剛構連續梁0號塊嵌入橫梁施工技術研究

胡 昊 潘從貴

(1.中鐵十一局集團第四工程有限公司 武漢 441300； 2.武漢南四環線高速公路建設管理有限公司 武漢 441300)

為減少施工干擾，保障施工安全，在跨越既有線時橋跨經常會設計成連續梁，但因地形地勢、夾角和跨度的原因，有時連續梁的墩柱不得不選用門式墩。

昌贛鐵路堆上特大橋斜跨既有鹽化專用線時，因下部空間要求和線路整體坡度限制，連續梁被設計嵌入門式墩橫梁中，其0號塊與門式墩橫梁整體固結形成剛構體系，因而連續梁0號塊需與門式墩橫梁整體一次性澆筑。現場采用鋼管立柱+工字鋼縱梁+貝雷片橫梁的支撐形式，按照先內后外，相互穿插的鋼筋安裝順序，實現連續梁0號塊嵌入門式墩鋼筋同步綁扎，分階段施加門式墩橫梁橫向預應力實現連續梁與門式墩橫梁之間的預應力優化。

1 工程簡介

堆上特大橋位于江西省樟樹市，以32 m+48 m+48 m+32 m預應力混凝土剛構連續梁斜跨既有鹽化專用線，是在建南昌至贛州鐵路客運專線全線為數不多的大跨度剛構連續梁，梁體全長161.5 m。梁體為單箱單室斜腹板結構，49號門式剛臂墩構造為橫梁順橋向寬3.5 m、高3.22 m，橫橋向寬23.8 m，橋墩為矩形墩，順橋向寬3.5 m，橫橋向寬3 m，墩高24.265 m。承臺順橋長8.6 m，橫橋向7.9 m。嵌入49號墩門式墩橫梁0號段順橋梁長8 m。門式墩橫梁跨度大(跨度為23.8 m)。

2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3 連續梁0號塊施工技術要點

3.1 支架搭設

3.1.1施工要點

傳統的連續梁0號塊施工支架僅需承擔0號塊自身重量，而連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁現澆支架不僅需要承擔連續梁0號塊及門式墩橫梁共同的重量，還要完成既有線跨越。因而必須要求現澆支架具有良好的承重能力與跨越性能。鋼管立柱+工字鋼縱梁+貝雷橫梁的支架形式就同時具有這2種性能[1]，可以最經濟的方式妥善解決大重量、大跨度跨越營業線安全風險高的問題。

連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁底模由15 mm 竹膠板及順橋向方木及橫橋向方木組成。順橋向方木間距按貝雷梁間距布置，橫橋向按貝雷梁節點間距布置。

貝雷梁采用單層加強型，上下設置加強弦桿；共計7組，門式墩橫梁下設置3組，每組5片；連續梁0號塊懸挑出門式墩橫梁部分設置4組，每組3片[2]。每榀貝雷片間設置橫向支撐架，下弦桿設置水平支撐架，保證貝雷梁整體穩定。支架平面布置如圖2。

圖2 支架平面布置圖(單位：mm)

為保證支點處剪力要求，在縱梁與貝雷梁交點處增設加強豎桿。加強豎桿采取磨光頂緊的辦法與上下弦桿頂緊，不得采用焊接。

縱梁采用4根I56b工字鋼，與貝雷梁采用U形螺栓連接提供施工平臺，承受混凝土荷載、模板自重及施工荷載，并將荷載傳遞給立柱；縱梁在位于立柱支撐位置設置加強筋板。

立柱采用直徑810 mm、壁厚8 mm 鋼管，立柱間設雙[25b槽鋼連接體系并設置扶墻桿，保證支架的整體穩定。

門式墩橫梁倒角位置單獨設置支架支撐，荷載由方木支架傳遞給預埋在門式墩墩柱中的牛腿。

3.1.2強度驗算

利用midas Civil有限元計算軟件建立支架有限元模型，分別進行了支架結構強度驗算，包括底模系統的竹膠板、方木驗算，縱向分配梁和橫梁驗算，橫向、縱向聯結系及鋼管柱驗算，貝雷梁驗算；支架結構穩定性驗算。通過有限元軟件計算結果的校核，證明了該支架結構合理的真實性。

通過上述計算可以得到如下結論。

1) 竹膠板在最不利荷載作用下最大正應力為5.7 MPa，比容許正應力50 MPa小；最大剪應力為0.8 MPa，比容許剪應力1.25 MPa小；最大撓度為0.24 mm，比容許撓度L/400=200/400=0.5 mm小，且小于1.5 mm，因此，竹膠板滿足強度、剛度要求。

2) 方木在最不利荷載作用下最大正應力為4.1 MPa，比容許正應力11 MPa小；最大剪應力為1.0 MPa，比容許剪應力1.25 MPa小；最大撓度為1.47 mm，比容許撓度L/400=600/400=1.5 mm小，且小于1.5 mm，因此，方木滿足強度、剛度要求。

3) 鋼管立柱頂橫向2I56b工字鋼分配梁在最不利荷載作用下最大正應力為138.8 MPa，最大剪應力為40 MPa，滿足要求，分配梁的撓度也滿足要求。

4) 鋼管立柱之間及其與橋墩之間的聯結系在最不利荷載作用下最大正應力為142.5 MPa，比Q235鋼材的容許應力140 MPa的1.25倍值175 MPa小，滿足要求。鋼管立柱最大應力為80.1 MPa，也比Q235鋼材的容許應力140 MPa小，滿足要求。

5) 貝雷梁在最不利荷載作用下弦桿、豎桿和斜桿的軸力分別為569，119.6和15.7 kN，桿件軸力分別小于容許的軸力值1 120，210和171.5 kN；貝雷梁的撓度也小于容許撓度值。

6) 該支架在最不利荷載作用下最小穩定系數為5.21，大于5，因此，不會出現整體失穩屈曲現象，該支架是安全的。

3.2 支架預壓

為保證施工安全、順利進行，支架搭設完畢，底模安裝完成后，必須進行預壓處理，以消除支架非彈性變形，同時取得支架彈性變形各及非彈性變形的實際數值，作為門式墩橫梁立模拋高預拱值數據設置的參考。

預壓方法依據支架正上方梁段混凝土重量分布情況，在搭好的支架上堆放混凝土塊，預壓重量是門式墩橫梁、0號塊結構自重及施工荷載總量的1.1倍，預壓時間視支架沉降量定，控制支架日沉降量不得大于2.0 mm(不含測量誤差)。在壓載過程中實施全天候跟蹤觀測支架的變形情況并作好記錄，待支架不再發生沉降、預壓結束為止。

整理預壓結果記錄，形成一個總體的結果分析報告，通過對支架變形包括彈性、非彈性變形數據的監控，將預壓結構分析報告中的數據用于指導門式墩橫梁施工。

3.3 鋼筋加工及同步安裝

連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁的鋼筋間距均只有10 cm左右，鋼筋布置相當密集，尤其是0號嵌入橫梁部分的鋼筋，一旦未按正確順序安裝，就會導致某些部位的鋼筋無法正常綁扎，嚴重影響工程質量及施工進度。遵循先內后外、相互穿插的鋼筋安裝原則，按照連續梁0號塊及門式墩橫梁底板筋→連續梁0號塊中隔墻筋→橫梁骨架橫向主筋→橫梁內0號塊腹板筋→橫梁內0號塊頂板筋→橫梁骨架箍筋→橫梁外0號鋼筋的順序依次進行綁扎，實現連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁鋼筋同步安裝，提高了施工效率。

鋼筋安裝的同時需要預埋縱、橫向預應力管道。安裝底板鋼筋時需要同時安裝底板縱、橫向預應力管道，由于底板預應力管道縱橫交錯，為了避免沖突，須在底板鋼筋上下層間設架立鋼筋及管道定位鋼筋，確保預應力管道牢靠固定在正確位置。安裝橫梁骨架橫向主筋前完成連續梁0號塊腹板、頂板及橫梁橫向預應力束管道安裝。

3.4 預應力管道布置

預應力混凝土門式墩橫梁內布設的預應力束呈拋物線型布置，在橫梁中心處最低，兩端最高，單根預應力束長度達到24 m以上。連續梁0號塊布設縱向預應力束，分底板束、腹板束及頂板束，底板束分布在橫梁最下2層橫向預應力束之間。預應力混凝土剛構連續梁0號塊處預應力束布置見圖3。

圖3 剛構連續梁0號塊處預應力束布置圖

預應力管道必須嚴格按設計曲線坐標精確放樣安裝，接頭處綁扎牢固，用膠布密封。傳統的連續梁縱向預應力管道定位方法為每間隔50 cm設置1道定位鋼筋，定位鋼筋應與鋼筋骨架綁扎牢靠，確保管道定位準確。對于連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁，門式墩橫梁僅有外層框架鋼筋，定位鋼筋無法與橫梁外層框架筋進行有效連接，傳統的定位方法已不再適用。且橫梁預應力管道長度大，無法準確定位會嚴重影響連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁預應力施工質量。針對此問題，本工法提出在門式墩橫梁內定距設置定位鋼筋網片，利用網格將橫梁內的長預應力波紋管牢固卡在設計位置。尤其在連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁部位，預應力波紋管布置密集，縱橫交錯，設置預應力束定位鋼筋網片，可避免在施工過程中出現偏位。

3.5 模板安裝

門式墩橫梁及連續梁0號塊模板均采用加工成型的鋼模板。橫梁采用平模，0號塊模板分為內模及側模，0號塊嵌入門式墩橫梁部位采用整體模板，模板間用螺桿連接。

3.5.1側模安裝

利用吊車將側模提升至支架頂與底模板靠緊。側模吊裝就位后，在側模翼緣板底設鋼管支撐。隨后根據已調好的底模來調整側模高度及垂直度，然后在左右側模之間穿直徑20 mm的拉桿。為防止漏漿，側模之間、側模與底模之間應貼雙面膠帶。側模立好后，在連續梁0號塊兩端頭節段線上立腹板及底板封頭模板，封頭板采用鋼模加工，鋼模上鉆穿鋼筋及穿波紋管的孔道。預應力混凝土門式墩橫梁預應力管道嚴格按照設計圖紙準確定位。

3.5.2內模安裝

連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁鋼筋綁扎完成，安裝連續梁0號塊內模。內模采用鋼模，與外側模之間設對拉桿，對拉桿上穿PVC管，底口應焊支撐鋼筋，內模底口支立在鋼筋上。然后安裝腹板內模及頂板內模，頂板內模支架采用鋼管搭設，鋼管底支撐在墊塊上，鋼管間距約80 cm，頂部插入可調頂托，再放置方木。

3.6 混凝土現澆

結構鋼筋布置密集，預應力管道縱橫分布，給連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁一體化澆筑帶來諸多不便，影響混凝土的流動性及振搗效果。本工法提出一種微分層澆筑工藝，有效解決了連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁部位混凝土振搗難的問題。

澆筑底板混凝土時，采用微分層，先兩端后中間的順序對稱澆筑。底板厚度80 cm，須分4層澆筑。第一層澆筑15 cm完全覆蓋最底層橫向預應力管道，第二層澆筑20 cm完全覆蓋底板縱向預應力管道，第三層澆筑15 cm完全覆蓋中間層橫向預應力管道，第四層澆筑30 cm完成底板混凝土澆筑。每層澆筑后須及時振搗密實，在澆筑上一層時振搗棒插入下一層深度5～10 cm，預應力管道集中處插入深度不大于5 cm。

澆筑腹板、頂板及門式墩橫梁混凝土時，同樣采用微分層，先兩端后中間的澆筑順序，橫梁兩側端頭及0號塊端頭部分須充分振搗密實，防止錨墊板處出現脫空。

3.7 預應力施工

3.7.1預應力張拉

連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁預應力鋼束張拉順序為先張拉橫梁預應力束，再張拉0號塊縱向預應力束，待施工完指定節段后，張拉橫梁剩余預應力束。通過縱、橫向預應力共同作用，完成墩梁固結。采用橫梁預應力束分次異步張拉，改善了連續梁與門式墩橫梁之間的相互作用效果，解決了橫梁預應力束一次張拉容易造成連續梁0號塊頂板橫向負彎矩過大的問題，提高了施工質量。

3.7.2孔道壓漿

孔道壓漿采用真空壓漿工藝。先用真空泵使孔道內形成一定的氣壓差，再將水泥漿用壓漿機壓入孔內，使之填滿預應力筋與孔道間的空隙，使預應力筋與混凝土牢固粘結為一整體[4]。

4 結語

本項目施工中，充分發揮鋼管柱與貝雷梁的力學性能，實現了連續梁0號塊嵌入門式墩橫梁現澆施工平臺的合理優化，以最小的材料消耗完成了高墩大跨度支架搭設，節省材料成本的同時具有良好的穩定性，保證了既有線行車安全。

貝雷梁可場外拼裝場內吊裝，節省了施工要點時間，縮短了工期。調整鋼筋安裝順序實現連續梁0號塊嵌入門式墩鋼筋同步綁扎，提高了施工效率，具有良好的經濟效益。

隨著交通建設的高速發展，跨既有線橋梁施工日益增多，對施工質量要求也越來越高，在梁內增設預應力束定位鋼筋網片實現長預應力束在大跨度橫梁內的準確定位，利用門式墩橫梁預應力束分次異步張拉，完成門式墩剛構預應力體系合理優化，提高連續梁整體施工質量，具有良好的社會效益，可為類似工程提供借鑒。