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摘要：刚构以其独特的优点作为一种新体系在桥梁建设中不断地得到应用、发展。连续刚构的特点是梁保持连续、墩梁固结,即保证了连续梁行车平顺的特点,但其施工工艺较复杂,质量要求较高。本人结合实践经验从多个角度介绍及探讨连续刚构桥施工的全过程,以供互相学习。
工程简介
贵州省赤水至望谟高速公路第15合同段马岩沟特大桥主桥长372
米，结构形式为96+180+96米三跨预应力混凝土变截面连续钢构，引桥分别采用3×40和4×40米的预应力混凝土T梁，结构型式为先简支后连续，主桥墩1号过渡及2号、3号引桥墩采用薄璧空心墩，桥墩最高为112米。
二． 高墩的施工
马岩沟特大桥主墩1、2号墩为薄璧双墩，墩高分别为98米、112米。采用输送泵浇筑砼和塔吊安装模板，施工过程主要控制墩身垂直度、外观质量和模板的安装翻转。对于墩柱的施工，目前主要采用爬模和翻模施工，爬模一般以一组模板来直接提升向上施工，翻模则是以最少两组以上的模板，在每次一节浇注完成之后，以最顶部一组模板为依托，把下部几组模板向上翻转施工下一节，依次循环施工。我方采用了比较先进的卓梁模板来施工，属于爬模的一种，它的主要特点是自重轻，安装简便，模板校正方便准确，且自带的爬架及外架便于操作安全系数高，浇注过的混凝土外观平整光滑。全桥主墩共投入8套模板进行薄壁墩的施工，每组模板高度均为4.65米，墩柱首次浇筑2米实心段，以后均是4.5米一个周期，每完成一次浇筑，爬升安装下一节4.5米模板。以此类推。
三．主梁的施工
1.1 0#块施工
在悬浇法施工中,必须先浇注墩顶梁段(通常称之为O#块),待混凝土达到所需强度后,在其上安装挂篮,再从桥墩两侧平衡浇注其余梁段,直至合拢。目前国内墩顶梁段的施工方法主要有:托架法、支墩法和挂篮法3种。
(1)托架法
托架法是指通过墩身预埋件,将支撑桁架连成一体,形成一个牛腿式的支撑结构。托架一般有两种形式:一种用型钢自制;另一种采用制式器材(万能杆件、拆装梁等)拼装。
(2)支墩法
支墩法主要用于墩身高度较低的墩顶梁段施工,支墩可采用军用墩、钢管支墩等形式。支墩通常立于承台上。支墩下部与承台上的预埋件固定,上部与墩身预埋件固定。如支墩位于河道中,在设计时除考虑混凝土自重和施工荷载外,还应考虑洪水的影响以及水中漂流物的冲击。支墩拼装时通常设有较强的纵、横、斜向连接杆件,使之成为整体。
(3)挂篮法
挂篮法是利用挂篮杆件拼装成一种对称结构进行悬吊施工,改下部支撑为上部悬吊,以减少墩顶梁段施工的托架工程数量。首先用小型平台施工位于墩顶的起步梁段(一般长度不小于6m,能满足拼装一套挂篮的长度需要),然后,在此起步梁段上拼装挂篮进行其余墩顶梁段(左右各约3m)施工。此种施工方法一般用斜拉式挂篮或菱形挂篮。以上3种墩顶梁段的施工支架,各有特点。施工中应根据墩身高度、水文条件以及当地材料供应情况综合考虑后确定支架形式。
马岩沟特大桥的墩顶梁段施工就是采用了托架法分层浇注施工。
1.2 挂篮安装
挂篮是悬臂浇注施工的主要设备,它由主桁架、提吊系统、走行系统,内外模板和张拉操作平台组成,主桁架一般由槽钢或型钢组焊构成;前吊带一般由型钢或精轧螺纹钢组成,后吊带一般用2根锰钢板组成,每根吊带配2个手动螺旋千斤顶;前侧模用大块钢模,内模由内模架、模板、横带、竖带及调整丝杆等组成,底模为大块整体钢模;工作平台由型钢及钢筋组焊,用钢丝绳悬吊在桁架上,以手动葫芦调整高度;走行轨道用钢板组焊,挂篮前后支座用螺栓与桁架节点板连接,前支座用圆钢做滚杆,后支座以反扣轮形式沿轨道顶板下缘滚动,不需加设平衡重,用手动葫芦牵引,利用竖向预应力筋将轨道底板錨固。悬浇施工时,再用精轧螺纹钢筋将轨道下钢枕与桁架后节点锚定,使后支座反扣轮不受力。
在挂篮安装和移动过程中,要严格注意以下几个问题:
(1)平衡控制;(2)标高控制;(3)悬臂浇筑梁段的中线控制。
1.3悬浇施工
0#块施工完毕,则开始采用挂篮施工1#、2#,直至合拢。桥梁悬臂法施工通常有两侧对称布置挂篮和单侧布置挂篮两种。目前国内挂篮按结构形式主要有桁架式、三角形斜拉式、预应力束斜拉式、型钢式及混合式5种。本桥挂篮了预应力束斜拉式。
主梁施工采用先T构后连续的方法,即先按T构悬臂浇注,然后各T构合拢,体系转换后形成连续刚构。
(1)根据设计要求和总体工期安排,一般使用对称挂篮,每个T构对称平行作业,同步施工。
(2在墩身已确定位置预埋钢构件,拼组万能杆件托架,0号段,1号段在托架上现浇,一次浇筑成型;其余梁段在挂篮上循环作业,对称浇筑混凝土。
采用两侧对称挂篮施工时,两挂篮同步外移,两侧混凝土梁段一般要求同时尽可能等量浇注,以减少偏载引起的力矩。然而对于一端使用挂篮而另一端使用满堂支架的情况,则不宜同时浇筑,而应该是支架现浇段早于挂篮施工段浇筑,其混凝土强度至少应达到不需张拉预应力筋,仅普通钢筋混凝土就能承受另一端悬臂施工的强度要求,一般应达设计强度的80%以上。单侧挂篮前移至下一个梁段浇注位置的过程中,必须根据不同的位置,在挂篮的主梁上设置不同压重,以确保挂篮自身平衡。其他工序同双侧布置挂篮法。
1.4边跨直线段施工
边跨直线段一般采用落地支架法施工。直线段底模为大块钢模拼接而成,底模直接设置在横梁上,横梁与纵梁间垫以硬楔木,以利于拆除底模。其工艺流程为:搭设落地支架—搭设模板支立平台—支立模板—绑扎钢筋及安装预应力管道—搭设混凝土浇注平台—浇注混凝土—养生—拆除内、外侧模板及端模。直线梁段混凝土采用一次浇注成型。直线段外侧模板、底模板采用整体大块钢模,内模为标准的组合钢模板。为保证混凝土养生期间及边跨预应力束张拉时梁体混凝土不致因受挤压而开裂,在底模与支架横梁间设置聚四氟乙烯板。主桥支座在浇筑边跨现浇段时安装,支座在边跨合拢前临时固定,待连续束张拉完成后解除临时固定。
1.5合拢段施工
桥梁的合拢,即合拢段的施工,是桥梁施工关键的一步。合拢段施工即由两个挂篮向一个挂篮过渡。跨中合拢前,两侧箱梁是作为静定结构独立存在的,合拢后整个梁体转换为超静定体系,在这个体系转换过程中,支座沉降极小,还不至于引起较大的附加应力,但由于受昼夜温差、混凝土水化热、已完成梁段混凝土的收缩与徐变、结构体系的转换及施工荷载等因素影响,为保证合拢段的质量需采取必要措施:
(1)合拢段采用临时固结措施,先用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上、下部作支撑,然后浇注混凝土、张拉部分预应力束筋,待合拢段混凝土达到要求强度后,张拉其余预应力束筋,最后再拆除临时固结装置。
(2)混凝土中加入减水剂、早强剂以便及早达到设计要求强度,条件许可的话,标号可适当提高一级。
(3)合拢时间段选在气温较低的阴天,并在一天中温度最低段浇注。
(4)为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态,在浇注之前各悬臂端可附加与混凝土质量相等的配重(或称压重),加配重时要沿桥轴线对称加载,并按浇注重量分级卸载。
1.6悬浇和合拢的标高控制
分段施工的连续刚构桥,由于预应力混凝土收缩、徐变等因素,每一节段施工(浇注混凝土和张拉预应力)前后箱梁的高程与设计高程难以稳合,所以在整个工程中都需要不断地调整每一节段施工前后的立模标高以保证线型合乎设计要求。具体施工中影响标高的因素很多:挂篮与混凝土自重、混凝土的收缩与徐变、钢绞线的应力松弛、温度的变化以及混凝土的质量(如弹模E的波动)和张拉质量等等。为更好地给设计部门提供资料以用来在整个悬浇至合拢过程中不断地调整立模标高,施工中必须制定完善的已施工节段标高随时发展变化的测量制度,混凝土浇注前后、纵向束张拉前后、每天的不同温度时段等都要有完整的测量记录。
四，结语
连续刚构的特点是梁保持连续、墩梁固结,即保证了连续梁行车平顺的特点,但其施工工艺较复杂,质量要求较高,因此从设计到施工的所有技术人员都严格按照施工验收规范、操作规程作业,同时不断应用新技术、新工艺确保连续刚构桥施工质量。
参考文献：
[1]汪溯,郑智敬.湛江海湾大桥钢箱梁0号块的施工.公路,2007.
[2]李胜.单薄壁墩预应力混凝土连续箱梁0号的施工.山西建筑,2007.
[3]周宝春.东山通建特大桥连续梁0号块施工工艺探讨.中国高新技术企业.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
工程简介
贵州省赤水至望谟高速公路第15合同段马岩沟特大桥主桥长372
米，结构形式为96+180+96米三跨预应力混凝土变截面连续钢构，引桥分别采用3×40和4×40米的预应力混凝土T梁，结构型式为先简支后连续，主桥墩1号过渡及2号、3号引桥墩采用薄璧空心墩，桥墩最高为112米。
二． 高墩的施工
马岩沟特大桥主墩1、2号墩为薄璧双墩，墩高分别为98米、112米。采用输送泵浇筑砼和塔吊安装模板，施工过程主要控制墩身垂直度、外观质量和模板的安装翻转。对于墩柱的施工，目前主要采用爬模和翻模施工，爬模一般以一组模板来直接提升向上施工，翻模则是以最少两组以上的模板，在每次一节浇注完成之后，以最顶部一组模板为依托，把下部几组模板向上翻转施工下一节，依次循环施工。我方采用了比较先进的卓梁模板来施工，属于爬模的一种，它的主要特点是自重轻，安装简便，模板校正方便准确，且自带的爬架及外架便于操作安全系数高，浇注过的混凝土外观平整光滑。全桥主墩共投入8套模板进行薄壁墩的施工，每组模板高度均为4.65米，墩柱首次浇筑2米实心段，以后均是4.5米一个周期，每完成一次浇筑，爬升安装下一节4.5米模板。以此类推。
三．主梁的施工
1.1 0#块施工
在悬浇法施工中,必须先浇注墩顶梁段(通常称之为O#块),待混凝土达到所需强度后,在其上安装挂篮,再从桥墩两侧平衡浇注其余梁段,直至合拢。目前国内墩顶梁段的施工方法主要有:托架法、支墩法和挂篮法3种。
(1)托架法
托架法是指通过墩身预埋件,将支撑桁架连成一体,形成一个牛腿式的支撑结构。托架一般有两种形式:一种用型钢自制;另一种采用制式器材(万能杆件、拆装梁等)拼装。
(2)支墩法
支墩法主要用于墩身高度较低的墩顶梁段施工,支墩可采用军用墩、钢管支墩等形式。支墩通常立于承台上。支墩下部与承台上的预埋件固定,上部与墩身预埋件固定。如支墩位于河道中,在设计时除考虑混凝土自重和施工荷载外,还应考虑洪水的影响以及水中漂流物的冲击。支墩拼装时通常设有较强的纵、横、斜向连接杆件,使之成为整体。
(3)挂篮法
挂篮法是利用挂篮杆件拼装成一种对称结构进行悬吊施工,改下部支撑为上部悬吊,以减少墩顶梁段施工的托架工程数量。首先用小型平台施工位于墩顶的起步梁段(一般长度不小于6m,能满足拼装一套挂篮的长度需要),然后,在此起步梁段上拼装挂篮进行其余墩顶梁段(左右各约3m)施工。此种施工方法一般用斜拉式挂篮或菱形挂篮。以上3种墩顶梁段的施工支架,各有特点。施工中应根据墩身高度、水文条件以及当地材料供应情况综合考虑后确定支架形式。
马岩沟特大桥的墩顶梁段施工就是采用了托架法分层浇注施工。
1.2 挂篮安装
挂篮是悬臂浇注施工的主要设备,它由主桁架、提吊系统、走行系统,内外模板和张拉操作平台组成,主桁架一般由槽钢或型钢组焊构成;前吊带一般由型钢或精轧螺纹钢组成,后吊带一般用2根锰钢板组成,每根吊带配2个手动螺旋千斤顶;前侧模用大块钢模,内模由内模架、模板、横带、竖带及调整丝杆等组成,底模为大块整体钢模;工作平台由型钢及钢筋组焊,用钢丝绳悬吊在桁架上,以手动葫芦调整高度;走行轨道用钢板组焊,挂篮前后支座用螺栓与桁架节点板连接,前支座用圆钢做滚杆,后支座以反扣轮形式沿轨道顶板下缘滚动,不需加设平衡重,用手动葫芦牵引,利用竖向预应力筋将轨道底板錨固。悬浇施工时,再用精轧螺纹钢筋将轨道下钢枕与桁架后节点锚定,使后支座反扣轮不受力。
在挂篮安装和移动过程中,要严格注意以下几个问题:
(1)平衡控制;(2)标高控制;(3)悬臂浇筑梁段的中线控制。
1.3悬浇施工
0#块施工完毕,则开始采用挂篮施工1#、2#,直至合拢。桥梁悬臂法施工通常有两侧对称布置挂篮和单侧布置挂篮两种。目前国内挂篮按结构形式主要有桁架式、三角形斜拉式、预应力束斜拉式、型钢式及混合式5种。本桥挂篮了预应力束斜拉式。
主梁施工采用先T构后连续的方法,即先按T构悬臂浇注,然后各T构合拢,体系转换后形成连续刚构。
(1)根据设计要求和总体工期安排,一般使用对称挂篮,每个T构对称平行作业,同步施工。
(2在墩身已确定位置预埋钢构件,拼组万能杆件托架,0号段,1号段在托架上现浇,一次浇筑成型;其余梁段在挂篮上循环作业,对称浇筑混凝土。
采用两侧对称挂篮施工时,两挂篮同步外移,两侧混凝土梁段一般要求同时尽可能等量浇注,以减少偏载引起的力矩。然而对于一端使用挂篮而另一端使用满堂支架的情况,则不宜同时浇筑,而应该是支架现浇段早于挂篮施工段浇筑,其混凝土强度至少应达到不需张拉预应力筋,仅普通钢筋混凝土就能承受另一端悬臂施工的强度要求,一般应达设计强度的80%以上。单侧挂篮前移至下一个梁段浇注位置的过程中,必须根据不同的位置,在挂篮的主梁上设置不同压重,以确保挂篮自身平衡。其他工序同双侧布置挂篮法。
1.4边跨直线段施工
边跨直线段一般采用落地支架法施工。直线段底模为大块钢模拼接而成,底模直接设置在横梁上,横梁与纵梁间垫以硬楔木,以利于拆除底模。其工艺流程为:搭设落地支架—搭设模板支立平台—支立模板—绑扎钢筋及安装预应力管道—搭设混凝土浇注平台—浇注混凝土—养生—拆除内、外侧模板及端模。直线梁段混凝土采用一次浇注成型。直线段外侧模板、底模板采用整体大块钢模,内模为标准的组合钢模板。为保证混凝土养生期间及边跨预应力束张拉时梁体混凝土不致因受挤压而开裂,在底模与支架横梁间设置聚四氟乙烯板。主桥支座在浇筑边跨现浇段时安装,支座在边跨合拢前临时固定,待连续束张拉完成后解除临时固定。
1.5合拢段施工
桥梁的合拢,即合拢段的施工,是桥梁施工关键的一步。合拢段施工即由两个挂篮向一个挂篮过渡。跨中合拢前,两侧箱梁是作为静定结构独立存在的,合拢后整个梁体转换为超静定体系,在这个体系转换过程中,支座沉降极小,还不至于引起较大的附加应力,但由于受昼夜温差、混凝土水化热、已完成梁段混凝土的收缩与徐变、结构体系的转换及施工荷载等因素影响,为保证合拢段的质量需采取必要措施:
(1)合拢段采用临时固结措施,先用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上、下部作支撑,然后浇注混凝土、张拉部分预应力束筋,待合拢段混凝土达到要求强度后,张拉其余预应力束筋,最后再拆除临时固结装置。
(2)混凝土中加入减水剂、早强剂以便及早达到设计要求强度,条件许可的话,标号可适当提高一级。
(3)合拢时间段选在气温较低的阴天,并在一天中温度最低段浇注。
(4)为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态,在浇注之前各悬臂端可附加与混凝土质量相等的配重(或称压重),加配重时要沿桥轴线对称加载,并按浇注重量分级卸载。
1.6悬浇和合拢的标高控制
分段施工的连续刚构桥,由于预应力混凝土收缩、徐变等因素,每一节段施工(浇注混凝土和张拉预应力)前后箱梁的高程与设计高程难以稳合,所以在整个工程中都需要不断地调整每一节段施工前后的立模标高以保证线型合乎设计要求。具体施工中影响标高的因素很多:挂篮与混凝土自重、混凝土的收缩与徐变、钢绞线的应力松弛、温度的变化以及混凝土的质量(如弹模E的波动)和张拉质量等等。为更好地给设计部门提供资料以用来在整个悬浇至合拢过程中不断地调整立模标高,施工中必须制定完善的已施工节段标高随时发展变化的测量制度,混凝土浇注前后、纵向束张拉前后、每天的不同温度时段等都要有完整的测量记录。
四，结语
连续刚构的特点是梁保持连续、墩梁固结,即保证了连续梁行车平顺的特点,但其施工工艺较复杂,质量要求较高,因此从设计到施工的所有技术人员都严格按照施工验收规范、操作规程作业,同时不断应用新技术、新工艺确保连续刚构桥施工质量。
参考文献：
[1]汪溯,郑智敬.湛江海湾大桥钢箱梁0号块的施工.公路,2007.
[2]李胜.单薄壁墩预应力混凝土连续箱梁0号的施工.山西建筑,2007.
[3]周宝春.东山通建特大桥连续梁0号块施工工艺探讨.中国高新技术企业.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。