低矮混凝土薄梁斜拉橋邊跨后澆段施工技術(shù)卡控要點(diǎn)

【摘要】低矮混凝土薄梁斜拉橋在邊跨后澆段未澆筑前，梁端處于單端懸臂狀態(tài)。斜拉橋在單端懸臂狀態(tài)下，由于梁體單薄、柔性大，梁體內(nèi)力及線形受索力及溫度影響引起懸臂梁端產(chǎn)生豎向位移。斜拉在橋在澆筑邊跨后澆段時(shí)，一端為支架現(xiàn)澆梁狀態(tài)，另外一端為懸臂狀態(tài)。在混凝土澆筑完成未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，懸臂端在索力、溫度及其他因素的影響下易產(chǎn)生豎向位移，影響梁體結(jié)合質(zhì)量，因此在施工中需采取有效措施限制懸臂端的豎向位移，以確保邊跨后澆段混凝土的施工質(zhì)量。

斜拉索受溫度的變化存在熱脹冷縮，斜拉橋懸臂梁端標(biāo)高隨拉索的伸縮，存在較大的豎向位移。在邊跨后澆段施工時(shí)需采取有效措施對(duì)懸臂梁端進(jìn)行豎向位移限制，另外對(duì)斜拉索進(jìn)行臨時(shí)束縛，控制混凝土的澆筑時(shí)間及預(yù)張拉預(yù)應(yīng)力束，使邊跨后澆段混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，不產(chǎn)生剪切破壞，確保施工質(zhì)量。

本文以唐山二環(huán)路上跨津山鐵路轉(zhuǎn)體雙塔斜拉橋?yàn)楸尘?，為確保邊跨后澆段與懸臂梁端的結(jié)合質(zhì)量，從對(duì)懸臂端梁端進(jìn)行支架反頂及梁頂水袋壓重限制豎向位移、對(duì)梁端處對(duì)應(yīng)的斜拉索進(jìn)行臨時(shí)束縛減小梁體在風(fēng)荷載作用下隨索振動(dòng)引起的梁體共振、在全天氣溫最低的時(shí)段進(jìn)行梁體澆筑，并在混凝土降溫收縮前預(yù)張拉部分預(yù)應(yīng)力束等方面講述了低矮混凝土薄梁斜拉橋轉(zhuǎn)體后邊跨后澆段施工時(shí)采取的豎向位移限制措施及施工方法。

【關(guān)鍵詞】低矮混凝土薄梁;邊跨后澆段;單端懸臂;豎向位移;剪切破壞

1、工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

唐山二環(huán)路上跨津山鐵路等既有鐵路立交橋位于唐山市豐潤(rùn)區(qū)任各莊村與開(kāi)平區(qū)周趙莊村接合處，橋梁位于半徑R=6000m的曲線及直線上，處于豎曲線半徑R=1800m的凸曲線上，兩側(cè)縱坡分別為+3.814%和-3.668%。橋梁公路里程始于XB11+956.0，終于XB12+883.5，全長(zhǎng)927.5m。引橋?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。主橋由（34+81）m+115m（轉(zhuǎn)體斜拉橋）和68m+68m（轉(zhuǎn)體T構(gòu)）組成。轉(zhuǎn)體斜拉橋橋型為獨(dú)塔四索面斜拉橋，轉(zhuǎn)體最大懸臂2×106.5m，橋梁轉(zhuǎn)體噸位33000t轉(zhuǎn)體角度42°3′18″，兩側(cè)設(shè)有8.05m的支架現(xiàn)澆段。斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨津山鐵路K276+679.29處，交角137°57′，橋下鐵路凈高8.11m。轉(zhuǎn)體T構(gòu)橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體部分跨徑組合為64m+64m，轉(zhuǎn)體重量為18000t，轉(zhuǎn)體角度為56°06′，兩側(cè)設(shè)有4m的支架現(xiàn)澆段。T構(gòu)轉(zhuǎn)體上跨賈庵子牽出線15道K0+574處和唐遵鐵路K5+227處，交角分別為56°7′、56°6′。

其中斜拉橋?yàn)殡p塔四索面低梁體預(yù)應(yīng)力混凝土橋，其跨徑組成為（34+81）m+115m，總長(zhǎng)230m。主塔為雙人字形塔，總高80.5m，橋面以下高19.9m，橋面以上高60.6m。主梁為等高度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土整體箱梁，梁高1.5m，標(biāo)準(zhǔn)段箱梁頂寬19m，主塔處寬16.5m。斜拉索為空間扇形四索面布置，每索面16對(duì)索，共128根。轉(zhuǎn)體懸臂2×106.5m，轉(zhuǎn)體角度42.055°，轉(zhuǎn)體噸位33000噸，經(jīng)技術(shù)查新，為世界第二重的轉(zhuǎn)體雙塔斜拉橋。斜拉橋轉(zhuǎn)體完成后兩側(cè)各設(shè)有8.05m的邊跨后澆段，其中副跨一側(cè)在梁底設(shè)有一輔助墩。

圖1? ? 斜拉橋縱斷面圖

圖2? ? 斜拉橋平面圖

2、施工工藝流程

低矮混凝土薄梁斜拉橋的邊跨后澆段具體施工工藝流程主要有：主墩斜拉橋轉(zhuǎn)體施工→副跨處輔助墩梁底拉壓支座安裝→懸臂端梁底支架反頂施工→邊跨后澆段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道體系、模板等安裝→懸臂端梁底支架低溫反頂敲緊→懸臂端梁頂水袋壓重→邊跨后澆段混凝土澆筑→按照設(shè)計(jì)要求預(yù)張拉部分預(yù)應(yīng)力束→后澆段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行張拉及壓漿→撤除豎向鎖定措施。

3、溫度變化與懸臂端梁端標(biāo)高關(guān)系

在斜拉橋的斜拉索張拉完成后，通過(guò)精密水準(zhǔn)儀對(duì)其兩端的懸臂端梁端標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測(cè)，梁端標(biāo)高連續(xù)觀測(cè)時(shí)間為48小時(shí)，觀測(cè)頻率為每4小時(shí)觀測(cè)一次。監(jiān)測(cè)觀測(cè)結(jié)束后，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制出梁端豎向位移與溫度變化關(guān)系曲線圖（如下圖3所示）。經(jīng)連續(xù)觀測(cè)得出以下結(jié)果：在最高溫與最低溫度，溫差相差15℃的情況下，斜拉橋兩懸臂端梁端的豎向位移達(dá)到45mm-47mm之多。由此數(shù)據(jù)得出，如斜拉橋邊跨后澆段施工時(shí)不采取任何限制梁端豎向位移的措施，在邊跨后澆段混凝土澆筑完成后，與懸臂端新舊混凝土結(jié)合面處在溫度作用影響下會(huì)有剪切破壞的情況發(fā)生，將嚴(yán)重影響斜拉橋邊跨后澆段混凝土工程的施工質(zhì)量。因此，在低矮混凝土薄梁斜拉橋邊跨后澆段澆筑前必須采取有效措施，對(duì)懸臂端豎向位移進(jìn)行限制，才能有效確保邊跨后澆段混凝土的結(jié)合質(zhì)量。

4、懸臂端豎向位移限制措施

4.1梁底拉壓支座安裝

斜拉橋小里程端副跨梁底處設(shè)有輔助墩（注：左右幅個(gè)設(shè)置一個(gè)輔助墩，共計(jì)兩個(gè)輔助墩），輔助墩墩頂處設(shè)有拉壓支座，拉壓支座采用抗震球型鋼支座。兩個(gè)輔助墩共設(shè)置4個(gè)拉壓抗震球型鋼支座，支座型號(hào)分別為L(zhǎng)YQZ8000（2400）SX-400/300型2個(gè)和LYQZ8000（2400）DX-400/（300）型2個(gè)。為了減小斜拉橋副跨側(cè)（注：小里程側(cè)）的邊跨后澆段施工時(shí)懸臂端的豎向位移，轉(zhuǎn)體完成后及時(shí)進(jìn)行斜拉橋的姿態(tài)調(diào)整，并進(jìn)行輔助墩墩頂拉壓支座安裝。由于拉壓支座位于梁底處受空間限制影響，安裝難度相對(duì)較大，需提前將拉壓支座放置于提前做好的墩兩側(cè)的支架平臺(tái)上，再采取倒鏈配合人工的措施將拉壓支座平移至梁底設(shè)計(jì)位置處，及時(shí)將拉壓支座安裝在梁底預(yù)埋的鋼板上，調(diào)整好地腳螺栓后灌漿錨固。輔助墩梁底拉壓支座安裝如圖4所示。

圖4? ? ?輔助墩梁底拉壓支座安裝

4.2懸臂端梁底支架體系反頂

在邊跨后澆段支架搭設(shè)時(shí)，需將梁底支架伸入到轉(zhuǎn)體后的懸臂端梁底不小于4.5m以實(shí)現(xiàn)懸臂端梁底反頂，大小里程支撐體系反頂應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。支架體系基底清表后應(yīng)進(jìn)行整平碾壓，然后再澆筑30cm厚的C20混凝土，首先清理地表雜填土，然后用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓不少于三遍，使其地基承載力不低于180Kpa，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后再澆筑30cm厚的C20混凝土，混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，頂面應(yīng)抹平，控制好頂面平整度，并設(shè)置排水橫坡，在支撐體系的四周設(shè)置排水邊溝，將支架體系范圍內(nèi)的水通過(guò)排水邊溝引排至地方水渠，確保搭設(shè)支撐體系范圍不被雨水浸泡。

邊跨后澆段支撐體系采用盤(pán)扣式腳手架支撐體系，立桿直徑采用Φ60mm×3.2mm鋼管，水平桿直徑采用Φ48mm×2.5mm的鋼管及Φ33mm×2.3mm的斜桿，支架立桿加密布置，立桿橫縱向間距為60cm，每1.2m設(shè)置橫桿一道，并設(shè)置剪刀撐，支架搭設(shè)完成后經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序施工。因斜拉索受溫度影響，在最低溫時(shí)對(duì)應(yīng)的懸臂端梁端高程最高，故采取在日氣溫最低時(shí)將梁底支架反頂就位。在氣溫回升變化時(shí)因懸臂端梁端在支架反頂作用下，理論上將不再產(chǎn)生豎向?yàn)槲灰?。根?jù)近期施工時(shí)間段內(nèi)的觀測(cè)，在邊跨后澆段支架搭設(shè)完成后選定在夜間凌晨2：00-3：00氣溫處于最低溫的時(shí)間段內(nèi)對(duì)懸臂端支架主龍骨反頂支撐于梁底，頂托全部敲緊，同時(shí)觀測(cè)并記錄反頂前后梁端高程的變化值。斜拉橋邊跨后澆段支撐體系布置圖如下圖5所示

圖5? 斜拉橋邊跨后澆段支撐體系布置圖

4.3懸臂端梁端水袋壓重

為了避免懸臂端支架反頂后因大氣溫度繼續(xù)降低而引起懸臂梁端豎向位移，采取在懸臂端梁底支架反頂?shù)幕A(chǔ)上，在箱梁頂面設(shè)置配重壓重。本工程配重采用水袋加水的方式進(jìn)行壓重。當(dāng)梁底支架反頂并監(jiān)測(cè)完成后，在懸臂端梁端頂面進(jìn)行水袋壓重，水袋壓重完成后及時(shí)對(duì)梁端變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

本工程水袋配重具體做法為：斜拉橋邊跨后澆段共設(shè)置10個(gè)水袋，左右幅橫橋向各布置5個(gè)。水袋采用聚氨酯TPU復(fù)合材料，壁厚2mm，水袋規(guī)格為：長(zhǎng)5米*寬3米*高1.2米。在水袋布設(shè)的區(qū)域內(nèi)用木板和方木在橋面找平，并在布設(shè)區(qū)域用Φ48mm的腳手管搭設(shè)形成格構(gòu)狀，以確保水袋注水后穩(wěn)定。首先，對(duì)橋面雜物進(jìn)行清理，標(biāo)記出水袋圧重位置，用方木、腳手板、多層板等鋪底找平，找平方木鋪設(shè)中心間距0.3m，其上滿鋪多層板，使其平整。然后按技術(shù)方案要求搭設(shè)腳手管支架，立桿布置間距1.5m-1.8m，橫桿布置3層，立桿和橫桿之間采用扣件連接牢靠，順橋向方向兩側(cè)均布置斜桿支撐，橫橋向方向兩側(cè)利用已施工完成的防撞墻對(duì)水袋進(jìn)行限位。搭設(shè)時(shí)，橫桿支頂?shù)綑M橋向側(cè)的防撞墻上，搭設(shè)完成后再安裝多層板，順橋向的多層板在立桿內(nèi)側(cè)布置，橫橋向水袋分隔部位的多層板在橫桿的同一側(cè)布置，多層板與鋼管采用鐵絲綁扎固定，結(jié)扣一側(cè)背向塑料水袋布置。提前檢查方木和多層板上的釘子、凸起、尖銳物，并將其處理，防止刺破水袋。在距離梁端邊緣1-1.5m處防撞墻內(nèi)側(cè)安裝水袋，根據(jù)技術(shù)方案要求線路每幅注水壓重40t，同時(shí)觀測(cè)并記錄加水袋壓重前后梁端高程的變化，并根據(jù)數(shù)據(jù)情況繪制加水量與梁端沉降關(guān)系曲線。為確保整個(gè)箱梁始終處于平衡狀態(tài)，配重在加載過(guò)程應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。懸臂端水袋圧重布置圖如下圖6所示。反頂前后與加水壓重前后梁端高程變化如表2所示。

圖6? ? ?懸臂端水袋壓重布置圖

4.4懸臂端梁端處斜拉索約束

斜拉橋在二次調(diào)索前，由于斜拉索的減震器未安裝，在風(fēng)力作用下，斜拉索因產(chǎn)生振動(dòng)而引起懸臂端梁端發(fā)生振動(dòng)位移。經(jīng)過(guò)多天的實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，懸臂梁端存在10-15mm的振動(dòng)位移。為消除斜拉索在風(fēng)荷載作用下引起懸臂端梁端的振動(dòng)位移，對(duì)處于梁面梁端處的斜拉索采用鋼絲繩+花籃調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行臨時(shí)固定的措施，以降低斜拉索的振動(dòng)從而消除懸臂端梁端的振動(dòng)位移，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果選取梁端處的14-16#斜拉索進(jìn)行臨時(shí)固定約束。

5、邊跨后澆段混凝土澆筑

5.1邊跨后澆段混凝土澆筑

根據(jù)澆筑前溫度記錄的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，確定斜拉橋后澆段混凝土澆筑的時(shí)間，選擇在溫度變化較小、日平均氣溫最低的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑。為減小新舊混凝土結(jié)合面的裂縫，澆筑時(shí)從懸臂端向混凝土結(jié)合面方向進(jìn)行澆筑，在混凝土澆筑前安排專(zhuān)人對(duì)梁端的混凝土結(jié)合面涂刷界面處理劑，在澆筑混凝土?xí)r要特別加強(qiáng)結(jié)合面處混凝土的振搗質(zhì)量，確保振搗密實(shí)、不過(guò)振且無(wú)混凝土離析現(xiàn)象，在夜間低溫時(shí)段內(nèi)將邊跨后澆段澆筑完成。在邊跨后澆段混凝土澆筑前應(yīng)測(cè)量懸臂端標(biāo)高，澆筑完成后根據(jù)不同溫度的時(shí)段及時(shí)進(jìn)行懸臂端標(biāo)高復(fù)測(cè)，并留存觀測(cè)記錄。同時(shí)在每天的最高溫度和最低溫度的時(shí)段內(nèi)，對(duì)梁端標(biāo)高持續(xù)觀測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)持續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析處理，發(fā)現(xiàn)斜拉橋邊跨后澆段混凝土在澆筑完成后其懸臂端梁端基本無(wú)豎向位移發(fā)生。邊跨后澆段澆筑前后梁端高程變化如表3所示。

5.2邊跨后澆段預(yù)張拉

斜拉橋邊跨后澆段混凝土澆筑前，為防止混凝土澆筑時(shí)波紋管道堵塞，除在接口處用絞帶纏繞密封外，還要注意逐根檢查有沒(méi)有受電焊電火花影響打開(kāi)的孔洞，若有及時(shí)進(jìn)行封補(bǔ)。邊跨后澆段混凝土澆筑時(shí)應(yīng)始終保持對(duì)稱(chēng)澆筑，混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，振搗棒不得觸碰預(yù)應(yīng)力管道，澆筑完成后及時(shí)采用覆蓋塑料薄膜及土工布保濕養(yǎng)護(hù)，安排專(zhuān)人密切關(guān)注混凝土結(jié)合面處的養(yǎng)護(hù)情況。當(dāng)后澆段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70%時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)張拉部分預(yù)應(yīng)力束至設(shè)計(jì)張拉力的40%，以確保邊跨后澆段混凝土的結(jié)合質(zhì)量。預(yù)張拉部分預(yù)應(yīng)力束布置圖如下圖7所示。

5.3懸臂端豎向鎖定措施撤除

待斜拉橋后澆段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，且養(yǎng)護(hù)齡期不少于7天后按照設(shè)計(jì)要求將預(yù)張拉預(yù)應(yīng)力束和其余束全部張拉完成，并按規(guī)定進(jìn)行壓漿封錨施工。當(dāng)預(yù)應(yīng)力管道壓漿漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后依次撤除梁頂水袋壓重，拆除邊跨后澆段及懸臂端梁底的盤(pán)扣架支撐體系，并解除斜拉索臨時(shí)約束措施。在拆除盤(pán)扣架支撐體系是應(yīng)對(duì)稱(chēng)拆除，確保整個(gè)箱梁始終處于平衡狀態(tài)。盤(pán)扣架支撐體系在拆除過(guò)程中應(yīng)遵循自上而下，先搭后拆的原則，不準(zhǔn)分立面同步拆架或上下兩步同時(shí)拆架，做到一步一清，一桿一清，一層一清。在拆除盤(pán)扣架支撐體拆除前應(yīng)提前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)及技術(shù)安全交底，形成書(shū)面簽認(rèn)資料，確保整個(gè)拆除過(guò)程安全。

結(jié)語(yǔ)：

本文以唐山二環(huán)路上跨津山鐵路等既有鐵路立交橋的轉(zhuǎn)體雙塔斜拉橋?yàn)楸尘?，主要探討了針?duì)低矮混凝土薄梁斜拉橋的邊跨后澆段施工難點(diǎn)問(wèn)題的解決措施。通過(guò)對(duì)斜拉橋懸臂端梁端進(jìn)行支架反頂及梁頂水袋壓重限制豎向位移;通過(guò)對(duì)懸臂端梁端處對(duì)應(yīng)的斜拉索進(jìn)行臨時(shí)束縛減小梁體在風(fēng)荷載作用下隨索振動(dòng)引起的梁體振動(dòng)位移;通過(guò)在低溫時(shí)對(duì)梁體進(jìn)行澆筑并在混凝土降溫收縮前預(yù)張拉部分預(yù)應(yīng)力束確保了斜拉橋邊跨后澆段與懸臂梁端的結(jié)合質(zhì)量。通過(guò)采用以上措施的執(zhí)行在本工程中取得了很好的效果，可供類(lèi)似工程參考借鑒。

當(dāng)然低矮混凝土薄梁斜拉橋的邊跨后澆段施工技術(shù)卡控措施也不僅僅是以上所述內(nèi)容，比如對(duì)邊跨后澆段支架體系提前采用沙袋進(jìn)行模擬荷載分布預(yù)壓消除后澆段支架沉降量等亦為控制后澆段施工質(zhì)量的技術(shù)要點(diǎn)，但我深信，隨著社會(huì)科技的發(fā)展，針對(duì)低矮混凝土薄梁斜拉橋的邊跨后澆段施工懸臂端豎向鎖定技術(shù)將會(huì)發(fā)展的越來(lái)越成熟。

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作者簡(jiǎn)介：

劉雙合，性別：男，職稱(chēng)：工程師，畢業(yè)時(shí)間：2007.07.08，畢業(yè)院校：唐山學(xué)院