38.3米寬幅大懸臂斜腹板箱梁掛藍關鍵施工技術

【摘 要】 本文結合江肇西江特大橋主橋38.3米寬幅大懸臂斜腹板箱梁掛藍的設計和施工，簡單介紹大型菱形掛籃的成功設計在橋梁施工中的應用。

【關鍵詞】 寬幅大懸臂斜腹板；掛藍；施工

一、工程概述

江肇西江特大橋主橋為（128+3×210+128）m四塔五跨連續(xù)的單索面預應力混凝土矮墩、矮塔斜拉橋，主橋長為886m，其結構為墩、塔、梁固接的五跨連續(xù)剛構體系。主梁采用預應力C60混凝土結構。

掛籃結構設計形式采用菱形掛籃，半幅掛籃設計4片主桁。掛籃前下橫梁長度為27.2米，后下橫梁長度為39.5米；前上橫梁長度為36米，后上橫梁長度為38.9米，掛籃總重量為180T。按全斷面考慮，懸臂澆筑節(jié)段的最大重量達到432t，其中翼板重37t。

二、38.3米寬幅大懸臂斜腹板箱梁掛籃施工遇到的難題

江肇西江特大橋主梁采用菱形掛籃懸臂施工，國內同種類型橋梁采用掛籃施工而具有可比性的有荷麻溪大橋、東新高速沙灣大橋。施工單位在組織實施38.3米寬幅大懸臂斜腹板箱梁掛籃施工時，必須解決以下諸多難題。

2.1 寬幅掛籃移機時的同步性問題

大懸臂寬幅斜腹板菱形掛籃設計4片主桁，掛籃移機時容易出現(xiàn)主桁前后不同步，左右移位的現(xiàn)象。掛籃移機時，如何保證各主桁架及掛籃上部與寬幅底籃的同步性？

2.2 寬幅箱梁的剪力滯問題

在斜拉索張拉時，由于箱梁為寬幅脊梁斷面且懸臂大（原設計翼板后澆），梁體受力呈現(xiàn)不均勻性，剪力滯后效應現(xiàn)象嚴重。當剪力滯超過許可范圍時會導致梁體開裂，影響其耐久性甚至是使用功能。主梁全斷面澆筑后如何解決剪力滯問題？

2.3 寬幅箱梁防裂問題

由于箱梁橋面寬，砼橫向約束大，同時C60高強混凝土早期自收縮大，容易產生早期裂縫。如何實現(xiàn)C60高強混凝土高性能化，提高其耐久性，有效防止箱梁裂縫的出現(xiàn)？

2.4 大懸臂寬幅箱梁線型控制及成橋應力狀態(tài)問題

由于矮塔斜拉橋主梁剛度大、線型可調幅度小，主橋的線形及應力基本屬于一次成型，后期很難再進行調整。同時在施工過程中，對主梁線型及成橋應力狀態(tài)影響因素有很多，如何保證主橋在施工過程中結構受力和變形始終處于安全的范圍內，且成橋后的主梁線形及應力狀態(tài)符合設計要求？

2.5 掛籃施工優(yōu)化問題

四個主墩同時展開箱梁施工，施工單位面臨施工面廣、掛籃試驗多而繁瑣、掛籃底籃拼裝難度大及工期緊張等特點。如何統(tǒng)籌安排工、料、機的投入，在保證安全與質量的同時，優(yōu)化掛籃施工，節(jié)省施工費用，縮短施工工期？

三、8.15米大懸臂寬幅斜腹板掛籃施工難點解決對策

3.1 掛籃移機同步性控制

掛籃整機同步性包括掛籃主桁間的同步性和掛籃上部與底籃間的同步性。

3.1.1 掛籃主桁同步性控制

掛籃主桁與軌道設有液壓缸，掛籃靠液壓缸將其推向下一施工階段。液壓系統(tǒng)選型要求液壓缸可聯(lián)動，亦可單動，同步出現(xiàn)問題時，可通過單動微調四片主桁位置，保證了主桁前移的同步性。

3.1.2 掛籃上部與底籃之間的同步控制

橋面上掛籃部分由液壓系統(tǒng)向前推移時，下部底籃滑動梁由于和滾輪箱之間有摩擦，會滯后上部位移。隨著繼續(xù)推移，水平分力會繼續(xù)增大，當增大到一定程度，底籃會以一定的加速度向前移動，這個過程會造成晃動等不安全因素。為此，在箱梁與底籃之間，設置手拉葫蘆配合底籃運動，使掛籃的上部和下部運動保持一致。

3.2 寬幅箱梁剪力滯解決措施

為了解決剪力滯問題，通過多方研究驗算后，確定采用后澆變后聯(lián)來解決剪力滯問題，即在箱梁翼板后澆段處延橫向每隔3個節(jié)段設置1斷縫，當?shù)?個節(jié)段施工完畢且預應力與斜拉索張拉完成后，再將斷縫用箱梁同標號混凝土澆筑封閉。實際施工中，翼板后澆變后聯(lián)有效解決了剪力滯問題。

3.3 寬幅箱梁高標號砼防裂措施

由于主梁砼標號高，同時采用全斷面澆筑，為了有效控制砼裂縫的出現(xiàn)，箱梁施工時采取了以下措施來防止砼出現(xiàn)裂紋：

⑴優(yōu)化配合比設計

科研單位進行主梁C60砼優(yōu)化配合比設計，選擇早期水化熱低、收縮率小的配合比通過試驗得知，隨著摻合料摻量的增加，膠凝材料體系的放熱速率和放熱總量都在降低，當摻和料的摻量達到50%時，膠凝材料體系早期的放熱速率和放熱量都有明顯降低，降幅超過40%，能夠有效預防混凝土開裂。

⑵最大限度地降低混凝土入模溫度

采用原材料澆水、加冰、輸送泵管覆蓋麻袋澆水降溫、夏天選擇夜晚開盤等方式來降低混凝土入模溫度。

⑶使用聚丙烯纖維提高混凝土性能

由于箱梁頂板寬度達38.3m，砼橫向約束大，同時C60高強混凝土早期自收縮大，在新舊混凝土結合位置極易產生收縮裂縫。

3.4 大懸臂寬幅箱梁線型及成橋應力狀態(tài)控制措施

為了保證主橋在施工過程中結構受力和變形始終處于安全的范圍內，且成橋后的主梁線形及應力狀態(tài)符合設計要求，箱梁施工時采取了以下措施來控制施工：

3.4.1 增加掛籃剛度、減少掛籃變形

通過適當增加用鋼量、采用空間桁架、減少掛籃構件的應力值，提高掛籃的抗變形能力。

3.4.2 由監(jiān)控單位對全橋的線型、索力及應力進行監(jiān)控，指導施工

由監(jiān)控單位建模計算，編制全橋監(jiān)控方案。對施工單位提供立模標高值，同時對索力進行監(jiān)測，保證索力的誤差不超過設計要求。在主梁重要截面，進行應力布點監(jiān)測，實時指導施工，保證應力狀態(tài)符合設計要求。

3.4.3 提高施工精度，嚴格控制臨時荷載及箱梁自重誤差

施工單位嚴格按照監(jiān)控方案的要求進行臨時荷載的堆放，提高模板的安裝精度，控制好箱梁截面尺寸，減少箱梁的自重誤差。施工過程中，嚴格控制橋面標高，避免主梁出現(xiàn)橫向不平衡恒載。

3.5 大懸臂寬幅掛藍優(yōu)化施工

針對主墩施工面廣、掛籃試驗多而繁瑣、掛籃底籃拼裝難度大及工期緊張等難點，在保障安全與質量的同時，施工單位合理優(yōu)化掛籃試驗及拼裝工作，節(jié)省了施工費用及縮短施工工期。

3.5.1 掛籃經(jīng)濟快速試驗方案

⑴主桁對拉試驗

進過綜合比選，掛籃主桁采用對拉試驗方案。將兩片主桁對稱置于已經(jīng)調平過的工字鋼平臺上，后節(jié)點板處采用精軋螺紋鋼錨固好，下節(jié)點板處采用高強螺栓緊密連接。為防止兩對稱桁架由于受力不均發(fā)生豎向失穩(wěn)，出現(xiàn)類似書本折疊的高?，F(xiàn)象，利用工字鋼上下層包夾兩主桁，采用千斤頂單端頂升反力梁來完成試驗的加載。

⑵鉸座安全性試驗

由于四套底籃的鉸座有168個，為了不影響掛籃施工進度，施工方采用反力梁及油壓千斤頂反頂，對鉸座進行試驗。

測試方法：鉸座安裝完成后，鉸座固定于底籃橫梁上，采用兩千斤頂頂升扁擔梁的形式來實現(xiàn)加載。逐步加載至120%的實際受力，觀察焊縫是否出現(xiàn)開裂情況、板材是否有變形等。

3.5.2 超寬幅底籃安全快速整體吊裝

底籃系統(tǒng)由40條縱梁橫架于前后橫梁上、以螺栓連接形式組成，其中前下橫梁長27.2m，后下橫梁長39.5m，總重量約50噸（含模板）。為應對底板變寬要求，部分縱梁滑動式設計，方便新增模板的安裝。

結語

江肈西江特大橋主橋懸澆箱梁掛藍施工難度大，首次成功完成國內38.3m寬幅大懸臂菱形掛籃一次性澆注成型工作。本特大型菱形掛籃的成功設計，優(yōu)化了前后上橫梁及菱形主桁架、外側模桁架等關鍵部位.同時，掛藍實現(xiàn)全斷面一次性澆筑成型，解決了原設計的齡期差問題，縮短了全橋施工工期，節(jié)約了可觀的經(jīng)費，為同類橋梁施工積累了很好的施工經(jīng)驗。

參考文獻

[1]JTJ041—2000，公路橋涵施工技術規(guī)范

[2]崔佳，等，鋼結構設計規(guī)范理解與應力