剛構橋邊跨現澆段與引橋架設同步施工技術研究

傅重陽

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

連續剛構橋邊跨現澆段由于施工周期長，常常會制約引橋預制箱梁的架設工作，如何充分利用現場條件，控制施工質量、保證安全生產、提高施工效率，又好又快完成連續梁邊跨現澆段施工和引橋箱梁架設工作，是擺在我們面前的一大難題。在施工過程中由于邊跨現澆段伸縮縫端預留空間無法滿足兩端張拉需求，往往需在邊跨后期預應力張拉、封錨完成后再進行引橋最后一跨預制梁的架設工作，對全橋整體工期滯后較為明顯。以河南省第一高橋大鐵溝特大橋為例，介紹了該橋邊跨現澆段與引橋同步施工的工程特點、關鍵施工技術等，以期為類似工程借鑒。

1 工程概況

大鐵溝特大橋是鄭州至盧氏高速公路洛寧至盧氏段高速公路上的一座特大型三跨預應力混凝土連續剛構橋。該橋上部結構為（4×40+4×40+85+160+85+5×40）m預應力混凝土連續剛構+預應力混凝土組合箱梁，橋梁全長為856.4 m。主橋8～11號墩，跨徑設置為85 m+160 m+85 m連續剛構，9號主墩墩高120 m，10號主墩墩高118 m，引橋小里程40 m預制箱梁架設共8跨，大里程40 m預制箱梁共5跨。由于前期主橋施工處于山間“V”行溝谷，主墩施工平臺采用爆破開挖，嚴重滯后主體結構施工進度，在大、小里程預制箱梁架至最后一跨前，連續梁邊跨無法合攏。

2 施工技術創新點

a）引橋箱梁架設同連續梁邊跨現澆段同步施工，連續梁邊跨現澆段的施工不耽誤引橋最后一跨箱梁的架設工作（見圖1）。

圖1 引橋箱梁架設同連邊跨現澆段同步施工

b）在主橋副墩蓋梁施工時，提前將型鋼整體穿過蓋梁進行預埋，在蓋梁混凝土澆筑完畢達到強度后，再用斜撐與型鋼焊接成整體，形成托架，減少了焊接次數，節省了施工時間。

c）在邊跨現澆段鋼筋綁扎過程中，提前將邊跨合攏段鋼絞線穿好，并在現澆段采用P錨按設計圖紙進行固定，采用單段張拉的施工工藝，使得邊跨現澆段的施工不制約引橋架設箱梁的進度，大大加快了施工進度。

d）引橋最后一跨箱梁架設完成后，架橋機可提前退場，不用等待連續梁邊跨合攏段張拉完成后再進行最后一跨箱梁的架設工作，使得引橋橋面系可正常施工，加快了施工進度。

e）利用提前架設完成的箱梁，形成臨時施工平臺，對邊跨現澆段鋼筋進行存放，減少了百米高空塔吊吊送的時間，加快了施工進度。

3 邊跨現澆段施工工藝原理

3.1 施工工藝

a）本橋連續梁現澆段托架采用牛腿托架施工法進行施工，提前將型鋼整體穿過蓋梁進行預埋，在蓋梁混凝土澆筑完畢達到強度后，再用斜撐與型鋼焊接成整體，形成托架，并在牛腿托架一端設置分布梁并鋪設模板后進行現澆段的施工。

邊跨現澆段鋼筋綁扎過程中，同時在現場對鋼絞線錨固端進行P錨擠壓，完成后按設計圖紙編號順序安裝，待混凝土澆筑完成且強度達到要求后采用單端張拉的施工工藝完成張拉作業。

利用引橋預制箱梁架設完成后形成的施工平臺，對現澆段鋼筋進行存放，并形成混凝土輸送通道，進行邊跨現澆段混凝土澆筑。

b）引橋箱梁按照常規施工方法進行架設，直至最后一跨箱梁架設完畢，無需等待邊跨現澆段的施工。

c）連續梁現澆段施工結構設計圖見圖2、圖3。

圖2 結構設計橫斷面圖

圖3 結構設計縱斷面圖

3.2 整體支架體系檢算

3.2.1 荷載計算

a）在計算過程中假定混凝土為理想流體材料，即材料顆粒之間不存在剪應力；翼緣板荷載值、腹板、底板荷載詳見表；假設頂板均厚70 cm，頂板立桿荷載值按最不利情況計算，結果見表1。

表1 立柱荷載(頂板) kN

b）支架自重（重力方式施加）。

3.2.2 有限元模型的建立

用有限元軟件Midas進行分析，模型中桿件均采用梁單元。考慮實際情況，在計算時，牛腿與橋墩壁之間連接采用固定約束；橫梁與牛腿的連接、縱梁與橫梁的連接只有豎向位移連接，縱梁同時施加繞自身方向的扭轉約束[1]。三維有限元計算模型見圖4。

圖4 有限元模型示意圖

3.2.3 邊跨現澆段支架驗算

邊跨現澆段支架檢算的強度及剛度結果見表2。

表2 主要受力桿件計算結果

3.2.4 牛腿與預埋鋼板焊縫檢算

牛腿考慮承受彎矩M和剪力V的聯合作用，翼緣板的抗剪能力極差，假設腹板焊縫承受全部剪力，不傳遞彎矩。

由模型提取橫橋向牛腿斜撐承受的最不利荷載為：

焊縫采用角焊縫，焊條為E43型，手工焊，焊腳尺寸hf=10 mm；

結論：綜上計算分析整體托架結構設計符合受力要求。

4 關鍵工序施工工藝及操作要點

4.1 墩身預埋鋼板安裝

a）在順橋向墩身處預理鋼板，連接鋼筋和預埋鋼板之間必須進行滿焊連接，焊縫飽滿厚度不小于2 cm，并且連接鋼筋必須與墩身主筋焊接牢固。

b）預埋鋼板必須確保準確安裝在墩身預埋處，必須保證預埋鋼板在混凝土澆筑時的穩定性，確保位置準確。

4.2 蓋梁預埋工字鋼安裝

a）提前在模板加工廠對蓋梁模板進行改造，預留出工字鋼預埋孔洞。

b）主橋副墩蓋梁鋼筋綁扎過程中，順橋向預理I40b工字鋼，兩端各伸出蓋梁3.0 m，并與蓋梁主筋焊接固定牢固。

4.3 順橋向托架安裝

a）在蓋梁澆筑完畢達到設計強度后，在順橋向預埋鋼板上安裝45°的三角形牛腿斜撐，牛腿斜撐與鋼板水平焊接。

b）在牛腿上方橫向放置5根I25b工字鋼，并搭設施工平臺，I25b用來作為輔助翼緣板側模桁架支撐及中橫隔板的基礎，桁架間距為80 cm。

4.4 現澆段底板鋪設、支座安裝

a）測量組對現澆段底板、現澆段支座位置進行準確定位，在墊石達到設計強度后，根據測量位置進行支座安裝。

b）在底板順橋向方木上，鋪設底模模板，模板采用20 mm厚竹膠板。

4.5 現澆段翼緣板模板安裝定位、內模模板安裝

a）在順橋向現澆段托架I25b工字鋼上沿橫橋向搭設鋼管支撐，作為現澆段翼緣板底模支撐。

b）鋼管支撐結構形式如下：立桿縱向間距為0.6 m，立桿橫向間距為0.6 m，水平桿步距為0.6 m；在立桿上放置順橋向15 cm×15 cm方木，在順橋向方木上放置50 cm橫橋向15 cm×15 cm方木。

c）鋼管支撐搭設完畢后，進行翼緣板模板安裝，測量組對翼緣板位置進行調整，準確定位并固定牢固后，開始綁扎現澆段腹板鋼筋。

4.6 現澆段鋼筋綁扎

現澆段鋼筋綁扎時，最小凈保護層不小于32 mm，梁體預留孔處全部安裝相應的螺旋鋼筋，當現澆段鋼筋與預應力筋管道、梁體預留孔及預埋件相碰時，適當移動梁體鋼筋，確保能夠按照設計要求保證管道及預埋件位置準確。

4.7 現澆段頂板模板安裝定位

a）箱梁內頂板支撐采用鋼管托架支模，鋼管托架直接支撐在底模板上，頂板處的方木布置形式同翼緣板方木布置，在方木上方鋪設頂模模板。

b）在綁扎頂板鋼筋、安裝預應力筋波紋管、P錨安裝定位、穿橫向預應力束的過程中，進行現澆段預埋件預埋，同時安裝內箱模板并合模，模板采用20 mm厚竹膠板。

4.8 混凝土澆筑

a）底板混凝土采用漏斗入模，腹板混凝土采用串通入模，頂板混凝土正常澆筑，混凝土澆筑過程中加強倒角、張拉齒板處、錨墊板下混凝土振搗，防止出現蜂窩、麻面現象。

b）在腹板內側模上每隔2.5 m左右開設觀察窗口，以利于觀察混凝土的振況，待混凝土灌至窗口下緣時將之封嚴，腹板混凝土灌至翼板根部為止。

c）頂板混凝土灌注完成振搗結束后，用抹子將表面抹平。

4.9 混凝土的養護和拆模

混凝土澆筑完畢即在頂面用棉被覆蓋，現澆段端部棉門簾放下，靜停一段時間后開始蒸氣養護。當混凝土強度達到2.5 MPa時方可進行模板的拆除，拆除后繼續對混凝土進行養護，直至養護期方可停止對混凝土的養護，以保證混凝土強度的增長及避免混凝土發生裂縫現象。

5 結語

本文主要介紹了鄭盧高速大鐵溝特大橋主橋邊跨現澆段與引橋架設同步施工的施工工藝，現澆段托架采用提前將型鋼整體穿過蓋梁進行預埋，在邊跨現澆段鋼筋綁扎過程中，提前將邊跨合攏段鋼絞線穿好，并在現澆段采用P錨按設計圖紙進行固定，采用單段張拉的施工方法，不影響引橋架梁工期，其施工節點實際施工時間見表3。

表3 大鐵溝特大橋9號墩現澆段施工時間表

從表3中可以看出：小里程預制箱梁的架設在現澆段施工前已經完成，大大加快了施工進度，確保施工按期完成。希望本橋現澆段施工的成功經驗能為同類橋梁的施工提供一定的借鑒作用。