景觀橋梁大跨度裝飾拱及裝飾掛板預(yù)制吊裝施工技術(shù)

徐武寧 嚴(yán) 君

融創(chuàng)中國南昌公司 江西 南昌 330000

正文：

1 工程背景

某跨河景觀橋梁位于江西省南昌市，橋梁共三跨，全長67m，橋梁兩側(cè)設(shè)計有裝飾拱及裝飾掛板，每側(cè)三跨，共六跨，每跨跨度達(dá)18m。

該工程于2018年10月開工，由于該項(xiàng)目屬于民生工程，按照政府要求須在12月15日前全部完工，總工期不足三個月。如何在工期如此緊張的條件下保質(zhì)保量完成施工任務(wù)是項(xiàng)目管理關(guān)鍵所在。

圖1 景觀橋效果圖

2 項(xiàng)目管理難點(diǎn)

景觀橋的工程體量并不大，但在整個項(xiàng)目管理過程中存在以下難點(diǎn)：

（1）項(xiàng)目工期緊，絕對工期僅78天。包含樁基、承臺、墩臺、蓋梁、預(yù)應(yīng)力板及橋身裝飾等各道工序，在施工過程中應(yīng)充分考慮工序先后及混凝土齡期強(qiáng)度，橋梁主體結(jié)構(gòu)施工工期無法壓縮。

（2）橋體裝飾構(gòu)件較為復(fù)雜，主要在于裝飾拱及裝飾掛板。裝飾拱及裝飾掛板跨度達(dá)18m而截面尺寸小，且底部為河床軟弱地基，模板體系施工時非常耗費(fèi)材料和人工，且裝飾拱的弧度難以保證，裝飾掛板澆筑非常容易出現(xiàn)蜂窩孔洞，難以保證施工效果。由于裝飾構(gòu)件跨度達(dá)18m，根據(jù)規(guī)范要求，必須等強(qiáng)度達(dá)到100%才能拆模，后續(xù)裝飾施工須待拆模后才能進(jìn)行。

根據(jù)對施工難點(diǎn)的分析，結(jié)合項(xiàng)目總工期要求，按照正常工序要如期完成工程建設(shè)難度非常大，而且還要考慮陰雨天氣對施工降效的影響。

3 裝飾構(gòu)件優(yōu)化

3.1 優(yōu)化思路

要按期完成項(xiàng)目，關(guān)鍵是要縮短裝飾拱和裝飾掛板的施工工期。主要從如何能將裝飾構(gòu)件的施工工序前置及縮短構(gòu)件強(qiáng)度時間兩方面進(jìn)行考慮，采用預(yù)制吊裝技術(shù)能夠很好地解決這個問題。

（1）通過將拱梁和裝飾掛板預(yù)制，在進(jìn)行橋梁主體結(jié)構(gòu)施工的時候同步澆筑完成，使裝飾構(gòu)件制作不占用施工工期；

（2）將拱梁分段預(yù)制，減小拱梁自重，并采用“倒八字”切口，吊裝就位后再進(jìn)行拼接加固，縮短拱梁拆模時間；

（3）通過構(gòu)件預(yù)制，解決了現(xiàn)場現(xiàn)澆困難的問題，施工質(zhì)量得以控制。

3.2 優(yōu)化方案

（1）裝飾拱梁優(yōu)化

將跨度為18m的拱梁分為三小段預(yù)制，截斷點(diǎn)選擇拱梁的彎矩零點(diǎn)。每小段拱梁的端部截面預(yù)埋12mm厚鋼板，鋼板長寬與截面尺寸一致，各段拱梁吊裝到位后通過端部的鋼板對拼焊接成整體。

在澆筑橋墩、橋臺前，在拱梁與墩臺連接處提前預(yù)埋12mm厚鋼板，鋼板尺寸較拱梁截面尺寸四邊各寬出10cm，與拱梁端部的鋼板通過焊接固定牢固。此外，在拱梁拱頂及每跨拱梁裝飾柱頂部預(yù)埋鋼板，與邊梁底預(yù)埋好的鋼板焊接連接，對拱梁進(jìn)一步加固處理。

圖2 拱梁優(yōu)化后構(gòu)造

（2）裝飾掛板優(yōu)化

原設(shè)計裝飾掛板總高度近1m，截面寬度僅10cm，從預(yù)制邊板下掛，現(xiàn)場實(shí)施支模加固難度大，混凝土澆筑困難。且掛板下部無可靠連接，整體穩(wěn)定性差。

圖3 裝飾掛板原設(shè)計構(gòu)造

為降低裝飾掛板施工難度，同時縮短其施工工期，考慮將掛板橋梁預(yù)制邊板同步預(yù)制成整體構(gòu)造。在掛板與邊板之間設(shè)置兩根DN300 PVC管，既保證了掛板與邊梁的整體性，又控制了構(gòu)件整體自重。

圖4 裝飾掛板優(yōu)化后構(gòu)造

3.3 拱梁自穩(wěn)分析

將18m跨度拱梁分為三段拼裝加固，因此需對各連接點(diǎn)的焊縫進(jìn)行受力驗(yàn)算。因原設(shè)計整跨拱梁已具備自穩(wěn)條件，如各連接點(diǎn)受力滿足要求，即整跨拱梁就能達(dá)到自穩(wěn)要求。

通過結(jié)構(gòu)力學(xué)分析對拱梁進(jìn)行受力分析，拱梁僅受自重線荷載，混凝土容重取25kN/m3，拱梁截面尺寸0.3m×0.4m，則線荷載為3kN/m。即拱梁為兩端固結(jié)的超靜定結(jié)構(gòu)體系。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行內(nèi)力計算，在拱梁端部所受彎矩、剪力及軸力均為最大，彎矩零點(diǎn)位于距端部約4m的位置。其中彎矩M=69.6kN·m，剪力V=22.98kN，軸力N=18.2kN（壓力）。

圖5 拱梁內(nèi)力圖

根據(jù)受力分析對端部鋼板間焊縫進(jìn)行驗(yàn)算。鋼板型號為Q235，厚度12mm，焊條E43型四面圍焊，焊縫高度6mm，有效焊縫高度為6×0.7=4.2mm。

圖6 鋼板焊縫布置

有效焊縫面積A=59.5cm2，慣性矩Ix=15061.37cm2，焊縫最大正應(yīng)力σmax=N/A+M·h/2Ix=98.25Mpa。平均剪應(yīng)力τ=V/A=3.86 Mpa。綜合最大應(yīng)力σm=80.63 Mpa＜160 Mpa，受力驗(yàn)算滿足要求。

同理根據(jù)拱梁內(nèi)力計算鋼板與鋼筋連接焊縫，同樣驗(yàn)算通過。

4 裝飾構(gòu)件施工

4.1 拱梁制作

裝飾掛板在預(yù)應(yīng)力場內(nèi)同步預(yù)制，按照優(yōu)化后的配筋及PVC管在場內(nèi)完成后運(yùn)送至現(xiàn)場吊裝。

拱梁預(yù)制前，先對橋墩之間的凈間距進(jìn)行精確測量，根據(jù)每一跨的實(shí)際間距對各道拱梁長度進(jìn)行控制。根據(jù)施工工序，拱梁安裝完成后再進(jìn)行上部預(yù)制邊板吊裝，因此需要嚴(yán)格控制拱梁頂高度，如拱頂過高會有被預(yù)制板壓斷的風(fēng)險。

拱梁預(yù)制時，先在預(yù)制場地放出坐標(biāo)軸線，在橫向坐標(biāo)按50cm每個刻度段分別確定拱梁上下邊高度，再將各個點(diǎn)以圓滑的弧線連接，在平面放出拱梁整體輪廓。然后按照成型的拱梁輪廓布置梁內(nèi)鋼筋，鋼筋應(yīng)注意在截斷點(diǎn)斷開，并將端板與梁縱筋焊接。鋼筋布置完成后再按照輪廓線進(jìn)行支模，模板外側(cè)釘鋼釘對進(jìn)行底部固定，上部用凹型卡固定。

圖7 拱梁支模加固

混凝土澆筑時充分振搗密實(shí)，澆筑完成后再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。由于澆筑時恰逢低溫天氣，對混凝土強(qiáng)度增長不利。為加快提升拱梁混凝土強(qiáng)度，本工程采用電熱毯養(yǎng)護(hù)的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)：先在拱梁上均勻布置黑心棉并將其濕潤，后蓋上薄膜再布置電熱毯，最后整個制作區(qū)域用彩條布進(jìn)行覆蓋，并排專人進(jìn)行監(jiān)測預(yù)制構(gòu)件的溫度與濕度。

各拱梁段強(qiáng)度達(dá)到75%以上時即可進(jìn)行吊裝。考慮到拱梁截面尺寸較小，整垮拱梁總重量不足2噸，因此采用兩輛80T汽車吊進(jìn)行吊裝即可滿足施工要求。先對端部兩段吊裝，每段拱梁與橋墩及橋臺連接處支撐在提前澆筑的牛腿上，靠近橋跨中部的一端通過工字鋼及提升葫蘆臨時固定。端部兩段拱梁就位后再將中部段吊裝就位，通過微調(diào)使三個拱梁段之間接縫緊密，拱梁與橋墩橋臺接縫緊密。

整跨拱梁段就位后即可對各個連接點(diǎn)進(jìn)行焊接固定。先焊接拱梁與橋墩及橋臺連接點(diǎn)，再將拱梁段之間的接縫進(jìn)行焊接。待各個節(jié)點(diǎn)焊接完成后，移開吊車及起重葫蘆，并對所有焊縫部位刷防銹漆。拱梁吊裝及加固完成。

拱梁及裝飾掛板完成后即可進(jìn)行后續(xù)橋身裝飾施工。

5 結(jié)論

裝飾拱及裝飾掛板在預(yù)制、澆筑及養(yǎng)護(hù)過程中與橋梁主體結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行，僅有吊裝過程占用工期3天，相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式節(jié)約工期40天以上，施工質(zhì)量效果也得到了保障。

裝飾拱及裝飾掛板預(yù)制吊裝的應(yīng)用，是對景觀橋裝飾構(gòu)件施工的一種探索。通過將景觀橋梁裝飾掛件提前預(yù)制再進(jìn)行吊裝加固，縮短景觀橋整體工期，為工程帶來成本節(jié)約。其在工程實(shí)例中的成功應(yīng)用，表明其具備可實(shí)施性和可操作性。