連續(xù)剛構(gòu)橋梁中跨合攏勁性骨架頂推施工技術(shù)

廖 豐

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京市 101300）

0 引言

為了減少大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁梁體混凝土后期收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，需在中跨合攏時(shí)對(duì)梁體先施加預(yù)頂力，然后利用勁性骨架進(jìn)行鎖定。一般頂推點(diǎn)設(shè)置在腹板上，因頂推架及千斤頂較大，施工時(shí)會(huì)與主體結(jié)構(gòu)鋼筋及鋼絞線產(chǎn)生沖突；且模板需要開倉(cāng)處理，容易對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生造成影響，不利于控制合攏時(shí)間。以國(guó)道104五河淮河特大橋?yàn)槔皿w外勁性骨架做為頂推架，優(yōu)化頂推方案，減少對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，加快合攏段施工進(jìn)度。

1 工程概況

國(guó)道G104五河淮河特大橋位于蚌埠市五河縣，是國(guó)道G104一級(jí)公路改建控制性工程。大橋南北走向跨越淮河450m寬Ⅲ級(jí)通航河道，工程地質(zhì)、水文條件復(fù)雜，施工工期緊張。

其主橋采用（100+170+100）m連續(xù)剛構(gòu)橋型，分左右幅，雙向四車道。主梁設(shè)計(jì)為單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用掛籃懸澆施工，全橋共劃分為0#～27#塊。單幅箱梁頂板寬15.75m，底板寬10.75m。0#塊最大梁高10m，中跨合攏段最低梁高4.5m、節(jié)段長(zhǎng)2m。

原設(shè)計(jì)中跨合攏千斤頂推點(diǎn)位于腹板上（見圖1）。

圖1 原設(shè)計(jì)中跨合攏千斤頂頂推點(diǎn)布置圖（單位：cm）

原設(shè)計(jì)中跨合攏施工流程為：立側(cè)模及底模（模板單邊固定）→安裝鋼筋及安裝波紋管（鋼筋及波紋管單邊固定并預(yù)留頂推位置）→頂推架安裝施工→安裝千斤頂及內(nèi)模（預(yù)留千斤頂拆除窗口）→箱梁配重→勁性骨架單邊焊接→頂推施工→勁性骨架鎖定→拆除千斤頂并恢復(fù)鋼筋及模板→鋼筋焊接鎖定及模板固定→穿鋼絞線→邊卸載配重邊澆筑混凝土→混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后拆除勁性骨架。勁性骨架的焊接溫度要求在15℃左右，混凝土澆筑初凝宜控制在晚間10點(diǎn)左右及當(dāng)天溫度較低時(shí)段，同時(shí)要求次日10點(diǎn)左右混凝土的強(qiáng)度不小于20MPa。要求頂推施工、勁性骨架鎖定、混凝土澆筑過程連續(xù)、迅速完成[1]。

2 頂推方案優(yōu)化

2.1 原設(shè)計(jì)頂推施工存在的問題

（1）頂推處箱梁截面厚度為50cm，內(nèi)側(cè)鋼筋凈間距為36.9cm。根據(jù)設(shè)計(jì)8000kN頂推力計(jì)算，每個(gè)千斤頂需分配1333kN頂推力，需配置的頂推千斤頂直徑在50cm以上。安裝千斤頂、頂推架與鋼筋骨架干擾，需截?cái)嗖糠咒摻睢?/p>

（2）因受截面寬度影響，安裝千斤頂、頂推架與波紋管產(chǎn)生干擾，部分波紋管和鋼絞線需要在頂推完成后才能安裝[2]。

（3）因受截面寬度影響，在安裝及拆除千斤頂時(shí)，內(nèi)側(cè)模板需要開窗或者后安裝，夜間施工不可控因素多，容易產(chǎn)生質(zhì)量通病。

（4）頂推施工、勁性骨架鎖定、混凝土澆筑過程連續(xù)，時(shí)間及溫度要求施工迅速完成。腹板內(nèi)千斤頂?shù)陌惭b、拆除、鋼筋及鋼絞線的恢復(fù)、模板的恢復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)，夜間頂推施工時(shí)，千斤頂安裝在密集的鋼筋骨架內(nèi)部，不利于人員進(jìn)行應(yīng)力加載控制及千斤頂工作狀況控制，不利于合攏段時(shí)間性控制[3]。

2.2 優(yōu)化后采取的頂推結(jié)構(gòu)體系

為了確保頂推施工不影響結(jié)構(gòu)受力，減少對(duì)合攏段主筋、鋼絞線的干擾及損壞，并根據(jù)溫度情況迅速完成合攏段施工，在箱梁頂面及底板上設(shè)置頂推反力架，利用既有的勁性骨架作為頂推架，形成頂推體系。

頂推體系縱斷面示意圖見圖2，頂推體系平面布置圖見圖3。

圖2 頂推體系縱斷面布置圖

圖3 頂推體系平面布置圖

為了加強(qiáng)頂推架剛度，將原設(shè)計(jì)[40b槽鋼優(yōu)化為I40b工字鋼，并在底部預(yù)埋鋼板增設(shè)工字鋼預(yù)埋件增加抗剪能力，設(shè)置雙拼I32b千斤頂反力架7個(gè)，同步加載合計(jì)頂推力到8000kN后，立即進(jìn)行勁性骨架鎖定，經(jīng)驗(yàn)算頂推體系受力滿足要求。

頂推體系截面示意圖見圖4，頂推反力架示意圖見5。

圖4 頂推體系截面示意圖

圖5 頂推反力架示意圖（單位：cm）

（1）頂推反力架受力計(jì)算

a.I32b工字鋼截面特性：截面慣性矩Ix=11620cm，腹板厚度tw=11.5mm，截面靜矩Sx=426.1cm3，截面抵抗矩Wx=726cm3；

b.每個(gè)反力架雙拼工字鋼受力為1143kN，單拼工字鋼支受力為R=571.5kN，均布荷載為q=952.5kN/m，60cm長(zhǎng)工字鋼按照均布荷載計(jì)算上下兩個(gè)支點(diǎn)反力為RA=285.75kN；

c.工字鋼所承受最大彎矩：Mmax=q×L2/8=42.86kN·m；

d.最大彎曲應(yīng)力為σmax=Mmax/Wx=59.04N/mm2＜I32b工字鋼抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值205N/mm2，滿足要求；

e.支點(diǎn)最大剪應(yīng)力：τ=RA×Sx/（Ix×tw）=91.1N/mm2＜I20b工字鋼抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值125N/mm2，滿足要求。

梁體采用C55混凝土，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為55N/mm2，按照85%強(qiáng)度做為控制應(yīng)力46.7N/mm2，混凝土中預(yù)埋深度300mm，32b工字鋼端部與混凝土相接處所受最大擠壓應(yīng)力為285.75kN/（132mm×300mm）=7.22N/mm2＜46.7N/mm2，滿足要求[4]。

表1 中跨合攏頂推結(jié)果

（2）優(yōu)化后中跨合攏施工流程

施工流程具體如下：立側(cè)模及底模（模板單邊固定）→安裝鋼筋、波紋管→安裝內(nèi)模→穿鋼絞線→底板及頂板上頂推反力架施工→勁性骨架單邊焊接→安裝千斤頂→箱梁配重→頂推施工→勁性骨架鎖定→拆除千斤頂→鋼筋焊接鎖定及模板固定→邊卸載配重邊澆筑混凝土→混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后拆除勁性骨架。

頂推反力架提前在25#塊段澆筑時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，與梁體混凝土及鋼筋網(wǎng)焊接為一整體，對(duì)主體結(jié)構(gòu)鋼筋有沖突地方進(jìn)行鋼筋繞行及鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)結(jié)構(gòu)受力不產(chǎn)生影響。

頂推體系優(yōu)化后頂推結(jié)果數(shù)據(jù)見表1。

主橋中跨合攏時(shí)間原計(jì)劃6h完成，實(shí)際完成時(shí)間為3h，縮短一半。頂推力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的8000kN時(shí)，實(shí)際墩頂縱向位移及合攏段豎向位移均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 體外勁性骨架頂推施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）如頂推體系所含構(gòu)件與豎向預(yù)應(yīng)力位置有沖突，可適當(dāng)調(diào)整該梁段內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力的位置;與縱向預(yù)應(yīng)力筋沖突時(shí)，可適當(dāng)挪動(dòng)頂推體系預(yù)埋件[5]。

（2）勁性骨架鎖定后應(yīng)立即進(jìn)行后續(xù)工作及混凝土的澆筑。混凝土的初凝時(shí)間應(yīng)控制在晚間10點(diǎn)左右，外界溫度在15℃左右（根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求），同時(shí)要求次日10點(diǎn)左右混凝土的強(qiáng)度不小于20MPa，并加強(qiáng)對(duì)合攏段混凝土的養(yǎng)護(hù)。

（3）澆注中跨合攏段前，先按照設(shè)計(jì)要求頂推主梁，合計(jì)頂推力初步暫定8000kN，頂推墩頂縱向位移按3cm考慮，后期根據(jù)施工合攏溫度進(jìn)行調(diào)整。頂推保證千斤頂同步施加作用力，焊接各連接構(gòu)件，鎖死骨架，然后拆除千斤頂，并立即澆注合攏段混凝土。

（4）為保證頂推施工過程中橋梁的安全，頂推時(shí)采用力和位移雙控原則，作用力分50%、80%、100%三級(jí)加載，每級(jí)加載持荷15min。頂推過程中若發(fā)生異常立即停止，頂推作用力及位移任意一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求后立即停止頂推。

（5）千斤頂施工時(shí)如與預(yù)應(yīng)力等沖突，可做適當(dāng)調(diào)整。千斤頂下的墊片形式在保證牢固情況下亦可根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)調(diào)整。

（6）勁性骨架構(gòu)件焊縫采用單面貼角焊，厚10mm。U型鋼筋、抗剪工字鋼與鋼板在連接范圍內(nèi)采用雙面焊。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，連續(xù)剛構(gòu)橋梁在中跨合攏頂推時(shí)，在底板上及頂板上設(shè)置頂推反力架，利用勁性骨架傳遞頂推力，形成體外勁性骨架頂推系統(tǒng)，減少了對(duì)主體結(jié)構(gòu)的干擾，有效控制質(zhì)量通病。頂推施工時(shí)不用在模板上開窗，頂推千斤頂可操作性強(qiáng)，降低了施工作業(yè)難度。實(shí)踐證明，體外勁性骨架頂推施工技術(shù)具有一定的推廣性。

參考文獻(xiàn)：

[1]DB14/T1034-2014.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工監(jiān)控技術(shù)規(guī)程[S].

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[4]貢保甲，劉世忠，趙瑤琴.沱江大橋中跨合攏的頂推施工控制分析[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（3）：26-29.

[5]姜鋒，胡江，曹景.佛山市禪西大道塱沙大橋主橋中跨合攏段軸向受力分析[J].城市道橋與防洪，2011（12）：25-29.