跨繁忙國(guó)道高速公路剛構(gòu)連續(xù)梁逆向合攏施工技術(shù)

杜方華

摘要：由于外界原因，主橋邊墩無(wú)法按計(jì)劃施工，原設(shè)計(jì)的先邊跨、后中跨的合攏順序無(wú)法按期實(shí)施，而工期又十分緊張，通過(guò)調(diào)整連續(xù)梁合攏順序，消除中跨掛籃長(zhǎng)時(shí)間停留在國(guó)道上方的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保工程安全可控，在邊墩施工完成后能及時(shí)完成合攏，節(jié)約不少工期。

Abstract： Due to external reasons， the main bridge pier can not be constructed according to the plan. The closure sequence of the first side span and the rear middle span of the original design can not be implemented on schedule， and the construction period is very tight. By adjusting the continuous beam closing sequence， the safety risk of middle hanging basket long-time staying above national road is reduced to ensure project safety under control. After completion of side pier construction， the closure can be done in time， saving a lot of time.

關(guān)鍵詞：剛構(gòu)連續(xù)梁；合攏順序；優(yōu)化調(diào)整

Key words： rigid continuous beam；closing sequence；optimal adjustment

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）07-0131-03

0 引言

在當(dāng)前城鎮(zhèn)化不斷擴(kuò)張的形勢(shì)下，道路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，不少項(xiàng)目面臨征拆量大、征拆難的問(wèn)題，進(jìn)而引起安全、質(zhì)量、工期方面存在不可預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，許多結(jié)構(gòu)物的施工工序無(wú)法按照設(shè)計(jì)要求實(shí)施，這就需要從工藝方案上進(jìn)行優(yōu)化，以保證在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下消除各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，以便兌現(xiàn)投標(biāo)承諾，維護(hù)企業(yè)信譽(yù)。

1 工程概況

大廣高速公路佛子凹大橋主橋以38.5+70+46.5m剛構(gòu)連續(xù)梁跨越G105國(guó)道，中跨合攏段截面中心線(xiàn)梁高2m，腹板厚50cm，底板厚度32cm，頂板厚28cm，合攏段長(zhǎng)2m；邊跨合攏段梁高2m，頂板厚30cm，腹板厚55cm，底板厚32cm；合攏段砼21.7方，重56.4噸。邊跨直線(xiàn)段砼分別重為346.3噸和105.3噸。

2 合攏段施工工藝流程

見(jiàn)圖1“合攏段施工工藝框圖”。

3 中跨合攏

3.1 施工準(zhǔn)備

①懸臂梁段澆注完畢，3#墩中跨掛籃退行至7#塊，邊跨退1.5m（即下掛籃前下橫梁位于9#塊斷面往里50cm處，錨固等施工工序見(jiàn)小邊跨直線(xiàn)段及邊合攏段施工）在此中跨9#塊位置施加配重P0（此配重根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際掛籃重量、施工機(jī)具等施工荷載確定?，F(xiàn)場(chǎng)單側(cè)掛籃重64t，根據(jù)距中墩位置彎矩平衡原理，施加配重F=（64*30.5-64*27）/30.5=7.4t）使整個(gè)T構(gòu)保持平衡。②2#墩9#段懸臂施工完成后，中跨掛籃及邊跨掛籃同時(shí)行走至9#、9#塊（作為邊跨配重）保證整個(gè)T構(gòu)保持平衡。③清除箱頂、箱內(nèi)的施工材料、機(jī)具，用于合攏段施工的材料、設(shè)備有序放至墩頂。④測(cè)量記錄近期氣溫變化規(guī)律。

3.2 模板就位及安裝

中跨合攏梁段采用單側(cè)掛籃合攏施工，安裝步驟為：①將掛籃整體前移至合攏段另一懸臂端；②掛籃前下橫梁行走至另一懸臂端內(nèi)50cm處，采用4根？準(zhǔn)32精軋螺紋鋼錨固于翼緣板及底板（錨固孔在9#段砼澆筑時(shí)提前預(yù)埋）；③在掛籃底模分配梁上面鋪方木及竹膠板做底模，調(diào)整底模高度，底模安裝完成；④用鋼絲繩牽引外滑梁移到另一懸臂端相應(yīng)位置用精扎螺紋鋼錨固，安裝側(cè)模。

3.3 設(shè)平衡重

在合攏懸臂端采用水箱中加水的方法設(shè)平衡重，邊跨懸臂端采用鋼絞線(xiàn)配重，兩邊所加平衡重噸位由施工平衡設(shè)計(jì)確定，配重及合攏步驟見(jiàn)圖2“合攏段施工過(guò)程示意圖”。

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①施工掛籃前移，中跨合攏底模側(cè)模安裝，加配重水箱。②鋼筋綁扎，預(yù)應(yīng)力管道安裝，合攏鎖定。③澆注混凝土?xí)r間選擇為夜晚最低溫度時(shí)，逐級(jí)卸除水箱配重。④當(dāng)合攏段預(yù)應(yīng)力張拉及錨固完畢后，將合攏模板拆除。

3.4 普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝

在地面集中加工成型普通鋼筋，運(yùn)至合攏段綁扎安裝，綁扎時(shí)將勁性骨架安裝位置預(yù)留，等勁性骨架鎖定后補(bǔ)充綁扎。底板束管道安裝前，應(yīng)試穿所有底板束，檢查其是否處于正常狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。為保證合攏段混凝土澆注后底板束管道的暢通，合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內(nèi)穿入鋼絞線(xiàn)芯模。其余預(yù)應(yīng)力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。

3.5 合攏鎖定

合攏前使梁兩懸臂端臨時(shí)連接，盡可能保持相對(duì)固定，以防止合攏段混凝土在澆注及早期硬化過(guò)程中發(fā)生明顯的體積改變，鎖定時(shí)間按合攏段鎖定設(shè)計(jì)執(zhí)行，臨時(shí)“鎖定”是合攏的關(guān)鍵， “鎖定”時(shí)用兩個(gè)500t穿心千斤頂在腹板中線(xiàn)內(nèi)側(cè)一米位置處對(duì)稱(chēng)施加100t水平頂推力（即每個(gè)千斤頂施加50噸力），然后焊接勁性骨架。鎖定設(shè)置的鋼支撐提前預(yù)埋，9#段澆筑砼前在梁體內(nèi)預(yù)埋20號(hào)槽鋼，然后再用連接鋼板和20號(hào)槽鋼與預(yù)埋槽鋼連接。

3.6 澆注合攏段混凝土

3.7 預(yù)應(yīng)力施工

合攏段永久束張拉前，采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預(yù)應(yīng)力束管道安裝時(shí)要采取措施保證管道暢通，待合攏段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度和相應(yīng)齡期后，張拉底板及頂板鋼束（張拉順序?yàn)橄乳L(zhǎng)后短），按照設(shè)計(jì)要求的張拉噸位及順序雙向?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行張拉。橫向、豎向預(yù)應(yīng)力施工同箱梁懸灌梁段施工，合攏段施工完畢。

3.8 拆除模板及掛籃后退至3#段位置，吊車(chē)拆除

3.9 平衡設(shè)計(jì)

平衡設(shè)計(jì)的目的是為保持合攏段砼澆筑過(guò)程中梁體的平衡，平衡設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持對(duì)墩位彎矩平衡的原則，其施工荷載主要包括以下方面：

①合攏段混凝土重；②直接作用于懸臂的荷載；③合攏吊架自重及混凝土澆注前作用于合攏吊架的荷載。

在合攏鎖定之前將平衡配重加到相應(yīng)懸臂端，能夠有效避免薄弱處受剪破壞。

合攏段掛籃施工，由于下方為國(guó)道，混凝土采用地泵輸送。為避免混凝土開(kāi)裂，合攏段混凝土選擇非溫度急劇變化日夜間最低時(shí)進(jìn)行澆注，混凝土的澆注速度每小時(shí)10m3左右，3-4小時(shí)澆完。

3.10 當(dāng)張拉、封錨完畢后，拆除模板

3.11 體系轉(zhuǎn)換

①懸臂端澆筑完成，待砼強(qiáng)度達(dá)到90%以后，張拉三向預(yù)應(yīng)力，拆除中墩臨時(shí)支墩；②采用在懸臂端的水箱中加水的方法設(shè)平衡重，兩個(gè)T構(gòu)承受合攏段配重不同，掛籃轉(zhuǎn)換成的合攏吊架錨固于兩個(gè)懸臂段，各自承受合攏段鋼筋砼的一半荷載，即28.2t，在每個(gè)T構(gòu)的懸臂段位置配重28.2t的合攏配重，然后在中跨合攏段施加100T水平頂推力，然后安裝中跨合攏段臨時(shí)剛性連接；③澆筑合攏段，同時(shí)等重卸載中跨配重；④待強(qiáng)度達(dá)到90%以上，張拉錨固中跨底板縱向束及頂板鋼束（先長(zhǎng)后短），然后張拉橫向鋼束，完成中跨體系轉(zhuǎn)換；⑤拆除模板，完成第一次結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

4 邊跨合攏施工

4.1 邊跨合攏段支架及模板

邊跨合攏段采用掛籃施工，同中跨合攏施工。

4.2 設(shè)平衡重

采用在懸臂端的水箱中加水的方法設(shè)平衡重，懸臂端與直線(xiàn)段承受合攏段配重相同，各自承受一半荷載，即各自添加28.2t邊跨合攏配重。

4.3 大邊跨（46.5m）合攏

①“T構(gòu)”懸臂澆注及邊跨等高度現(xiàn)澆段施工完畢。掛籃行走至現(xiàn)澆段位置。②錨固前下橫梁及導(dǎo)滑梁，模板安裝，加水箱配重，鋼筋綁扎，預(yù)應(yīng)力管道安裝，邊跨合攏段鎖定。③澆注混凝土選擇當(dāng)天最低溫度時(shí)間。④待強(qiáng)度達(dá)到90%后，張拉及封錨邊跨合攏段預(yù)應(yīng)力，拆除邊合攏段掛籃。

4.4 普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝

在地面集中加工成型普通鋼筋，運(yùn)至合攏段綁扎安裝，綁扎時(shí)預(yù)留勁性骨架安裝位置，鎖定勁性骨架后補(bǔ)充綁扎。底板束管道安裝前，應(yīng)試穿所有底板束，檢查其是否處于正常狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。為保證合攏段混凝土澆注后底板束管道的暢通，合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內(nèi)穿入鋼絞線(xiàn)芯模。其余預(yù)應(yīng)力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。

4.5 合攏鎖定

合攏前使梁兩懸臂端臨時(shí)連接，盡可能保持相對(duì)固定，以防止合攏段混凝土在澆注及早期硬化過(guò)程中發(fā)生明顯的體積改變，鎖定時(shí)間按合攏段鎖定設(shè)計(jì)執(zhí)行，邊跨合攏按照設(shè)計(jì)配重完成后焊接勁性骨架，完成合攏鎖定。

4.6 澆注合攏段混凝土

4.7 預(yù)應(yīng)力施工同中跨合攏段施工

4.8 體系轉(zhuǎn)換，拆除模板，完成邊跨體系轉(zhuǎn)換

5 小邊跨（38.5m）合攏施工

小邊跨合攏段模板同直線(xiàn)段一起安裝，待直線(xiàn)段施工完成后，再進(jìn)行邊跨合攏段的施工。小邊跨合攏段的模板的剛性構(gòu)架受力不同，因此對(duì)合攏段的平衡重施加與大邊跨合攏段的平衡重施加不同。合攏段施工受力如圖3。

q=56.4÷2=28.2t/m；

因此9#段前下橫梁受力為：P=34.7t；

故在合攏段澆筑時(shí)配重：34.7t。

其他工序同46.5m大邊跨合攏段施工。

6 掛籃拆除

施工完成合攏段后拆除掛籃，由于掛籃的單件重量不超過(guò)5t，中跨掛籃退至3#段位置采用塔吊均可滿(mǎn)足拆除需要。邊跨采用兩臺(tái)吊車(chē)拆除。

掛籃拆除遵照如下順序：拆除掛籃側(cè)模型系統(tǒng)→拆除掛籃底籃系統(tǒng)（縱橫向型鋼支架）→拆除吊帶系統(tǒng)→拆除掛籃橫向連接件→拆除掛籃主桁架→拆除走形導(dǎo)梁。

注意事項(xiàng)：正式開(kāi)始掛籃拆解作業(yè)前，應(yīng)先對(duì)施工所用各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保其處于正常狀態(tài)，同時(shí)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)指揮和指導(dǎo)。

掛籃的拆除是高空作業(yè)，每道工序都至關(guān)重要，必須確保一道工序無(wú)誤后，才能開(kāi)始下一道工序。

7 2m直線(xiàn)段施工

佛子凹大橋主橋（38.5+70+46.5）懸臂澆筑連續(xù)剛構(gòu)小邊跨直線(xiàn)段頂板寬1630cm，底板寬830cm，佛子凹大橋前期因4#墩征拆等因素影響，導(dǎo)致施工工期緊張，左幅3#墩直線(xiàn)段長(zhǎng)234cm，其中蓋梁上承重114cm，懸臂長(zhǎng)120cm，懸臂度短，重量小，為滿(mǎn)足是工工期，對(duì)左幅3#墩直線(xiàn)段（11'段）及邊跨合攏段的施工方案進(jìn)行優(yōu)化，原設(shè)計(jì)直線(xiàn)段施工方案為碗口支架，優(yōu)化為直線(xiàn)段模板分配梁一端在掛籃前下橫梁受力，另外一端在蓋梁頂面受力，現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖1。在施工過(guò)程中，溫度以及直線(xiàn)段澆筑過(guò)程懸臂段會(huì)出現(xiàn)下?lián)?，?huì)對(duì)直線(xiàn)段砼及支座有影響，需采取以下措施來(lái)保證施工質(zhì)量。

7.1 結(jié)構(gòu)搭設(shè)前準(zhǔn)備

①佛子凹大橋左幅3#墩9#、9'#段澆筑砼前，在箱內(nèi)、翼緣板離斷面50cm處預(yù)埋內(nèi)徑φ50波紋管，箱內(nèi)3個(gè)，翼緣板每側(cè)2個(gè)。待懸臂段完成后（即9#、9'#段張拉、壓漿完成），3#墩中跨、邊跨掛籃同步后退，掛籃簽下橫梁一直退后至9#、9'#斷面后50cm位置，即邊跨掛籃前下橫梁錨固位置，然后錨固前下橫梁。②配重，按設(shè)計(jì)在中跨及邊跨9#、9'#段各配重28T，現(xiàn)場(chǎng)采用砼預(yù)制塊及水箱。③邊跨9#斷面高程監(jiān)測(cè)。為防止溫度引起的梁體下?lián)蠈?duì)直線(xiàn)段施工的影響，對(duì)邊跨9#段高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。④撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：0#塊位置埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，保證基準(zhǔn)點(diǎn)能夠監(jiān)測(cè)到9#斷面的觀測(cè)點(diǎn)，9#斷面共布置4個(gè)點(diǎn)。⑤撓度的監(jiān)測(cè)方法。在9#斷面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)箱梁上的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)方法采用水準(zhǔn)儀測(cè)量法。利用0#塊設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量9#段的四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，且四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)組成閉和水準(zhǔn)路線(xiàn)進(jìn)行觀測(cè)。連續(xù)監(jiān)測(cè)一周。通過(guò)對(duì)9#斷面埋設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)，溫度度9#斷面引起的撓度最大9mm，在懸臂段下?lián)线^(guò)程中，直線(xiàn)段以支座橫向中心線(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)隨懸臂段下?lián)隙兓?，支座中心至梁端距離為54cm，支座中心至掛籃前下橫梁距離為420cm，可算出直線(xiàn)段端部最大豎向位移為：f=54/420*9mm=1.2mm。為盡量消除溫度引起的下?lián)蠈?duì)梁體支座及端部砼的影響，選擇夜間溫差小的時(shí)候澆筑，待第二天九點(diǎn)左右，砼已達(dá)到部分強(qiáng)度，可以最大可能的消除溫度引起的下?lián)蠈?duì)直線(xiàn)段的影響。

7.2 支架安裝

底板分配梁采用25號(hào)工字鋼，在蓋梁和掛籃前下橫梁上按間距30cm布置，分配梁上橫向采用10×10方木按30cm間距布置，底板面層采用15mm后竹膠板，翼緣板下按60×120間距布置鋼管架。

7.3 直線(xiàn)段澆筑過(guò)程中砼自重引起的懸臂段下?lián)?/p>

為消除在澆筑直線(xiàn)段砼過(guò)程中砼自重對(duì)懸臂段的影響，采取配重的方式消除。直線(xiàn)段砼受力如圖4。

直線(xiàn)段1.2的重量約為54.6T，則q2=54.6/1.2*10=455kN/m。因4#墩原設(shè)計(jì)圖中已設(shè)置12cm的偏心，已考慮到直線(xiàn)段對(duì)蓋梁及墩柱受力情況，可不做對(duì)其的受力檢算。前下橫梁距離9#段端頭距離為50cm，合攏段為2m，以前下橫梁為支點(diǎn)計(jì)算。

力矩平衡原理可計(jì)算懸臂段受力為：

455×1.2×0.6=F×3.7

F=88.54kN

在中跨合攏段施工完成后，對(duì)懸臂段處施加88.54KN（即8.854T）的水箱，在澆筑直線(xiàn)段過(guò)程中，邊澆筑砼邊放水，保證澆筑過(guò)程中懸臂段位置受力基本不變。

8 結(jié)束語(yǔ)

佛子凹大橋由先合攏邊跨、后合攏中跨，調(diào)整為先合攏中跨、后合攏邊跨后，最大限度地利用了既有掛籃設(shè)施，節(jié)省了大量人力、鋼材、資金，施工方便快捷，有效解除了邊跨無(wú)法按期合攏帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)和工期風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張治成，葉貴如，陳衡治，徐興.大跨度橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2004（02）.

[2]江湧，荊秀芬，石雪飛.橋梁施工監(jiān)控測(cè)試中混凝土實(shí)測(cè)徐變應(yīng)變的計(jì)算方法[J].橋梁建設(shè)，2005（S1）.

[3]陳太聰，蘇成，韓大建.橋梁節(jié)段施工過(guò)程中混凝土收縮徐變效應(yīng)仿真計(jì)算[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2003（04）.