鋼-混組合梁預應力鏤空橋面板吊模法施工

李 飛，馬建僑，李 義

(天津城建集團有限公司，天津市 300211)

鋼-混組合梁預應力鏤空橋面板吊模法施工

李 飛，馬建僑，李 義

(天津城建集團有限公司，天津市 300211)

天津海河吉兆橋設計為鋼桁架與混凝土橋面板組成的鋼-混凝土組合結構形式，混凝土橋面板位于鋼桁架大面積鏤空部位。通過比選，采用吊模結構，與鋼桁架上弦桿組成橋面板的整體承重體系，進行混凝土澆筑。該工藝施工速度快、周轉率高，不僅解決了跨海河施工支架搭設難題，也使模板更加貼合混凝土橋面線形。從整體吊模在鋼-混凝土橋梁的應用和混凝土橋面板施工工藝等方面展開論述，有關經驗可供相關專業人員參考。

鋼-混凝土組合梁;橋面板;吊模;施工

1 工程概況

1.1 設計概況

海河吉兆橋橋梁及附屬工程，位于天津市中心城區中環線和外環線之間，地處規劃的天鋼柳林地區城市副中心，經濟地位和社會地位十分重要。主線修筑起點為雪蓮南路與海河東路相交路口，修筑終點為吉兆路與柳盛道相交路口，全長906.842 m。

吉兆橋橋梁跨越海河，全長365 m，修筑面積約為14 800 m2，其中主橋為三跨鋼桁架與混凝土橋面板組成的鋼-混凝土組合結構形式55 m+90 m+ 55 m，橋面寬40 m，見圖1。

鋼桁架設計為九榀桁架結構(見圖2)，混凝土橋面板全長200 m，厚度見表1。另在主橋中墩4#、5#位置處，每榀主桁架下弦桿內灌注C55微膨脹混凝土，澆注長度25 m(支點兩側各為12.5 m)，見圖3。

1.2 總體施工流程

吉兆橋橋梁總體施工順序是橋梁基礎施工后，先安裝鋼桁架，再灌注桁架下弦桿內C55微膨脹混凝土，最后澆注橋面板混凝土。由于橋面板位于鋼桁架大面積鏤空部位，比較支架法、吊模法等優缺點后決定采用吊模法施工，此種施工工藝施工速度快、周轉率高，不僅解決了跨海河施工支架搭設難題，也使模板更加貼合混凝土橋面線形。另外，橋面板與鋼桁架結合時，考慮正、負彎矩區結合形式不同、預應力布置不同，將整體橋面板分為1#～5#段(其中1#、3#、5#段為橋梁正彎矩區，2#、4#段為橋梁負彎矩區)，并在中間預留施工縫進行預應力連接器的安裝，以及設置后澆帶進行單排密集區鋼絞線分次張拉，見圖4。

鑒于橋面板負彎矩區域的鋼混連接方式采用了縱向可滑動、抗掀起T型連接鍵替代了傳統剪力釘，此種結構能夠有效的釋放混凝土內應力，即混凝土與鋼桁架能夠在預應力張拉后產生相對滑移。為了保證混凝土能夠順利的滑動，故需要保證張拉過程中混凝土橋面板兩側需要有能夠保證混凝土橋面板的位移量，綜合以上幾點，將整體混凝土橋面板分5塊橋面板、4塊施工縫、4塊后澆帶，共計13段，分5次澆筑。各段橋面板施工流程如下:鋼桁架主梁高程復測→T型鍵或剪力鍵焊接施工→吊模的臨時支架安裝→雙拼36 b工字鋼縱梁擺放→穿對拉螺栓，吊裝模板分配梁→方木擺放→鋪設竹膠板→鋼筋綁扎→穿波紋管及鋼絞線→澆注混凝土→張拉預應力。

2 吊模結構設計

2.1 鏤空部位吊模結構

鏤空部位吊模結構從上到下由雙拼36 b工字鋼縱梁、臨時托架、橋面板模板、模板分配梁和φ18對拉螺栓組成，施工安全系數1.5倍，見圖5。

根據分段，在施工區域鋼桁架每個橫連桿件上兩端各焊接一個臨時托架形成支撐體系，用來支撐36 b工字鋼縱梁。臨時托架采用雙拼14#槽鋼及20#槽鋼制作，見圖6。

圖2 桁架梁端三維示意圖

圖3 吉兆橋主桁架下弦桿內灌注C55微膨脹混凝土圖

表1 混凝土橋面板厚度表

圖4 混凝土橋面板分塊澆筑圖

圖5 橋面板吊模示意圖(單位:cm)

圖6 臨時托架結構圖

將36 b工字鋼進行雙拼焊接，并且在頂面焊接鐵板(10 cm×8 cm、1 cm厚)，中間設孔，用來定位對拉螺栓。工字鋼縱梁沿橋縱向順直擺放，與托架接觸面平整并焊接牢固。工字鋼縱梁在每個鋼桁架鏤空部位兩邊各設置1個雙拼36 b槽鋼作為縱梁的橫連結構。

工字鋼縱梁擺放固定后，穿對拉螺栓。對拉螺栓直徑φ18 mm、長1.5 m，螺栓下端固定在模板分配梁上。根據計算，橋面板模板分配梁采用14#雙拼槽鋼制作，間距80 cm一道(邊距不大于35 cm)，并預留螺栓孔，與工字鋼螺栓孔對應。

槽鋼頂部鋪設橋面板模板，由間距30 cm的10 cm×10 cm方木與方木頂部鋪設的2 cm竹膠板組成。在橫連位置，由于凈空僅有7 cm，因此在該部位采用竹膠板配6 cm×8 cm木板條，木板條間距15 cm，采取加密布設原則。

2.2 懸挑部位模板結構

邊側主梁中距翼板邊為1.6 m，該段為懸挑部分，板厚28 cm，考慮到現場施工條件，采用槽鋼吊架方法進行翼板混凝土板的模板施工，見圖7。

圖7 橋面板翼板支模示意圖(單位:cm)

吊架主件采用14#槽鋼焊接成三腳架形式，然后在主桁架頂面焊接已處理過的φ18對拉螺栓，下端將三腳架吊住，當吊架受力的時候將架體頂至桁架梁側面，經過桁架梁反作用力保持吊架的平穩。在施工過程中，主要受力桿件為φ18對拉螺栓和三腳架。

3 鋼-混凝土組合橋面板施工

吊模板鋪設完畢后，進行混凝土橋面板施工，包括鋼筋綁扎、波紋管布設、鋼絞線穿束、混凝土澆注及預應力張拉等工作。

3.1 鋼橋面高程復測及監測

在進行主橋橋面板施工前，先對焊接完畢的鋼桁架進行整體的高程復測，重點對各跨跨中、4#、5#墩幾個關鍵節點進行詳細的量測，并做好數據統計。

同時與監測單位結合，由監測單位提前將本工程主橋的各類長期監測元件安裝在指定位置，并對全橋進行混凝土施工前第一次監測，作為初始值，以便與后期各階段監測數值進行比較分析。

橋面高程復測完成后按要求在負彎矩區上焊接T型鍵，正彎矩區焊接傳統剪力釘。

3.2 鋼筋與波紋管安裝

橋面板鋼筋采用自動數控機械加工、人工綁扎的方法形成。加工及安裝嚴格參照設計圖紙，并滿足規范要求，特別注意橋面板分段處鋼筋預留及錨槽處鋼筋處理。

波紋管采用φ50 mm塑料波紋管，其管外觀尺寸、管壁厚度以及環剛度等指標滿足規范要求，在橋面板鋼筋分項工程完成后，由現場技術人員預先將波紋管定做坐標進行標記，并由現場施工人員焊接雙向U型定位筋[1]，再由橋面板分段處將已連接好的整根波紋管插入到定位筋中，保證了位置準確、避免了混凝土澆筑過程中波紋管偏位。

3.3 混凝土澆注

(1)混凝土配合比設計

橋面板混凝土采用C55和C60高標號混凝土，通過試拌實驗確定水泥與摻合料比例(見表2)，以保證混凝土具有良好的流動性和和易性。通過采用低水膠比，保障高強度混凝土強度發展。通過摻加HX-F3高效減水劑，使混凝土在低水膠比下獲得適宜的黏度，具有良好的流動性、黏聚性和保塑性，保障混凝土工作性。

表2 橋面板混凝土配合比(單位:kg/m3)

(2)混凝土澆注及養護

橋面板混凝土澆筑面積較大，混凝土標號較高、坍落度小、凝結時間短，考慮到以上主動問題，采用兩臺泵車從橋面左右兩側對稱澆筑的方式，從低處向高處進行澆筑，澆筑過程中避免混凝土直接咋落到模板上，同時澆筑過程中對橋面板進行分層澆筑，加快水化熱的散發，并在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑。混凝土澆筑并完成后面后，連續14 d覆蓋灑水養護。

3.4 預應力張拉

主橋共包含170余根鋼絞線，分段張拉后，通過高強度連接器進行連接，最后完成主橋橋面系的建立。張拉前針對設計文件進行專項方案編制及三層施工技術交底，對預應力筋及錨固材料進行試驗，重新核算設計圖紙中理論伸長量，將張拉應力及伸長量輸入到張拉儀器中，張拉過程嚴格按照設計圖紙要求從兩側向中間對稱張拉，采取張拉應力與伸長量雙控的原則。針對橋面板鏤空部位的張拉錨頭，采取在浮船操作平臺上搭設支架，進行張拉千斤頂的升降、平移和張拉作業。

4 結語

本文提出了對鋼-混凝土組合結構橋梁橋面板施工中采用整體吊模的方法，通過選擇整體吊模的支撐結構和優化混凝土配合比，總結了橋面板的施工方法和全過程的控制要點，取得了比較理想的施工效果，為今后同類型施工起到借鑒作用。

U445

B

1009-7716(2015)11-0118-04

2015-07-13

“十二五”國家科技支撐計劃《鋼-混凝土組合結構現代化施工技術研究》(課題編號:2011BAJ09B0403)。

李飛(1977-)，男，天津人，高級工程師，從事道橋施工管理工作。