橋梁預(yù)制節(jié)段箱梁受力問題及拼裝施工

劉 煒 趙 照 許達文

（1.中交（天津）疏浚工程有限公司，天津 300450；2.中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖 241000；3.中交煙臺環(huán)保疏浚有限公司，山東煙臺 264000）

1 工程概況

文章以鎮(zhèn)江市高橋境的連鎮(zhèn)鐵路五峰山長江大橋北岸公鐵合建段位為例，此工程由上層和下層共同組成上部結(jié)構(gòu)，上層公路采用3×（3×40.7 m）+4×40.7 m連續(xù)梁，下層鐵路13×40.7 m簡支梁，鐵路橋面距地面56～60m，共計330榀預(yù)制節(jié)段梁，單跨簡支梁分為1#、3#、5#三種預(yù)制節(jié)段和2#、4#兩種現(xiàn)澆濕接縫。整跨箱梁中，各節(jié)段規(guī)格不一，以1#節(jié)段重量最大，重量可達152 t，即墩頂塊。

2 橋梁設(shè)計概況

（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計思路。

梁體墩頂塊施工采取現(xiàn)場混凝土現(xiàn)澆的方法，各跨中節(jié)段均提前在指定工廠預(yù)制，到達指定地方后再進行安裝，作業(yè)時應(yīng)注意預(yù)制節(jié)段和現(xiàn)澆段銜接的部位過渡，將銜接處控制在15 cm左右。

（2）梁體結(jié)構(gòu)。

為了滿足寬度的需求，變寬段橋面常使用“挑臂變窄+箱室寬度變化”兩種方式，其寬度要求約為25～46.5 m。變寬段箱室分為小箱室、大箱室，判斷標(biāo)準(zhǔn)為單幅橋?qū)挼闹担撝敌∮?7.0 m時為小箱室，反之為大箱室。

雙側(cè)加寬變寬段斷面時，橫橋向為4片主梁，左右幅箱室頂板間設(shè)濕接縫，通過此方法可增強橋梁的完整性。

單側(cè)加寬變寬段時，橫橋向主梁數(shù)量調(diào)整為3片，整幅結(jié)構(gòu)保持完整（不分離），箱室頂板采用濕接縫連接的處理方法，左右幅墩間為頂橫梁連接，保證橋面結(jié)構(gòu)的整體性。

3 節(jié)段預(yù)制膠接拼接法

3.1 節(jié)段預(yù)制方法

（1）長線法。

根據(jù)橋梁設(shè)計線形組織預(yù)制工作，應(yīng)用優(yōu)勢在于線形可控，但預(yù)制作業(yè)需占用較多的場地，對制梁設(shè)備、臺座基礎(chǔ)等配套設(shè)施提出較高的要求，常應(yīng)用于連續(xù)梁橋、拱橋等類型的橋梁施工中。

（2）短線法。

基本特點在于控制精度要求高，其無須占用過多的場地，且未對制梁臺座等相關(guān)裝置提出過高的要求，可增強預(yù)制作業(yè)的靈活性，在簡支橋梁施工中取得廣泛應(yīng)用。在實際預(yù)制工作中，可根據(jù)需求采取長短線相結(jié)合的方法，充分發(fā)揮兩種方法的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.2 節(jié)段拼裝裝備

以逐跨拼裝法節(jié)段膠接拼裝裝備為例，施工過程中節(jié)段梁通過吊桿吊裝在造橋機主梁的下方，由于其未對節(jié)段梁頂板寬度進行明確限制，節(jié)段膠接拼接的方法應(yīng)優(yōu)先選用下承式，若受到現(xiàn)場施工條件制約，可及時進行調(diào)整，可應(yīng)用上承式、中承式的方法。

3.3 節(jié)段膠接拼裝技術(shù)

（1）逐跨拼裝法。

主要被應(yīng)用于連續(xù)梁、簡支梁及先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁中，其具有施工效率高等特點，但其受經(jīng)濟跨距控制，通常情況下，該方法的跨度為40～64 m。

（2）懸臂平衡膠拼裝法。

常應(yīng)用于斜拉橋、連續(xù)梁的施工中，膠接拼裝用膠較為重要，需具有密封、防水、修復(fù)節(jié)段接縫等特點，且滿足耐腐蝕、耐久性等多重要求。

4 墩頂橫梁現(xiàn)澆支架、支撐錨固支架體系

橋梁下部為雙柱花瓶墩，此類工程作業(yè)時通常使用支架現(xiàn)澆的方式進行，涉及的連接方法主要有A1型墩與墩頂橫梁之間固結(jié)、A2型墩與墩頂橫梁間用支座連接。

（1）中橫梁支架體系。

標(biāo)寬段中墩墩頂橫梁現(xiàn)澆支架集多類結(jié)構(gòu)于一體，主要有擴大基礎(chǔ)、鋼管樁立柱、分配梁、連接系、托架、模板底分配梁系統(tǒng)、砂筒、貝雷梁、承臺預(yù)埋件。

（2）端橫梁支架體系。

①現(xiàn)澆支架體系。與中橫梁支架體系一致，各組成部件無差異。

②支撐錨固支架體系。結(jié)合墩頂橫梁自身的結(jié)構(gòu)特點、承載力，進行節(jié)段拼裝架作業(yè)時，在特定位置設(shè)立支撐錨固支架體系，以保證工程的正常進行[1]。橫梁由精軋螺紋連接系統(tǒng)和鋼管樁支撐兩部分組成，考慮到鋼管立柱頂部與墩頂橫梁的連接穩(wěn)定性要求，應(yīng)在兩者間設(shè)置錨固系統(tǒng)，通過各系統(tǒng)的作用，提高支撐錨固支架體系的穩(wěn)定性[2-3]。

5 節(jié)段預(yù)制階段線形的控制方法

節(jié)段預(yù)制作業(yè)中通常使用短線預(yù)制法，通過端木架和臺車的協(xié)同運行，加強施工人員的配合，逐段落實各梁段的混凝土澆筑工作，確保各節(jié)段箱梁的施工質(zhì)量可滿足要求。主線平曲線半徑為383.75 m，豎曲線主線最大縱坡3%?；诟呔日劬€擬合的方式構(gòu)成平曲線與豎曲線，如圖1所示。

圖1 控制示意圖

（1）平曲線。

在許可范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整兩側(cè)挑臂縱橋向長度，兩端分別為垂直面、斜面，節(jié)段間緊密銜接，通過濕接縫補償?shù)姆绞綔p小誤差。

（2）豎曲線。

在符合要求的條件下，可調(diào)整頂?shù)装蹇v橋向尺寸，一側(cè)應(yīng)保持垂直，另一側(cè)傾斜，銜接處可使用通濕接縫補償?shù)姆椒?，減小誤差。

（3）超高漸變段。

以超高設(shè)計要求為工作導(dǎo)向，針對節(jié)段兩端面進行扭轉(zhuǎn)處理，頂面、底面均設(shè)為扭轉(zhuǎn)曲線。

6 節(jié)段梁拼接技術(shù)工藝

（1）工藝流程。

節(jié)段預(yù)制及轉(zhuǎn)運→節(jié)段吊裝→首節(jié)段精確定位→涂膠、臨時張拉→安裝濕接縫模板、澆筑混凝土→體外索預(yù)應(yīng)力張拉→架橋機過孔至下一跨→循環(huán)施工。

（2）節(jié)段預(yù)制、運輸、存放。

經(jīng)節(jié)段預(yù)制作業(yè)后，若通過質(zhì)量檢驗，應(yīng)由運梁車轉(zhuǎn)運至臨時存梁區(qū)。按照要求將節(jié)段放置在指定位置，在存梁的作業(yè)實施中，按照5.6 m的間距放置枕木，節(jié)段到達指定位置后啟用160 t履帶式起重機，使提梁式起重機精準(zhǔn)就位，孔位對齊后，向該處穿Ф32 mm精軋螺紋鋼，配套合適尺寸的斜墊板，設(shè)置雙螺母，擰緊后可起到加固的作用。此后，啟用履帶式起重機，由該設(shè)備有序吊裝節(jié)段，并分兩層存放妥善保管。

（3）節(jié)段吊裝。

吊裝施工中采用梁式起重機，該裝置利用160 t履帶式起重機轉(zhuǎn)至100 t平板車上，再由該運輸車輛運至架橋機的正下方，再啟用架橋機天車，進一步轉(zhuǎn)至待作業(yè)的點位處，固定確保無誤后按照要求依序作業(yè)。在前述準(zhǔn)備工作均完成的基礎(chǔ)上，吊裝運至現(xiàn)場的節(jié)段。

（4）首節(jié)段的定位。

節(jié)段吊裝到位后，需要對墩頂橫梁的軸線、標(biāo)高進行檢測，匯總所得結(jié)果并將其反饋給監(jiān)控單位，根據(jù)實際情況發(fā)出監(jiān)控指令。節(jié)段懸掛到位后，檢測預(yù)應(yīng)力孔道腹板，計算得出首段標(biāo)高的實際差值，對其進行調(diào)整，將誤差控制在2～3 mm，若滿足要求，焊接勁性骨架，鎖定首個節(jié)段。

（5）涂膠、臨時張拉。

待完成首節(jié)段定位作業(yè)后，將泡沫墊圈及涂抹環(huán)氧膠粘貼涂抹在節(jié)段預(yù)應(yīng)力孔道處，為了保持嚴(yán)密性，應(yīng)避開周邊1 cm左右的地方。拼接膠采用人工涂抹，單面、雙面的厚度分別為2～3 mm、1～1.5 mm。涂抹處理后，檢測節(jié)段上剪力鍵的位置并精準(zhǔn)對位，若無誤應(yīng)進行臨時預(yù)應(yīng)力張拉。張拉環(huán)節(jié)應(yīng)符合左右幅同步的標(biāo)準(zhǔn)要求，按照“頂板及底板的鋼齒坎、跨中的鋼齒坎”的順序完成各處的張拉作業(yè)，張拉應(yīng)力為35 t。經(jīng)過張拉作業(yè)測定實際數(shù)據(jù)，按照檢測結(jié)果進行調(diào)整，要求實測誤差不超過2～3 mm。

（6）安裝濕接縫模板、澆筑混凝土。

充分落實整垮梁膠拼工作后，可安裝濕接縫模板，濕接縫的寬度應(yīng)控制在15 cm，模板采取“鋼模+木?！钡慕M合形式，具體分配方式為直線段用木模、倒角、圓弧段用鋼模，可使用鐵皮連接模板，以保證其穩(wěn)固性。應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力管道的位置，在此連接的波紋管在作業(yè)前應(yīng)及時拆除。將波紋管置入孔道后，向其中的空隙內(nèi)填入泡沫膠，以達到密封固定的效果。接縫施工使用的材料為C55低收縮混凝土，由人工澆筑，做好收面和養(yǎng)護工作，確?；炷恋某尚唾|(zhì)量可滿足要求。

7 梁體預(yù)應(yīng)力體系

（1）體外預(yù)應(yīng)力張拉。

以施工要求為準(zhǔn)提前組織鋼絞線下料，保證下料后的鋼絞線可滿足尺寸要求，下料后先對分絲板進行編號，遵循自下而上、從左向右的基本順序，編號為1～27號。按照已編的序號進行體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束作業(yè)，作業(yè)前，應(yīng)保證已完成濕接縫澆筑。穿束完組織體外束張拉作業(yè)，使用設(shè)備為26 t單根張拉千斤頂。

在體外束張拉施工中，應(yīng)進行對稱張拉、分級張拉，全過程應(yīng)具有平順性。對張拉質(zhì)量的要求較高，須做好檢查伸長量的工作。在節(jié)段需要的地方設(shè)置減振限位裝置，在端部做好相關(guān)防護，操作順位為注膠→包裝→灌蠟→防腐→保護罩安裝。

（2）體內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉。

逐跨按要求依次完成本聯(lián)上部主梁的相關(guān)作業(yè)，張拉本跨縱向體外預(yù)應(yīng)力鋼束，按該順序有序施工。若全聯(lián)均合龍，張拉所有的縱向體內(nèi)鋼束，遵循先長束、后短束的基本原則，工程進行時應(yīng)符合上下、左右平衡對稱張拉的要求。

8 結(jié)語

橋梁節(jié)段拼裝技術(shù)日漸成熟，以裝配式為主，相關(guān)預(yù)應(yīng)力張拉（體內(nèi)外）、頂橫梁現(xiàn)澆、節(jié)段膠接等技術(shù)得到了大量應(yīng)用，為交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供保障。