張家港大橋合龍段掛籃法施工關(guān)鍵技術(shù)*

薄曉峰 孫建華

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1 張家港大橋（Ⅰ幅）掛籃施工概述

張家港大橋I輔道為三跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁，跨度（38.75+65+38.75）m。主梁截面為單箱雙室箱梁，箱體頂板寬20 m、厚0.28 m，底板寬12 m、厚0.532～0.975 m，箱梁根部梁高4 m、跨中梁高2.0 m，外腹板厚0.5～0.7 m、內(nèi)腹板0.5～0.7 m，翼緣板懸臂長為4.0 m、端部厚0.2 m、根部厚0.65 m。

主橋箱梁邊跨包括合龍段和現(xiàn)澆段共12 個(gè)節(jié)段，其中0#段長3 m，1#段長4 m，2～5#段長3 m，6～9#段長3.5 m，10#段長2 m，11#段長2.89 m，12#段長0.14 m。10#段為合龍段，11#、12#段為邊跨現(xiàn)澆段。

本工程掛籃采用三角形無壓重形式，先進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段合龍。邊跨合龍前在邊跨懸臂端施加合龍段自重1/2的壓重并安裝邊跨合龍的勁性骨架，邊跨合龍段混凝土澆筑需與壓重減輕同步，使其滿足平衡施工加載要求，預(yù)應(yīng)力張拉、灌漿且混凝土強(qiáng)度滿足后可拆除邊跨掛籃及支架。邊跨合龍后，需拆除0#塊臨時(shí)固結(jié)（本工程采用6 根臨時(shí)鎖定柱），中跨合龍前需用勁性骨架使兩懸臂端臨時(shí)連接，保持相對固定[1]。同樣在兩懸臂端施加壓重，混凝土澆筑過程中減輕壓重，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉工作后，形成連續(xù)預(yù)應(yīng)力梁受力狀態(tài)，如圖1所示。

圖1 張家港大橋縱斷面布置示意

2 大橋邊跨合龍段施工要點(diǎn)簡述

本工程11#、12#梁段為邊跨合龍現(xiàn)澆段，梁段下方搭設(shè)碗扣式滿堂支架，支架搭設(shè)完成后需以1.2 倍施工荷載進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形。

邊跨合龍前，梁體以0#塊為支點(diǎn)中心，處于平衡對稱的雙懸臂狀態(tài)，邊跨合龍后梁體一邊支撐于墩身，另一邊為單懸臂受力狀態(tài)，此時(shí)梁體彎矩情況發(fā)生變化，需及時(shí)按圖紙要求張拉預(yù)應(yīng)力束。預(yù)應(yīng)力張拉灌漿完成且梁體強(qiáng)度滿足要求后，為保證梁體的自由伸縮，需解除6 個(gè)設(shè)置于0#塊的臨時(shí)鎖定柱。實(shí)際施工過程中，混凝土齡期及強(qiáng)度達(dá)到后，按圖紙要求張拉頂?shù)装蹇v向合龍束和豎向預(yù)應(yīng)力筋并灌漿。張拉前先解除體系臨時(shí)水平支撐，以消除體系外水平支撐對預(yù)應(yīng)力張拉效果的影響。張拉順序采用先底板束后頂板束、先長束后短束，頂?shù)装褰诲e(cuò)進(jìn)行的方式將合龍束拉到設(shè)計(jì)值。

實(shí)際施工過程中的監(jiān)測結(jié)果表明：23時(shí)，懸臂端底板標(biāo)高達(dá)到最高，且此時(shí)大氣溫度基本穩(wěn)定。此時(shí)的合龍口長度隨氣溫變化較小，合龍段兩側(cè)的高差（除去豎曲線的影響）為9 mm，小于20 mm，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，順利完成邊跨合龍。

3 中跨合龍要點(diǎn)分析

合龍段施工順序?yàn)椋汉淆埗卧O(shè)置勁性骨架→安裝合龍模→加平衡壓重→澆筑混凝土→分級拆除壓重→合龍完成。中跨合龍段長2 m，采用吊架施工，即把吊架懸掛在已澆筑成型的2 個(gè)箱梁的端頭上進(jìn)行施工。施工步驟為：制作吊架后，設(shè)置平衡重和剛性骨架、支模、綁扎鋼筋、安放預(yù)應(yīng)力管道，然后選擇時(shí)間澆筑混凝土，同時(shí)分級卸掉平衡重，最后張拉預(yù)應(yīng)力束、壓漿封錨。

大橋中跨合龍段施工涉及的要點(diǎn)分析如下：

1）中跨合龍前需先將梁墩臨時(shí)錨固放松（即0#塊6 根鎖定柱），臨時(shí)鎖定柱的釋放應(yīng)對稱進(jìn)行，逐漸鑿除。臨時(shí)鎖定柱鑿除前后應(yīng)監(jiān)控梁段標(biāo)高情況，出現(xiàn)異常及時(shí)停止施工并查找原因，確保安全可靠[2]。

2）設(shè)置平衡壓重，以保證合龍段施工時(shí)混凝土始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。合龍段施工時(shí)懸臂端加載應(yīng)盡量做到對稱平衡，平衡設(shè)計(jì)遵循彎矩平衡的原則。平衡設(shè)計(jì)中考慮如下幾種施工：合龍段勁性骨架自重及澆筑前作用于骨架的相關(guān)荷載；直接作用于合龍段的荷載；合龍段混凝土自重。合龍段混凝土在凝結(jié)前其質(zhì)量由勁性骨架承受，在混凝土澆筑前通過設(shè)置一半的平衡壓重代替，平衡壓重可避免勁性骨架薄弱處受剪切破壞，混凝土澆筑需與壓重減輕同步。

3）合龍前臨時(shí)連接固定。由于合龍前后梁體受力情況變化復(fù)雜，特別是新澆筑的合龍段混凝土容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力及收縮裂縫。故在中跨合龍前通過勁性骨架將梁體兩懸臂端連接固定，根據(jù)實(shí)際情況考慮施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，通過合理的預(yù)加拉應(yīng)力使勁性骨架滿足溫度變化下的受力平衡[3]。本工程設(shè)計(jì)了由4 根鋼接桿組成的臨時(shí)支撐，分別位于箱梁頂、底板與腹板的交會處附近。鋼接桿按圖紙預(yù)先拼焊好后，在箱梁兩端對應(yīng)預(yù)埋件上就位和焊接，張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束，形成頂壓抗拉的近于剛性的接頭。邊跨合龍與中跨合龍撓度控制嚴(yán)格按施工監(jiān)控要求進(jìn)行。勁性骨架布置如圖2所示。

圖2 合龍段勁性骨架平面布置示意

4）主梁合龍段施工影響因素較多且復(fù)雜，在混凝土強(qiáng)度增長過程中，將承受縱向兩側(cè)已澆筑節(jié)段的拉壓作用，應(yīng)盡可能縮短合龍段混凝土澆筑時(shí)間。為盡量減少溫度對混凝土澆筑的影響，中跨合龍段施工考慮在溫度相對較低且變化小的時(shí)段進(jìn)行，原則上澆筑的混凝土需處于升溫受壓狀態(tài)下終凝形成強(qiáng)度，避免出現(xiàn)拉應(yīng)力造成混凝土開裂。本工程施工時(shí)處于冬季，并于凌晨進(jìn)行合龍段澆筑，在相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)保證下實(shí)現(xiàn)順利合龍具體各步實(shí)施安排如下：當(dāng)天23:00開始鎖定勁性骨架，鎖定應(yīng)盡快完成；當(dāng)天24∶00～次日6:00進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土澆筑應(yīng)在次日6:00前結(jié)束；混凝土澆筑后，應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)工作。混凝土養(yǎng)護(hù)期間，對主梁進(jìn)行覆蓋并灑水，降低梁體溫度。

4 大橋施工監(jiān)測情況

掛籃懸臂澆筑階段主要對懸臂根部A1～A4截面的正應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)證明，實(shí)測值和理論值發(fā)展趨勢基本相同，張拉階段應(yīng)力實(shí)測值與理論值較為接近，主梁控制截面應(yīng)力在允許范圍之內(nèi)[4]。監(jiān)測布置如圖3所示。

圖3 應(yīng)力監(jiān)測截面布置

5 結(jié)語

當(dāng)梁橋采用掛籃法懸臂澆筑施工時(shí)，在合龍段完成前后受力體系會進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為保證施工的安全穩(wěn)定，先進(jìn)行兩側(cè)邊跨的合龍，邊跨合龍完成后及時(shí)進(jìn)行相關(guān)預(yù)應(yīng)力束張拉工作，以滿足由于邊跨合龍后梁體某些部位的彎矩方向變化。中跨合龍前做好平衡壓重及兩懸臂端的勁性骨架連接固定，合龍段混凝土的溫度控制十分重要，一般選擇凌晨進(jìn)行澆筑工作，此時(shí)處于由低溫逐漸升溫的狀態(tài)，有利于避免拉應(yīng)力的出現(xiàn)引起混凝土開裂。合龍工作完成后整個(gè)梁體就處于設(shè)計(jì)的連續(xù)梁工況下，需及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束的張拉工作，確保應(yīng)力、彎矩情況滿足設(shè)計(jì)要求。

通過本次張家港大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工，可以看出，掛籃法懸臂澆筑施工必須嚴(yán)格控制合龍段等關(guān)鍵工序，以保證成橋后的受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到最佳的受力結(jié)構(gòu)狀態(tài)，保證橋梁使用壽命。