大橋1座、大橋4座、中橋5座、小橋1座，均為雙幅橋）；匝道橋16座（包含合水服務(wù)區(qū)、合水互通、新民互通、南星樞紐互通，均為單幅橋）。全線共2217片箱梁、4個(gè)預(yù)制梁場(chǎng)，前期設(shè)計(jì)的制梁胎座梁端底模形式各異。先投產(chǎn)的1#梁場(chǎng)在預(yù)制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)梁端出現(xiàn)裂縫。

3 現(xiàn)有技術(shù)及其缺點(diǎn)

預(yù)制箱梁施工的現(xiàn)有技術(shù)為臺(tái)座底模為混凝土-型鋼的剛性結(jié)構(gòu)組合，在支座處設(shè)置臺(tái)階預(yù)防預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)造成下部混凝土受損的情況，箱梁模板制作出來(lái)就自帶封端段落，梁板澆筑完成拆模后僅留出錨具的預(yù)留孔洞的封端工藝。

當(dāng)梁底模采用混凝土-型鋼的剛性結(jié)構(gòu)組合和模板自帶封端段落的封端工藝時(shí)，主要存在以下兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：①梁板張拉時(shí)梁體上拱出現(xiàn)拉應(yīng)力，而剛性組合的臺(tái)座處梁端未有活動(dòng)空間釋放拉應(yīng)力，導(dǎo)致底腹板出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)拉應(yīng)力主要是靠鋼筋承受的，不是靠混凝土來(lái)承受，混凝土受拉易出現(xiàn)裂縫；②箱梁模板自帶封端段落為薄壁結(jié)構(gòu)，張拉過(guò)程中梁端部出現(xiàn)集中應(yīng)力，傳統(tǒng)剛性底模無(wú)法釋放集中應(yīng)力，使得錨具前端封端段落混凝土無(wú)法跟隨主體下降，造成端部裂縫。

4 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置

4.1 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置結(jié)構(gòu)及組成材料

（1）結(jié)構(gòu)組成。預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置由滑移裝置和升降裝置以及楔形塊裝置組成，具體如圖1所示?；蒲b置的作用是讓整個(gè)設(shè)備在張拉作業(yè)時(shí)能沿軌道8向跨中滑移少許釋放梁片起拱產(chǎn)生的拉應(yīng)力，升降裝置的作用是張拉時(shí)讓封端段落預(yù)留混凝土能有下降空間來(lái)釋放壓應(yīng)力，楔形塊的作用是精確調(diào)節(jié)梁片楔形塊坡度。

圖1 預(yù)制梁防端部張拉裂縫裝置

（2）組成材料。①滑移裝置由1個(gè)提梁活塊6和2條軌道以及2條槽鋼組成，具體如圖2所示，提梁活動(dòng)塊6包含1塊鋼板、1條槽鋼和4個(gè)螺栓，其中鋼板位于螺栓頂部，槽鋼位于螺栓底部，螺栓布置2個(gè)在鋼板和槽鋼中間；②升降裝置由4個(gè)螺栓、2塊鋼板組成，具體如圖3所示。其中鋼板上下各布置1塊，螺栓每邊各布置2個(gè)位于兩塊鋼板中間；③楔形塊裝置由4個(gè)螺栓、2塊鋼板、1塊銷孔4耳板，其中2鋼板上下各布置1塊，具體如圖4所示。螺栓每邊各布置2個(gè)和銷孔耳板均位于兩塊上下鋼板中間。

圖2 滑移裝置

圖3 升降裝置

圖4 楔形塊裝置

4.2 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置作業(yè)方法

（1）通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓1的高度，使鋼板4的坡度達(dá)到設(shè)計(jì)楔形塊坡度，以及讓底模鋼板5和提梁活塊鋼板6的高度，使臺(tái)座反拱度達(dá)到施工梁片的設(shè)計(jì)要求，圖5為調(diào)坡操作示意圖。

圖5 調(diào)坡操作

（2）張拉施工前，下調(diào)滑移裝置的螺栓，取出提梁活塊6的上鋼板，釋放滑移空間，讓整個(gè)設(shè)備在拉應(yīng)力作業(yè)下能沿軌道8滑移。

（3）下降升降裝置的螺栓，使梁端底模5與梁端封端段的混凝土脫離。

（4）張拉梁片，梁端下降釋放壓應(yīng)力，整個(gè)設(shè)備向跨中滑移釋放拉應(yīng)力。

5 與傳統(tǒng)工藝對(duì)比

與傳統(tǒng)工藝相比，本裝置具有以下幾個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

（1）整套設(shè)備采用鋼板、螺栓、槽鋼等組合而成，所有配件為市場(chǎng)常見(jiàn)產(chǎn)品，減少了器材及設(shè)備的投入使用，制造與施工成本又不高，因此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益較高。

（2）解決了箱梁梁端張拉裂縫的難題，提高了箱梁質(zhì)量。

（3）避免因預(yù)應(yīng)力梁修補(bǔ)整改張拉裂縫而產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致胎座生產(chǎn)功效降低，箱梁預(yù)制和安裝生產(chǎn)進(jìn)度滯后，工期延長(zhǎng)，成本增加。

（4）整套設(shè)備可以根據(jù)各種梁型的楔形塊不同而進(jìn)行少許改動(dòng)，從而適應(yīng)各種橋梁形式，設(shè)備的適用性及實(shí)用性非常高。

（5）整套設(shè)備可批量制作安裝，一個(gè)項(xiàng)目做完后只需更換螺栓即可在下一個(gè)項(xiàng)目中循環(huán)使用，從而減少了器械及設(shè)備投入使用。

6 項(xiàng)目應(yīng)用效果

（1）底模裝置改進(jìn)后，開(kāi)春項(xiàng)目1#、2#梁場(chǎng)共預(yù)制133片梁，無(wú)端部裂縫梁為125片，良品率為96%?？梢悦黠@地看出改進(jìn)后的效果，并且良品率顯著提高。

（2）預(yù)應(yīng)力梁底模端部的改進(jìn)與應(yīng)用，為開(kāi)春項(xiàng)目節(jié)省的直接費(fèi)用約為24.8萬(wàn)元。因預(yù)應(yīng)力梁修補(bǔ)整改產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致胎座生產(chǎn)功效降低，箱梁預(yù)制和安裝生產(chǎn)進(jìn)度滯后，工期延長(zhǎng)，該成本暫無(wú)法估計(jì)。傳統(tǒng)工藝與改進(jìn)后的裝置應(yīng)用效果對(duì)比如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工藝與改進(jìn)后的裝置應(yīng)用效果對(duì)比

（3）改進(jìn)后的預(yù)應(yīng)力梁底模裝置，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值，目前已在開(kāi)春、廣連、博賀油品碼頭等項(xiàng)目推廣使用，其效果顯著。

（4）改進(jìn)后的端部底模，配件簡(jiǎn)單、焊接方便、成本低。張拉后構(gòu)件無(wú)端部裂縫，外觀質(zhì)量好，良品率相對(duì)傳統(tǒng)底模顯著提高。后期構(gòu)件基本無(wú)裂縫，修補(bǔ)成本低。

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，不允許出現(xiàn)裂縫等施工缺陷。在箱梁梁端由于應(yīng)力集中，易出現(xiàn)裂紋，因此更應(yīng)嚴(yán)格施工控制。在預(yù)制過(guò)程前，施工人員制定出施工工藝規(guī)程，掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，需及時(shí)找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確保混凝土箱梁的預(yù)制質(zhì)量。通過(guò)該工程改進(jìn)底模裝置的辦法解決了梁端張拉開(kāi)裂的問(wèn)題，顯示出預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置在經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效果方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性，使其施工方便、快速、防裂效果好、有效降低了成本等，為類似項(xiàng)目箱梁施工工程提供參考。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，通過(guò)運(yùn)用預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置取得了良好的應(yīng)用效果，希望能為相關(guān)工程提供參考。