芳世灣大橋連續(xù)梁合攏段施工技術(shù)

譚淼

摘要： 根據(jù)芳世灣大橋50m+90m+50m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁合攏段的施工方案，介紹了連續(xù)梁合攏段施工工藝、影響因素、需解決的問(wèn)題，為以后同類(lèi)連續(xù)梁的合攏施工提供了參考。

Abstract： According to the construction plan of 50m+90m+50m prestressed concrete continuous beam in the closure section in Fangshiwan Bridge， this paper introduces the construction technology， influence factors， problems need to solve in the continuous beam closure section to provide reference for the similar closure construction of continuous beam.

關(guān)鍵詞： 連續(xù)梁；合攏；工藝

Key words： continuous beam；fold；technology

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.21+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）06-0099-03

0 引言

芳世灣大橋50m+90m+50m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用掛籃懸澆方法進(jìn)行施工，合攏順序?yàn)橄冗吙绾笾锌?。邊跨合攏段混凝土澆筑后，張拉邊跨預(yù)應(yīng)力束，解除主墩頂臨時(shí)固結(jié)，使懸臂T構(gòu)變?yōu)楹?jiǎn)支結(jié)構(gòu)，中跨合攏后，使兩個(gè)簡(jiǎn)支懸臂結(jié)構(gòu)形成一個(gè)連續(xù)梁，完成體系轉(zhuǎn)換。

一般來(lái)講合攏段的施工順序可分為：先邊跨合攏后中跨合攏或先中跨合攏再邊跨合攏。在這里主要結(jié)合芳世灣大橋施工方案，介紹先邊跨后中跨合攏的施工技術(shù)。

1 合攏段需解決的問(wèn)題

連續(xù)梁合攏段施工是橋梁施工的重要一環(huán)，合攏段施工就是梁體體系轉(zhuǎn)換的過(guò)程之一。橋梁體系轉(zhuǎn)換后由施工過(guò)程的懸臂靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的超靜定結(jié)構(gòu)。橋梁轉(zhuǎn)換成超靜定結(jié)構(gòu)后，除了因合攏的順序不同而產(chǎn)生不同的施工內(nèi)力外，還產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布和相關(guān)的次內(nèi)力；這些次內(nèi)力主要是結(jié)構(gòu)合攏時(shí)的施工工藝及預(yù)應(yīng)力束張拉施工、混凝土收縮和徐變、溫度變化以及支座沉降的影響產(chǎn)生。根據(jù)箱梁懸臂澆筑的合攏及體系轉(zhuǎn)換后的成橋情況，合攏段施工主要需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：①橋梁整體線(xiàn)型控制問(wèn)題；②合攏段工裝問(wèn)題；③配重問(wèn)題；④合攏段臨時(shí)鎖定問(wèn)題；⑤合攏段澆筑問(wèn)題。

1.1 線(xiàn)型問(wèn)題 合攏段的施工是整座橋梁施工的最后階段，要想控制好合攏段的線(xiàn)型那么在掛籃正常行走段施工時(shí)就應(yīng)嚴(yán)格控制梁段整體線(xiàn)型，應(yīng)綜合考慮懸臂長(zhǎng)度、掛籃重量與施工荷載、預(yù)加應(yīng)力、溫度及施工等因素，根據(jù)監(jiān)控指令計(jì)算各截面的預(yù)留拱度及立模標(biāo)高。同時(shí)在梁段頂面中線(xiàn)及上下游兩側(cè)埋設(shè)水平觀測(cè)點(diǎn)隨時(shí)觀測(cè)各截面處標(biāo)高在整個(gè)梁體施工中的變化。

控制好懸澆梁0#塊以及正常行走段的線(xiàn)型以后，合攏段的線(xiàn)型應(yīng)根據(jù)兩懸臂標(biāo)高測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行分析判斷：如果合攏段兩端的相對(duì)高差在合攏段長(zhǎng)度的1/100以?xún)?nèi)且不大于15mm時(shí)，則可直接進(jìn)行合攏段施工，不用處理；如果合攏段兩端的標(biāo)高差超出允許范圍，則需要通過(guò)配重等方法調(diào)整兩段懸臂的相對(duì)高差，以保證梁體線(xiàn)型的美觀。但這種處理方式會(huì)使梁體產(chǎn)生不規(guī)則應(yīng)力，破壞梁體原設(shè)計(jì)的應(yīng)力結(jié)構(gòu)。因此連續(xù)梁線(xiàn)型要從施工前對(duì)圖紙的審核開(kāi)始嚴(yán)格控制，盡量避免合攏段施工時(shí)進(jìn)行線(xiàn)型的調(diào)整。

1.2 吊架的形式 合攏段吊架的形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、工裝準(zhǔn)備情況及工人操作習(xí)慣、水平確定，一般有表1所示幾種情況。

在實(shí)際施工中，第1、5種方案應(yīng)用較多。

1.3 臨時(shí)鎖定的問(wèn)題 合攏段澆筑前應(yīng)將懸臂段臨時(shí)鎖定，目的是為了減少兩端懸臂受溫度變化的影響可能產(chǎn)生的縱向伸縮而使合攏段長(zhǎng)度變化，從而導(dǎo)致合攏段混凝土凝固過(guò)程中受到張拉或者壓縮的超應(yīng)力的影響而產(chǎn)生裂縫，在澆筑合攏段混凝土前采用勁性骨架和施加預(yù)應(yīng)力束外拉的方式將兩端懸臂臨時(shí)聯(lián)結(jié)，以保證合攏段混凝土的完整。

臨時(shí)鎖定不但需要保持合攏段的長(zhǎng)度不變，且鎖定的骨架支撐力還應(yīng)能夠抵消梁體溫度變形引起的支座和模板體系產(chǎn)生的摩擦阻力，保證合攏段相對(duì)無(wú)變形。一般情況下，設(shè)計(jì)會(huì)給出臨時(shí)鎖定的形式及要求，按照設(shè)計(jì)圖嚴(yán)格施工即可。

1.4 配重的問(wèn)題 合攏段兩端配重的目的主要有兩點(diǎn)：①減少混凝土澆筑時(shí)的撓度變形，保證混凝土質(zhì)量；②保持T構(gòu)兩端的不平衡彎矩小于主墩頂臨時(shí)固結(jié)所能提供的不平衡彎矩。

配重可以用水箱或沙袋等，水箱的效果最好，在正常行走段最后兩個(gè)節(jié)段要統(tǒng)計(jì)分析輸送泵車(chē)輸送的速度，以確定合攏段兩端在澆筑時(shí)配重卸載的速度。

1.5 砼澆筑 混凝土澆筑施工是合攏段施工的關(guān)鍵工序，混凝土施工前要做好技術(shù)交底、人員安排等技術(shù)準(zhǔn)備，要確定好澆筑的開(kāi)始時(shí)間，持續(xù)時(shí)間，配合比等工作，履行完檢查簽證手續(xù)后方可澆筑?；炷翝仓饕獞?yīng)注意以下問(wèn)題：①選擇在一天氣溫最低，溫度變化幅度較小，且氣溫處于上升期的時(shí)候安排澆筑合攏段混凝土；②注意收聽(tīng)天氣預(yù)報(bào)，當(dāng)未來(lái)三天內(nèi)有大風(fēng)降溫天氣時(shí)，不宜進(jìn)行施工；③合攏段混凝土宜比梁體提高一個(gè)等級(jí)，并要求早強(qiáng)，宜采用微膨脹混凝土，梁頂受日照部分必須加以覆蓋；④合攏段混凝土應(yīng)全斷面一次澆筑完成，澆筑時(shí)應(yīng)先邊后中依次對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，且澆筑時(shí)間不宜超過(guò)4個(gè)小時(shí)。

2 合攏段施工方法

下面以芳世灣大橋?yàn)槔?，?jiǎn)述合攏段施工的具體做法：

芳世灣大橋主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為跨徑50m+90m+50m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全長(zhǎng)190m。主橋橋面寬12.0m，箱梁頂板寬12.0m，底板寬度6.5m。墩頂0號(hào)梁段長(zhǎng)10.0m，兩個(gè)“T構(gòu)”的懸臂各分為10對(duì)梁段，其梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度從根部至跨中各為：2×3.5m、8×4.0m，累計(jì)懸臂總長(zhǎng)39m，懸臂澆筑梁段最大澆筑控制重量為1500kN，兩個(gè)邊跨現(xiàn)澆梁段均為3.88m，方量為36.1m3，重量為93.9t。

邊跨合攏段和中跨合攏段均為2.0m長(zhǎng)，合攏段及直線(xiàn)段混凝土方量為17.9m3，重量為46.5t；單側(cè)號(hào)塊混凝土方量共計(jì)473.1m3，重量為1230t。

2.1 合攏段吊架及模板 本項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及工人操作習(xí)慣，選擇了利用掛藍(lán)和其他形式托架相結(jié)合的方法施工合攏段，用竹膠板重新拼裝底模，外側(cè)模和內(nèi)模。

①板系統(tǒng)。底板由18#墩一側(cè)的掛籃前下橫梁及19#墩一側(cè)底板預(yù)留孔錨固的雙拼工30組成，縱梁采用工16間距30mm組成，其上鋪設(shè)依次為間為5cm*10cm間距為200mm的方木及竹膠板。

②翼緣底模系統(tǒng)?？v梁采用兩根雙拼工30組成，一根距翼緣邊425mm，一根距翼緣邊1905mm，兩根縱梁間距1480mm，縱梁將采用方木制作的排架錨固于翼緣底部形成底模系統(tǒng)。

③外側(cè)模。外側(cè)模采用10cm*10cm間距為300mm的方木及竹膠板，采用3道雙拼[16間距700mm進(jìn)行鋼筋對(duì)拉錨固。

2.2 臨時(shí)鎖定

2.2.1 合攏段鎖定計(jì)算假設(shè)

①要求鎖定骨架支撐力能夠抵消梁體溫度變形引起的支座或模板體系產(chǎn)生的摩擦阻力即可；②邊跨合攏時(shí)邊跨模板與混凝土的摩擦系數(shù)取0.15，中跨合攏時(shí)活動(dòng)支座摩擦力取0.05。

2.2.2 邊跨合攏段鎖定

①應(yīng)力分析。分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度應(yīng)力引起的力較大，但此時(shí)梁體受到的約束力較小，一旦梁體的溫度應(yīng)力超過(guò)其約束力，就會(huì)導(dǎo)致梁體出現(xiàn)位移。解決上述問(wèn)題的有效手段是保證合攏段臨時(shí)鎖定力大于模板及支座的約束力。②剛性支撐設(shè)置。邊跨現(xiàn)澆段及10號(hào)塊端部腹板兩側(cè)頂板、底板上各預(yù)埋4塊40cm高，50cm寬，2cm厚的鋼板，鋼板后方加焊鋼板肋進(jìn)行加強(qiáng)，梁體內(nèi)埋設(shè)加強(qiáng)鋼筋與混凝土連接增加抗拔力。支撐型鋼用雙拼工20b焊接而成，其主要作用是支頂，同時(shí)具有部分抗拉作用，確保支座能夠正?；顒?dòng)。

木模板與混凝土之間的摩擦系數(shù)取μ=0.15，則：

合攏段剛性支撐所受軸力：

N=μG=0.15×46.54×9.8=64kN。（G為邊跨現(xiàn)澆段梁段的重力）

若采用2工20b焊成支撐骨架，每個(gè)合攏段4個(gè)，則每個(gè)剛性支撐所受應(yīng)力：

σ=N/A=64/4/2/0.00395=2025kPa=2MPa。遠(yuǎn)小于工字鋼的容許應(yīng)力，符合要求。

③臨時(shí)張拉束。由于總共僅有64kN的力，故邊跨不再進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束張拉，僅用勁性骨架焊接來(lái)抵消溫度降低時(shí)兩端梁體對(duì)合攏段新澆混凝土的張應(yīng)力。

4個(gè)骨架所承受的平均力為：64/4=16kN，單個(gè)骨架在鋼板上焊縫長(zhǎng)度90cm，為保證焊縫牢固，每個(gè)骨架與預(yù)埋鋼板的焊縫均采用四周滿(mǎn)焊，焊縫厚度6mm。

2.2.3 中跨合攏段鎖定

①剛性支撐骨架。在兩10′號(hào)內(nèi)預(yù)埋相同的鋼板箱。中跨合攏時(shí)溫度應(yīng)力與邊跨合攏時(shí)相同，只是抵消溫度變形的力主要由0#塊活動(dòng)支座與梁體摩擦力承擔(dān)，取摩擦系數(shù)0.05，承重為全橋除去中跨合攏段梁體重量的1/2。此時(shí)摩擦力（等于合攏段剛性支撐所受軸力）為：

N=？滋G=0.05×1230×9.8=603kN

假設(shè)采用2工40a焊成支撐骨架，每個(gè)合攏段4個(gè)，則每個(gè)剛性支撐所受應(yīng)力：

σ=N/A=603/4/2/0.00861=8754kPa=8.7MPa。

能夠滿(mǎn)足要求。

②臨時(shí)張拉束。按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的張拉，2束TH4和2束B(niǎo)11共4束作為合攏臨時(shí)張拉束。每束臨時(shí)張拉力為450kN。

2.3 合攏段配重

2.3.1 邊跨合攏時(shí)

根據(jù)0#塊支架設(shè)計(jì)計(jì)算，其中不論哪種工況不進(jìn)行配重產(chǎn)生的不平衡彎矩，主墩頂?shù)呐R時(shí)固結(jié)都可以滿(mǎn)足。根據(jù)標(biāo)高測(cè)量結(jié)果，邊跨直線(xiàn)段與懸澆段相對(duì)高差在1cm以?xún)?nèi)，因此邊跨合攏段不需要壓重。

2.3.2 中跨合攏時(shí)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，中跨兩側(cè)懸澆段相對(duì)高差在1cm以?xún)?nèi)，也不需要壓重調(diào)整。

2.4 合攏段混凝土的澆筑 項(xiàng)目部在合攏段混凝土澆筑前詳細(xì)了解了天氣狀況，選擇了無(wú)大風(fēng)降溫的一天進(jìn)行混凝土澆筑施工，且做好準(zhǔn)備工作。澆筑時(shí)間選擇在凌晨3點(diǎn)左右，此時(shí)氣溫最低且緩慢上升，澆筑前確保混凝土連接面符合施工要求。混凝土采用微膨脹混凝土，且必須安排專(zhuān)人檢測(cè)其質(zhì)量合格后才能投入到施工中。整個(gè)混凝土澆筑施工持續(xù)了3小時(shí)。澆筑完成后應(yīng)安排專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)和測(cè)溫，并將結(jié)果記錄下來(lái)。

2.5 合攏段張拉 當(dāng)合攏段混凝土強(qiáng)度符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)放松吊架外側(cè)模及內(nèi)側(cè)模。之后依照順序進(jìn)行其他預(yù)應(yīng)力束張拉，完工后才能脫底模。需要注意的是在合攏段混凝土灌注前，應(yīng)將所有的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)全部穿入波紋管內(nèi)，且安裝步驟必須符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才不會(huì)出現(xiàn)異常情況。

3 結(jié)語(yǔ)

芳世灣大橋合攏段在施工人員的精心組織下順利合攏，并進(jìn)行了體系轉(zhuǎn)換，施工后經(jīng)檢查合攏段與懸臂連接處未出現(xiàn)裂紋，確保了工程質(zhì)量，通過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]MBEC1002-2014，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工[S].

[2]楊勃，陳艷茹，張鵬.黑山湖特大橋跨蘭新鐵路連續(xù)梁中跨合龍計(jì)算[J].四川建材，2015-06-08.

[3]石險(xiǎn)峰.大跨度鐵路單線(xiàn)懸臂澆筑連續(xù)梁合龍段施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2012-05-20.

[4]M. J. N. Priestley. Long term observations of concrete structures analysis of temperature gradient effects[J]. Materials and Structures . 1985 （4）.

[5]李杰.南通城北大橋懸澆法中跨合攏段施工[J].科技風(fēng)，2009-11-15.