鋼-混組合梁預(yù)應(yīng)力鏤空橋面板吊模法施工

李 飛，馬建僑，李 義

(天津城建集團(tuán)有限公司，天津市 300211)

鋼-混組合梁預(yù)應(yīng)力鏤空橋面板吊模法施工

李 飛，馬建僑，李 義

(天津城建集團(tuán)有限公司，天津市 300211)

天津海河吉兆橋設(shè)計(jì)為鋼桁架與混凝土橋面板組成的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)形式，混凝土橋面板位于鋼桁架大面積鏤空部位。通過比選，采用吊模結(jié)構(gòu)，與鋼桁架上弦桿組成橋面板的整體承重體系，進(jìn)行混凝土澆筑。該工藝施工速度快、周轉(zhuǎn)率高，不僅解決了跨海河施工支架搭設(shè)難題，也使模板更加貼合混凝土橋面線形。從整體吊模在鋼-混凝土橋梁的應(yīng)用和混凝土橋面板施工工藝等方面展開論述，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

鋼-混凝土組合梁;橋面板;吊模;施工

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

海河吉兆橋橋梁及附屬工程，位于天津市中心城區(qū)中環(huán)線和外環(huán)線之間，地處規(guī)劃的天鋼柳林地區(qū)城市副中心，經(jīng)濟(jì)地位和社會(huì)地位十分重要。主線修筑起點(diǎn)為雪蓮南路與海河?xùn)|路相交路口，修筑終點(diǎn)為吉兆路與柳盛道相交路口，全長(zhǎng)906.842 m。

吉兆橋橋梁跨越海河，全長(zhǎng)365 m，修筑面積約為14 800 m2，其中主橋?yàn)槿玟撹旒芘c混凝土橋面板組成的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)形式55 m+90 m+ 55 m，橋面寬40 m，見圖1。

鋼桁架設(shè)計(jì)為九榀桁架結(jié)構(gòu)(見圖2)，混凝土橋面板全長(zhǎng)200 m，厚度見表1。另在主橋中墩4#、5#位置處，每榀主桁架下弦桿內(nèi)灌注C55微膨脹混凝土，澆注長(zhǎng)度25 m(支點(diǎn)兩側(cè)各為12.5 m)，見圖3。

1.2 總體施工流程

吉兆橋橋梁總體施工順序是橋梁基礎(chǔ)施工后，先安裝鋼桁架，再灌注桁架下弦桿內(nèi)C55微膨脹混凝土，最后澆注橋面板混凝土。由于橋面板位于鋼桁架大面積鏤空部位，比較支架法、吊模法等優(yōu)缺點(diǎn)后決定采用吊模法施工，此種施工工藝施工速度快、周轉(zhuǎn)率高，不僅解決了跨海河施工支架搭設(shè)難題，也使模板更加貼合混凝土橋面線形。另外，橋面板與鋼桁架結(jié)合時(shí)，考慮正、負(fù)彎矩區(qū)結(jié)合形式不同、預(yù)應(yīng)力布置不同，將整體橋面板分為1#～5#段(其中1#、3#、5#段為橋梁正彎矩區(qū)，2#、4#段為橋梁負(fù)彎矩區(qū))，并在中間預(yù)留施工縫進(jìn)行預(yù)應(yīng)力連接器的安裝，以及設(shè)置后澆帶進(jìn)行單排密集區(qū)鋼絞線分次張拉，見圖4。

鑒于橋面板負(fù)彎矩區(qū)域的鋼混連接方式采用了縱向可滑動(dòng)、抗掀起T型連接鍵替代了傳統(tǒng)剪力釘，此種結(jié)構(gòu)能夠有效的釋放混凝土內(nèi)應(yīng)力，即混凝土與鋼桁架能夠在預(yù)應(yīng)力張拉后產(chǎn)生相對(duì)滑移。為了保證混凝土能夠順利的滑動(dòng)，故需要保證張拉過程中混凝土橋面板兩側(cè)需要有能夠保證混凝土橋面板的位移量，綜合以上幾點(diǎn)，將整體混凝土橋面板分5塊橋面板、4塊施工縫、4塊后澆帶，共計(jì)13段，分5次澆筑。各段橋面板施工流程如下:鋼桁架主梁高程復(fù)測(cè)→T型鍵或剪力鍵焊接施工→吊模的臨時(shí)支架安裝→雙拼36 b工字鋼縱梁擺放→穿對(duì)拉螺栓，吊裝模板分配梁→方木擺放→鋪設(shè)竹膠板→鋼筋綁扎→穿波紋管及鋼絞線→澆注混凝土→張拉預(yù)應(yīng)力。

2 吊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 鏤空部位吊模結(jié)構(gòu)

鏤空部位吊模結(jié)構(gòu)從上到下由雙拼36 b工字鋼縱梁、臨時(shí)托架、橋面板模板、模板分配梁和φ18對(duì)拉螺栓組成，施工安全系數(shù)1.5倍，見圖5。

根據(jù)分段，在施工區(qū)域鋼桁架每個(gè)橫連桿件上兩端各焊接一個(gè)臨時(shí)托架形成支撐體系，用來支撐36 b工字鋼縱梁。臨時(shí)托架采用雙拼14#槽鋼及20#槽鋼制作，見圖6。

圖2 桁架梁端三維示意圖

圖3 吉兆橋主桁架下弦桿內(nèi)灌注C55微膨脹混凝土圖

表1 混凝土橋面板厚度表

圖4 混凝土橋面板分塊澆筑圖

圖5 橋面板吊模示意圖(單位:cm)

圖6 臨時(shí)托架結(jié)構(gòu)圖

將36 b工字鋼進(jìn)行雙拼焊接，并且在頂面焊接鐵板(10 cm×8 cm、1 cm厚)，中間設(shè)孔，用來定位對(duì)拉螺栓。工字鋼縱梁沿橋縱向順直擺放，與托架接觸面平整并焊接牢固。工字鋼縱梁在每個(gè)鋼桁架鏤空部位兩邊各設(shè)置1個(gè)雙拼36 b槽鋼作為縱梁的橫連結(jié)構(gòu)。

工字鋼縱梁擺放固定后，穿對(duì)拉螺栓。對(duì)拉螺栓直徑φ18 mm、長(zhǎng)1.5 m，螺栓下端固定在模板分配梁上。根據(jù)計(jì)算，橋面板模板分配梁采用14#雙拼槽鋼制作，間距80 cm一道(邊距不大于35 cm)，并預(yù)留螺栓孔，與工字鋼螺栓孔對(duì)應(yīng)。

槽鋼頂部鋪設(shè)橋面板模板，由間距30 cm的10 cm×10 cm方木與方木頂部鋪設(shè)的2 cm竹膠板組成。在橫連位置，由于凈空僅有7 cm，因此在該部位采用竹膠板配6 cm×8 cm木板條，木板條間距15 cm，采取加密布設(shè)原則。

2.2 懸挑部位模板結(jié)構(gòu)

邊側(cè)主梁中距翼板邊為1.6 m，該段為懸挑部分，板厚28 cm，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工條件，采用槽鋼吊架方法進(jìn)行翼板混凝土板的模板施工，見圖7。

圖7 橋面板翼板支模示意圖(單位:cm)

吊架主件采用14#槽鋼焊接成三腳架形式，然后在主桁架頂面焊接已處理過的φ18對(duì)拉螺栓，下端將三腳架吊住，當(dāng)?shù)跫苁芰Φ臅r(shí)候?qū)⒓荏w頂至桁架梁側(cè)面，經(jīng)過桁架梁反作用力保持吊架的平穩(wěn)。在施工過程中，主要受力桿件為φ18對(duì)拉螺栓和三腳架。

3 鋼-混凝土組合橋面板施工

吊模板鋪設(shè)完畢后，進(jìn)行混凝土橋面板施工，包括鋼筋綁扎、波紋管布設(shè)、鋼絞線穿束、混凝土澆注及預(yù)應(yīng)力張拉等工作。

3.1 鋼橋面高程復(fù)測(cè)及監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行主橋橋面板施工前，先對(duì)焊接完畢的鋼桁架進(jìn)行整體的高程復(fù)測(cè)，重點(diǎn)對(duì)各跨跨中、4#、5#墩幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的量測(cè)，并做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

同時(shí)與監(jiān)測(cè)單位結(jié)合，由監(jiān)測(cè)單位提前將本工程主橋的各類長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)元件安裝在指定位置，并對(duì)全橋進(jìn)行混凝土施工前第一次監(jiān)測(cè)，作為初始值，以便與后期各階段監(jiān)測(cè)數(shù)值進(jìn)行比較分析。

橋面高程復(fù)測(cè)完成后按要求在負(fù)彎矩區(qū)上焊接T型鍵，正彎矩區(qū)焊接傳統(tǒng)剪力釘。

3.2 鋼筋與波紋管安裝

橋面板鋼筋采用自動(dòng)數(shù)控機(jī)械加工、人工綁扎的方法形成。加工及安裝嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙，并滿足規(guī)范要求，特別注意橋面板分段處鋼筋預(yù)留及錨槽處鋼筋處理。

波紋管采用φ50 mm塑料波紋管，其管外觀尺寸、管壁厚度以及環(huán)剛度等指標(biāo)滿足規(guī)范要求，在橋面板鋼筋分項(xiàng)工程完成后，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員預(yù)先將波紋管定做坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，并由現(xiàn)場(chǎng)施工人員焊接雙向U型定位筋[1]，再由橋面板分段處將已連接好的整根波紋管插入到定位筋中，保證了位置準(zhǔn)確、避免了混凝土澆筑過程中波紋管偏位。

3.3 混凝土澆注

(1)混凝土配合比設(shè)計(jì)

橋面板混凝土采用C55和C60高標(biāo)號(hào)混凝土，通過試拌實(shí)驗(yàn)確定水泥與摻合料比例(見表2)，以保證混凝土具有良好的流動(dòng)性和和易性。通過采用低水膠比，保障高強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度發(fā)展。通過摻加HX-F3高效減水劑，使混凝土在低水膠比下獲得適宜的黏度，具有良好的流動(dòng)性、黏聚性和保塑性，保障混凝土工作性。

表2 橋面板混凝土配合比(單位:kg/m3)

(2)混凝土澆注及養(yǎng)護(hù)

橋面板混凝土澆筑面積較大，混凝土標(biāo)號(hào)較高、坍落度小、凝結(jié)時(shí)間短，考慮到以上主動(dòng)問題，采用兩臺(tái)泵車從橋面左右兩側(cè)對(duì)稱澆筑的方式，從低處向高處進(jìn)行澆筑，澆筑過程中避免混凝土直接咋落到模板上，同時(shí)澆筑過程中對(duì)橋面板進(jìn)行分層澆筑，加快水化熱的散發(fā)，并在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑?；炷翝仓⑼瓿珊竺婧?，連續(xù)14 d覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。

3.4 預(yù)應(yīng)力張拉

主橋共包含170余根鋼絞線，分段張拉后，通過高強(qiáng)度連接器進(jìn)行連接，最后完成主橋橋面系的建立。張拉前針對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行專項(xiàng)方案編制及三層施工技術(shù)交底，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋及錨固材料進(jìn)行試驗(yàn)，重新核算設(shè)計(jì)圖紙中理論伸長(zhǎng)量，將張拉應(yīng)力及伸長(zhǎng)量輸入到張拉儀器中，張拉過程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求從兩側(cè)向中間對(duì)稱張拉，采取張拉應(yīng)力與伸長(zhǎng)量雙控的原則。針對(duì)橋面板鏤空部位的張拉錨頭，采取在浮船操作平臺(tái)上搭設(shè)支架，進(jìn)行張拉千斤頂?shù)纳?、平移和張拉作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁橋面板施工中采用整體吊模的方法，通過選擇整體吊模的支撐結(jié)構(gòu)和優(yōu)化混凝土配合比，總結(jié)了橋面板的施工方法和全過程的控制要點(diǎn)，取得了比較理想的施工效果，為今后同類型施工起到借鑒作用。

U445

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1009-7716(2015)11-0118-04

2015-07-13

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化施工技術(shù)研究》(課題編號(hào):2011BAJ09B0403)。

李飛(1977-)，男，天津人，高級(jí)工程師，從事道橋施工管理工作。