雙線預(yù)制U形節(jié)段梁吊裝及拼接施工技術(shù)探究

蔣海里

（1.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092；2.上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海 200433）

一、研究背景

目前，單線U形梁在國(guó)內(nèi)已有了較為深入的研究，并且在城市軌道交通中也有應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)有關(guān)雙線預(yù)制U形節(jié)段梁的系統(tǒng)性應(yīng)用與研究尚為空白，亟待開(kāi)展。

二、雙線預(yù)制U形節(jié)段梁設(shè)計(jì)方案

本文所有研究的雙線預(yù)制U形節(jié)段梁的結(jié)構(gòu)斷面都依托于上海市科委《軌道交通預(yù)制節(jié)段雙線薄壁槽型梁設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)研究》科研項(xiàng)目課題。斷面的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為35m，共分為12個(gè)節(jié)段，其中墩頂節(jié)段（端節(jié)段）2個(gè)，每節(jié)段長(zhǎng)2.47m；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段（中間節(jié)段）10個(gè)，每節(jié)段長(zhǎng)3m。對(duì)各節(jié)段的重量及混凝土方量計(jì)算可知，最重節(jié)段是墩頂節(jié)段，每節(jié)段約為40.4t。

三、吊裝方案

（一）吊裝方案設(shè)計(jì)

1.起吊懸吊方案

吊腹板方案和吊底板方案。吊腹板方案采用伸縮提升吊架，懸吊架設(shè)置在腹板頂面的翼緣板上；吊底板方案采用橫橋向的鋼連梁固定于底板上，鋼連梁上固定起吊架進(jìn)行提升和懸掛。

2.臨時(shí)預(yù)應(yīng)力方案

槽口方案和底板齒塊方案。槽口方案可以在底板拼接面的兩側(cè)預(yù)留槽口，并在底板內(nèi)預(yù)留孔洞，用作臨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋連接，也可在腹板頂面預(yù)留槽口，用作臨時(shí)預(yù)應(yīng)力；底板齒塊方案是在底板承軌臺(tái)預(yù)留鋼筋之間，預(yù)制混凝土齒塊，用作臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的錨固，其高度不超過(guò)承軌臺(tái)，在腹板頂部可利用懸吊架或其他形式設(shè)置臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。

3.方案組合設(shè)計(jì)

槽口方案及底板齒塊方案可以根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和施工特點(diǎn)，因地制宜與吊腹板方案和吊底板方案靈活搭配，如“吊腹板方案+底板齒塊方案”“吊底板方案+槽口方案”，本文將針對(duì)這兩種方案組合進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)研究。

（二）方案設(shè)計(jì)比選

1.吊腹板方案+底板齒塊方案

該方案需要在腹板頂?shù)囊砭壈迳项A(yù)留孔洞，并在底板上澆筑混凝土齒塊。

（1）起吊方案——吊腹板

起吊階段采用伸縮吊架，提升時(shí)伸出吊臂，提升節(jié)段梁；待節(jié)段梁荷載轉(zhuǎn)換后，放松并收起吊臂，撤出本節(jié)節(jié)段梁，移動(dòng)到下一節(jié)梁進(jìn)行起吊。在節(jié)段梁底部?jī)?nèi)側(cè)開(kāi)孔，為伸縮吊架設(shè)置預(yù)留吊孔。為防止吊架對(duì)節(jié)段梁梁體造成損壞，起吊時(shí)預(yù)留孔處放置鋼墊板。

（2）懸吊方案——吊腹板

在腹板的頂部翼緣板上分別預(yù)留4個(gè)固定孔，用于固定懸吊架。懸吊架和梁體之間用液壓千斤頂豎向螺栓連接，采用4根長(zhǎng)螺桿連接懸吊架于架橋機(jī)上，先將懸吊架張拉固定在節(jié)段梁上，再將縱橋向自由運(yùn)動(dòng)緊固件連接到懸吊架上，然后將預(yù)先安裝好的螺桿和橫橋向自由運(yùn)動(dòng)緊固件，連接到縱橋向自由運(yùn)動(dòng)緊固件上，最后將螺桿連接到架橋機(jī)主梁或頂部掛梁上，懸吊起節(jié)段梁。

（3）臨時(shí)預(yù)應(yīng)力方案——底板齒塊方案

底板臨時(shí)預(yù)應(yīng)力：在節(jié)段預(yù)制階段，在底板上澆筑2個(gè)混凝土齒塊，齒塊內(nèi)有鋼筋與底板的鋼筋構(gòu)造相連接?；炷笼X塊的位置布置在承軌臺(tái)的預(yù)留鋼筋之間，高度低于承軌臺(tái)，齒塊內(nèi)設(shè)有預(yù)留孔道，用來(lái)穿入臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋。

腹板頂部臨時(shí)預(yù)應(yīng)力充分利用節(jié)段的懸吊架結(jié)構(gòu)，在已經(jīng)安裝的懸吊架結(jié)構(gòu)上，預(yù)留了2個(gè)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力孔及相應(yīng)的加強(qiáng)板。

（4）拼接施工方案

在端面涂抹環(huán)氧黏結(jié)劑，并利用吊架靠近拼接。拼接完成后，在底板和腹板頂部的4個(gè)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋，并用連接器連接已拼接完成的節(jié)段梁螺桿，在張拉到指定的荷載后，將螺母錨固。隨后重復(fù)上述工序，進(jìn)行下一片節(jié)段梁拼接。

2.吊底板+槽口

該方案需要在底板上預(yù)留孔洞，并在每側(cè)翼緣板的兩端預(yù)留槽口和臨時(shí)預(yù)應(yīng)力孔道。

（1）起吊方案——吊底板

在底板上預(yù)留8個(gè)固定孔，采用4個(gè)鋼制“連梁”固定于底板上，提升吊架和懸掛吊架，分別固定在連梁上，進(jìn)行提升和懸掛。通過(guò)螺桿連接吊架的上部提升結(jié)構(gòu)和下部固定結(jié)構(gòu)。

（2）懸吊方案——吊底板

懸吊階段采用4根螺桿連接連梁。先將連梁固定在節(jié)段梁上，再將縱橋面自由運(yùn)動(dòng)緊固件連接到連梁上，然后將事先連接好的螺桿和橫橋面自由運(yùn)動(dòng)緊固件，連接到縱橋面自由運(yùn)動(dòng)緊固件上，最后將螺桿連接到架橋機(jī)上，懸吊起節(jié)段梁。

（3）臨時(shí)預(yù)應(yīng)力方案——槽口式方案

該方案是在底板和翼緣板臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的位置預(yù)留槽口，并在槽內(nèi)預(yù)留鋼墊板及預(yù)留孔，用于臨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的安裝。槽口及預(yù)留孔也可“借用”永久預(yù)應(yīng)力的孔洞，待完成后連接孔道、封閉槽口。

（4）拼接施工方案

將匹配面涂抹環(huán)氧黏結(jié)劑，并向上一節(jié)段靠攏拼接，把兩塊鋼墊板放入槽內(nèi)預(yù)留孔，插入臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉螺桿，并緊固螺母，完成節(jié)段拼接?？赏ㄟ^(guò)連接器連接螺桿，拼接下一片節(jié)段梁，通過(guò)該方法完成所有節(jié)段梁拼接。梁體拼接完成后，松開(kāi)鋼墊板上的螺母，拆下鋼墊板，抽出臨時(shí)預(yù)應(yīng)力螺桿，安裝永久預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉施工或澆筑混凝土封閉孔道。

四、吊裝工況受力性能研究

為了研究雙線預(yù)制U形梁在吊裝階段的應(yīng)力狀態(tài)，運(yùn)用Midas FEA非線性及細(xì)部分析軟件對(duì)該方案的吊裝工況進(jìn)行有限元模擬分析，如表1所示。其中，混凝土抗裂驗(yàn)算控制拉應(yīng)力應(yīng)不大于1MPa，縱橫向正截面壓應(yīng)力應(yīng)不大于0.7fc（fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）。

根據(jù)分析結(jié)果，綜合考慮吊架設(shè)計(jì)施工的便捷性，選定距兩腹板上側(cè)邊0.95m處的4個(gè)吊點(diǎn)起吊，距側(cè)邊0.72m位置處的一組吊點(diǎn)懸吊。

表1 吊裝工況受力計(jì)算分析表