波紋鋼腹板變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁施工技術

高海云等

摘要：通過滁河特大橋波紋鋼腹板預應力連續(xù)箱梁的施工，詳細介紹了波紋鋼腹板梁及預應力體外束的施工技術及質(zhì)量控制要點。

關鍵詞：波紋鋼腹板 預應力體外束 施工技術

0 引言

波紋鋼腹板預應力連續(xù)箱梁是由混凝土頂?shù)装濉Ⅲw外預應力筋和波紋鋼腹板三者構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)，是對傳統(tǒng)的混凝土橋梁的一種改進。此類結(jié)構(gòu)與普通混凝土橋梁相比優(yōu)點在于：①它恰當?shù)貙?、混凝土結(jié)合起來，混凝土頂?shù)装蹇箯?，波紋鋼腹板抗剪，充分發(fā)揮了材料的使用效率。②采用波紋鋼腹板減輕結(jié)構(gòu)自重，抗震性能好，經(jīng)濟美觀。③運輸和吊裝方便，縮短了施工周期；此外解決了現(xiàn)在很多大跨連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)中出現(xiàn)的混凝土腹板開裂問題，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。在日本得到了大力的推廣應用，我國目前也成功建成了多座波形鋼腹板橋梁，本文結(jié)合滁河特大橋施工，詳細介紹波紋鋼腹板變截面預應力連續(xù)箱梁施工技術。

1 工程概況

滁河特大橋在南京市六合區(qū)龍袍鎮(zhèn)和東溝鎮(zhèn)交界處跨越滁河，全橋共分七聯(lián)。其中主橋為53+96+53m的波紋鋼腹板變截面預應力連續(xù)箱梁，箱梁為單箱單室截面，波紋鋼腹板采用Q345c鋼材，波長1.6m，波高22cm，腹板鋼板厚度為10～18mm。水平面板寬0.43m，水平折疊角度為30.7°，彎折半徑為15t（t為波形鋼腹板厚度）。（圖1）2 施工過程說明

①0、01和1號塊：作為一個施工單元采用落地支架法施工，首先進行落地支架搭設及翼緣板滿堂支架的搭設，預壓后進行模板、鋼筋、鋼腹板安裝及預應力管道施工，后進行底板混凝土、內(nèi)襯混凝土及頂板混凝土澆筑。（圖2）②拼裝掛籃懸臂澆筑2號～13號段，起吊設備采用中央分隔帶處的塔吊（在14號主墩及15#主墩各一臺），每個塊段施工包括：安裝、定位、焊接波紋鋼腹板；掛籃行走；安裝模板；鋼筋、預應力管道及預埋件施工；之后進行砼澆筑。（圖3）③15號～16號邊跨段：16與15號塊段施工與0及01號塊施工類似，采用滿堂支架法施工，施工過程中注意預應力管道的布設。（圖4）④合龍段：14#合龍塊采用吊架法施工，為保證箱梁的線型和合龍精度滿足設計要求，在掛籃懸澆過程中要不斷根據(jù)箱梁實測撓度修正各塊段立模標高。（圖5）

3 鋼腹板施工關鍵技術

3.1 鋼腹板定位

①落地支架施工處的鋼腹板定位（0、01及1號塊）。波形鋼腹板用平板車運輸至塔吊吊點正下方，起吊縱向移動至設計位置，轉(zhuǎn)換吊點到手拉葫蘆上，手拉葫蘆固定于支立在翼緣板上的型鋼。內(nèi)側(cè)使用定長鋼管進行定位。鋼管共設置6道，上中下各兩道。波紋板的標高通過手拉葫蘆進行調(diào)整。（如圖4）②掛籃懸臂處的鋼腹板定位（2-13號塊）。懸臂施工時波形鋼腹板用塔吊起吊縱向移動至設計位置，轉(zhuǎn)換吊點到手拉葫蘆上，手拉葫蘆固定于焊接在掛籃主梁上的型鋼。通過松、緊手拉葫蘆進行標高調(diào)整。（圖6）③合龍段處的鋼腹板安裝定位（14號塊）。由于合龍時兩端節(jié)段已經(jīng)施工完畢，合龍段波紋鋼腹板塔吊起吊至設計位置，在倒“Π”形鋼板上焊定位鋼筋臨時固定于兩端節(jié)段的鋼腹板上。標高與兩端節(jié)段波紋板標高相平。

3.2 波紋鋼腹板間的組件焊接

各塊段的波紋鋼腹板在工廠加工完成后運至工地，節(jié)段與節(jié)段間波紋鋼腹板在施工現(xiàn)場焊接完成。鋼腹板定位要求相鄰腹板緊密貼在一起后保證間隙小于0.5mm。焊接采用貼角焊。

3.2.1 貼角焊施工要點。①波紋鋼腹板鋼材為Q345C，其性能必須符合規(guī)范要求，并具有國家技術質(zhì)量監(jiān)督部門確認的產(chǎn)品質(zhì)量說明及出廠合格證明。焊條、焊絲、焊劑、電渣焊熔嘴等焊接材料與母材的匹配應符合設計要求及國家現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術規(guī)程》JGJ81的規(guī)定。②焊接前應將鋼腹板表面的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)清除干凈。在正式焊接前應試焊，焊縫經(jīng)檢驗合格后方能正式焊接。③焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷；不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷。且不得有咬傷、未焊滿、根部收縮等缺陷。④貼角焊縫外觀應達到：外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與波紋鋼腹板間過渡較平滑，焊渣和飛濺物基本清除干凈。（圖7）

3.2.2 底板結(jié)合鋼筋采用幫條單面焊連接。結(jié)合鋼筋中心距離波紋鋼腹板底緣30cm。在波紋鋼腹板通長范圍內(nèi)布設。

3.3 波紋鋼腹板與頂、底板混凝土的連接

3.3.1 波紋鋼腹板采用鋼筋混凝土榫的形式與頂板連接。波紋鋼腹板頂部焊接倒“Π”形開孔鋼板，倒“Π”形底鋼板厚16mm，寬500mm，兼做箱梁頂板加腋處混凝土澆筑時的底模。倒“Π”形上兩列開孔鋼板厚為16mm和20mm兩種，鋼板上設置直徑60mm的圓孔，并貫通橫橋向Φ20鋼筋。

3.3.2 波紋鋼腹板與底板采用波紋鋼腹板嵌入連接方式，嵌入深度為280mm。波紋鋼腹板進入底板混凝土部分設置兩行直徑60mm的圓孔，并貫通橫橋向Φ20鋼筋。

3.3.3 箱梁頂板和底板穿過鋼板孔洞的鋼筋應定位準確，確保穿孔鋼筋從孔洞中心穿過。

在底板與頂板處，沿水平在波紋板每行圓孔內(nèi)外均設置一道定位鋼筋，確保過孔鋼筋的準確對中。（圖8、9）

3.4 波紋鋼腹板與內(nèi)襯混凝土、轉(zhuǎn)向塊、橫隔板的連接

為確保波紋鋼腹板受到的剪力能有效傳遞到下部，本橋在0及01號塊波紋板內(nèi)側(cè)設置內(nèi)襯混凝土，在邊跨4、8、11號塊設置3道橫隔板，在中跨4.8.11及14號塊共設置7道橫隔板。

3.4.1 波紋鋼腹板與內(nèi)襯混凝土和體外預應力轉(zhuǎn)向塊橫隔板采用剪力釘連接形式。澆筑時將剪力釘埋入混凝土內(nèi)，剪力釘直徑19mm，長度為20cm。（圖10）

3.4.2 波紋鋼腹板與邊跨端部橫隔板、0號塊橫隔板采用鋼板直接嵌入混凝土的方式連接，嵌入段設置鋼筋混凝土榫，開孔直徑為60mm，貫穿Φ20過孔鋼筋，與箱梁頂?shù)装暹^孔鋼筋要求一致，確保穿孔鋼筋從孔洞中心穿過。

4 體外預應力施工

4.1 說明

①箱梁采用縱、橫雙向預應力體系，縱向預應力采用體內(nèi)、體外相結(jié)合的體系。箱梁懸臂施工和箱梁合龍時的預應力全部采用體內(nèi)預應力，以抵抗一期恒載和施工臨時荷載；箱梁在連續(xù)狀態(tài)下張拉的體外預應力用于抵抗二期恒載和活載。②本橋半幅設置6道15-22型體外預應力鋼束，設置兩道15-22型體外預應力備用鋼束。預應力鋼束采用無粘結(jié)PE高強低松弛光面鋼絞線，其主要技術標準符合《無粘結(jié)預應力鋼絞線》（JG161-2004）的規(guī)定。每根鋼絲間注有油脂，整股鋼絞線為外擠壓PE（聚乙烯）層的成型鋼絞線。③錨固塊和定位塊處采用預埋無縫鋼管成孔。鋼束轉(zhuǎn)向處采用的轉(zhuǎn)向裝置除了必須滿足結(jié)構(gòu)受力要求外，還必須能夠有效地進行體外束的定位、安裝、張拉、監(jiān)測及單根更換。

4.2 鋼絞線下料

穿束前必須將本階段所有的鋼絞線下料完畢，卷盤、妥善存放并做好臨時防護措施，按照圖紙計算長度及工作長度進行鋼絞線的下料，下料過程中要注意對PE層的保護，避免刮擦損傷。

4.3 穿束

體外預應力鋼束穿束采用卷揚機配合人工穿束的方式，卷揚機鋼絲繩與鋼絞線間采用專用的連接器進行連接（圖11）。鋼絞線穿束方向為從14號主墩到16號過渡墩；從15#主墩到13號過渡墩。卷揚機固定在邊跨引橋端部橋面上，在伸縮縫處設置轉(zhuǎn)向滑輪，穿束前對各橫隔板的孔道進行編號，根據(jù)精確測量的索兩端錨固的實際距離，剝除兩端PE層，確保在張拉后索的PE層進入密封筒的長度在200mm-400mm之間。人工從過渡墩處孔道穿鋼絲繩按順序逐孔穿至主墩處與鋼絞線連接，啟動卷揚機牽引鋼絞線至過渡墩端橫梁。在每個橫隔板處人工配合穿減震器，鋼絞線通過減震器要與轉(zhuǎn)向器孔道一致。預應力鋼束各自獨立且相互平行。（圖12）

4.4 體外預應力鋼束張拉

體外預應力在全橋合龍后、橋面二期鋪裝及護欄等附屬設施施工之前完成張拉。體外預應力采用在中跨交叉錨固與墩頂橫隔板的方式，張拉時應兩端、上下游對稱張拉。張拉采用四臺單孔26t千斤頂兩端兩側(cè)對稱張拉，采用張拉力與伸長量雙控。

4.5 張拉完成后切除多余的鋼絞線，錨頭進行防腐處理，安裝保護罩，灌注防腐油脂，安裝減震橡膠裝置。（圖13）

5 結(jié)束語

滁河特大橋波紋鋼腹板連續(xù)箱梁成功實施充分展現(xiàn)了波紋鋼腹板及預應力體外束橋的優(yōu)勢，它有效地將鋼、混結(jié)合起來，減輕了結(jié)構(gòu)自重，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及材料使用效率，該橋型結(jié)構(gòu)美觀、抗震性能好，同時縮短了施工周期，且體外預應力鋼束橋梁與普通體內(nèi)預應力橋梁相比易檢查、易維護，波紋鋼腹板與預應力體外束組合結(jié)構(gòu)橋應當具有廣闊的應用前景。

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