甌江主橋五跨連續梁合龍段施工

鄭雙祥

1 工程概況

甌江特大橋為甬臺溫鐵路新建工程的關鍵性工程,其主橋形式為(70+3×120+70)m預應力混凝土變截面連續梁,位于97號～102號墩,采用掛籃懸臂澆筑施工。箱梁為三向預應力結構,采用單箱單室截面,箱梁頂板寬 13 m,底板寬7 m,外翼緣懸臂長3 m,箱梁頂板設置成2%雙向橫坡。箱梁在橋軸線處截面高度由跨中或兩端的5.09 m漸變到墩頂截面的9.09 m,為拋物線變化。五跨連續梁合龍段分為兩個次邊跨合龍段、兩個邊跨合龍段和一個中跨合龍段,長度均為2 m。合龍段混凝土等級采用C65,其中邊跨合龍段混凝土27.6 m3,次邊跨和中跨合龍段混凝土均為41.4 m3。

2 合龍段施工

2.1 合龍段施工前準備

合龍施工前將橋面多余物件及機械設備等全部清除或移至0號塊頂部,保證荷載工況同計算相符,并精確測量橋軸線偏位情況、合龍口在氣溫變化下的長度和懸臂現澆梁及直線段上的所有觀測點高程,若合龍口高差超過15 mm則進行標高調整。

2.2 合龍施工順序

甌江主橋五跨連續梁合龍順序:先次邊跨合龍,再懸臂澆筑邊跨A16a塊,然后邊跨合龍,最后中跨合龍。

3 合龍段施工關鍵技術

3.1 合龍吊架及模板

利用掛籃作為合龍吊架,掛籃底模、外側模、內模作為合龍段模板,不僅可以減少搭設支架的投入,還可使澆筑后的混凝土變形與兩端已澆段保持同步,但要利用掛籃作為吊架,需解決一個掛籃后退和一個掛籃前移的問題。次邊跨合龍時,由于101(98)墩的施工速度較100(99)墩要快,故施工中決定101(98)墩北側(南側)掛籃向后退,100(99)墩南側(北側)掛籃向前移作為次邊跨合龍吊架,邊跨合龍則利用邊跨掛籃前移作為合龍吊架,由于99墩施工最慢,中跨合龍則利用99墩南側掛籃作為合龍吊架,100墩北側掛籃后退。掛籃縱移到位后,縱梁前端在合龍口另一懸臂號塊上設支點,然后收緊吊帶,放松縱梁后錨,使掛籃和合龍段混凝土自重傳遞到另一懸臂號塊上。

3.2 臨時鎖定

1)合龍段鎖定計算假設。a.以合龍段長度不變,鎖定骨架支撐力能夠抵消梁體溫度變形引起的支座或模板體系產生的摩擦阻力即可。b.邊跨合龍時邊跨模板與混凝土的摩擦系數取0.15,中跨合龍時活動支座摩擦力取0.05。

2)臨時鎖定時間選擇。確定臨時鎖定時間的原則:混凝土主梁的溫度盡量低,從而使合龍段混凝土始終處于受壓狀態,有利于保證合龍段混凝土的質量。

3)剛性支撐設置。在99,100墩澆筑15號塊,98,101墩中跨側澆筑15號塊、邊跨側澆筑16號塊時按設計要求在腹板內側頂板、底板上各預埋合龍撐架預埋板,預埋板尺寸為80 cm高、10 cm寬、2 cm厚的鋼板各6塊,梁體內埋設加強鋼筋與混凝土連接增加抗拔力。剛性支撐長3.5 m,用雙槽32a或40a型鋼焊接成口字形,頂底板各兩組共計4組,待合龍段模板、鋼筋、預應力束安裝完成后,撐架一端先行焊接固定,在凌晨2:00左右溫度變化不大時,同時將4組撐架另一端迅速焊接牢固,起到支撐作用并起部分抗拉作用,接著按設計要求迅速張拉4束臨時合龍鋼束各80 t,從而將合龍口鎖定,然后迅速按要求解除水平固結約束,使梁另一端在合龍口臨時鎖定的情況下能自由伸縮。

3.3 合龍段混凝土澆筑

混凝土澆筑時間選擇一天中氣溫最低時進行,一般為凌晨0:00～2:00左右,澆筑時間在4 h內完成,混凝土澆筑前用水將全梁表面、箱內灑水保濕進行降溫[2]。并且收聽天氣預報,3 d內有大風降溫時,不進行合龍段混凝土澆筑。

3.4 預應力張拉

1)合龍段底板管道安裝時必須按設計要求施工,管道應順直,相鄰管道間距符合設計及規范要求;2)張拉前施工千斤頂統一重新標定;3)要重視防崩鋼筋的安裝;4)對合龍束按圖紙要求進行編號,對張拉人員進行技術交底,保證人人都熟悉合龍段施工張拉順序及合龍束編號;5)嚴格按設計要求的張拉順序進行張拉,張拉下批預應力束時,上批預應力管道必須壓漿且漿體強度達到85%以上。

4 合龍段質量控制措施及注意事項

1)合龍段線型控制?？刂坪煤淆埧趦蓱冶鄱藰烁呒拜S線,是合龍時線型控制的關鍵,因此,對稱懸澆時必須嚴格控制箱梁前端澆筑標高。合龍前應對梁體加強觀測,對控制梁段埋設的應力傳感器測設的應力數據進行分析,同時對懸臂端箱梁頂面標高進行聯測,并連續觀察氣溫變化對梁體相對標高、合龍口長度及軸線偏移量的影響。

2)鋼筋安裝。由于合龍段和橫隔板鋼筋密集,加上受縱橫豎三向預應力及合龍撐架影響,鋼筋安裝難度較大,合理調整安裝順序是鋼筋安裝的關鍵,同時注意縱向鋼筋先全部采用綁扎,在合龍撐架焊接完成后再對部分搭接長度不足的部位進行焊接。

3)臨時水平約束解除。合龍口臨時鎖定完成后應立即按要求進行水平約束的解除,首先解除正式支座的水平約束,即將支座上下鋼板間的連接螺栓切斷;其次解除臨時墩水平約束,即將箱梁底預埋鋼組件與鋼管樁樁帽間的連接螺栓及其擋板割掉,使梁另一端在合龍口臨時鎖定后溫度變化情況下能自由伸縮。

4)混凝土養護。合龍段混凝土澆筑完成后,為避免日照引起的溫升加劇,造成合龍段混凝土產生收縮裂紋,應在混凝土表面覆蓋草袋,由專人不停的灑水養護,使合龍段混凝土及其前后1 m范圍內保持適溫狀態。

5)預應力張拉壓漿。預應力張拉包括縱向、橫向、豎向預應力,先張拉縱向預應力,然后張拉橫向及豎向預應力,縱向預應力束按設計要求分批次張拉,每類鋼束按先長束后短束的原則,張拉后及時對孔道進行真空壓漿。

5 合龍段施工是否壓重計算結果分析

根據甌江主橋五跨連續梁的結構形式,簡化為平面桿系結構,采用橋梁博士V3.03進行結構分析,根據施工實際情況和連續梁設計截面形式,共劃分172個單元,173個節點,83個施工階段。次邊跨合龍計算時,南半橋根據荷載平衡條件進行壓重,北半橋不壓重,邊跨和中跨合龍不考慮壓重,根據計算結果對連續梁合龍施工進行內力分析。

計算結果見圖1～圖 3。

從圖1～圖3可以看出,次邊跨合龍段施工壓重情況下上緣最大正應力為12.96 MPa,不壓重時最大正應力為13.34 MPa,滿足規范[3]規定要求。另外根據計算分析,次邊跨和中跨合龍段混凝土澆筑時對懸臂端產生的下撓為5 mm,而邊跨合龍段施工時僅為1 mm。合龍段施工壓重前后,主梁應力變化較小:次邊跨壓重后101墩頂截面上緣壓應力減小0.36 MPa,100墩頂截面上緣壓應力減小0.41 MPa;合龍段混凝土澆筑完成后101墩頂截面上緣壓應力減小0.29 MPa,100墩頂截面上緣壓應力減小0.4 MPa。按壓重方法合龍,最大撓度變化為-9 mm,壓重施工完成后撓度最大改變量為-8 mm,可以在對稱懸臂施工時進行調節。

6 結語

合龍段施工過程實際為連續梁的體系轉換過程,也是連續梁掛籃懸澆施工中最為關鍵的一道工序,如何優化施工方案、合理安排工序是加快合龍施工進度、保證合龍段施工質量、確保連續梁線型符合設計要求的關鍵。甬臺溫鐵路工程項目甌江特大橋水上五跨連續梁合龍施工按照上述合龍順序,加快了施工進度,經應力檢測,合龍后結構受力良好,滿足設計和規范要求。

[1] 范立礎.預應力混凝土連續梁橋[M].北京:人民交通出版社,1988.

[2] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[3] JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[4] 楊余江.T形連續剛構橋合攏施工要點[J].山西建筑,2008, 34(9):346-347.