雙線預制U形節段梁吊裝及拼接施工技術探究

蔣海里

（1.同濟大學土木工程學院，上海 200092；2.上海公路橋梁（集團）有限公司，上海 200433）

一、研究背景

目前，單線U形梁在國內已有了較為深入的研究，并且在城市軌道交通中也有應用，但國內有關雙線預制U形節段梁的系統性應用與研究尚為空白，亟待開展。

二、雙線預制U形節段梁設計方案

本文所有研究的雙線預制U形節段梁的結構斷面都依托于上海市科委《軌道交通預制節段雙線薄壁槽型梁設計施工關鍵技術研究》科研項目課題。斷面的標準跨徑為35m，共分為12個節段，其中墩頂節段（端節段）2個，每節段長2.47m；標準節段（中間節段）10個，每節段長3m。對各節段的重量及混凝土方量計算可知，最重節段是墩頂節段，每節段約為40.4t。

三、吊裝方案

（一）吊裝方案設計

1.起吊懸吊方案

吊腹板方案和吊底板方案。吊腹板方案采用伸縮提升吊架，懸吊架設置在腹板頂面的翼緣板上；吊底板方案采用橫橋向的鋼連梁固定于底板上，鋼連梁上固定起吊架進行提升和懸掛。

2.臨時預應力方案

槽口方案和底板齒塊方案。槽口方案可以在底板拼接面的兩側預留槽口，并在底板內預留孔洞，用作臨時預應力筋連接，也可在腹板頂面預留槽口，用作臨時預應力；底板齒塊方案是在底板承軌臺預留鋼筋之間，預制混凝土齒塊，用作臨時預應力的錨固，其高度不超過承軌臺，在腹板頂部可利用懸吊架或其他形式設置臨時預應力。

3.方案組合設計

槽口方案及底板齒塊方案可以根據結構形式和施工特點，因地制宜與吊腹板方案和吊底板方案靈活搭配，如“吊腹板方案+底板齒塊方案”“吊底板方案+槽口方案”，本文將針對這兩種方案組合進行詳細的技術研究。

（二）方案設計比選

1.吊腹板方案+底板齒塊方案

該方案需要在腹板頂的翼緣板上預留孔洞，并在底板上澆筑混凝土齒塊。

（1）起吊方案——吊腹板

起吊階段采用伸縮吊架，提升時伸出吊臂，提升節段梁；待節段梁荷載轉換后，放松并收起吊臂，撤出本節節段梁，移動到下一節梁進行起吊。在節段梁底部內側開孔，為伸縮吊架設置預留吊孔。為防止吊架對節段梁梁體造成損壞，起吊時預留孔處放置鋼墊板。

（2）懸吊方案——吊腹板

在腹板的頂部翼緣板上分別預留4個固定孔，用于固定懸吊架。懸吊架和梁體之間用液壓千斤頂豎向螺栓連接，采用4根長螺桿連接懸吊架于架橋機上，先將懸吊架張拉固定在節段梁上，再將縱橋向自由運動緊固件連接到懸吊架上，然后將預先安裝好的螺桿和橫橋向自由運動緊固件，連接到縱橋向自由運動緊固件上，最后將螺桿連接到架橋機主梁或頂部掛梁上，懸吊起節段梁。

（3）臨時預應力方案——底板齒塊方案

底板臨時預應力：在節段預制階段，在底板上澆筑2個混凝土齒塊，齒塊內有鋼筋與底板的鋼筋構造相連接?；炷笼X塊的位置布置在承軌臺的預留鋼筋之間，高度低于承軌臺，齒塊內設有預留孔道，用來穿入臨時預應力鋼筋。

腹板頂部臨時預應力充分利用節段的懸吊架結構，在已經安裝的懸吊架結構上，預留了2個臨時預應力孔及相應的加強板。

（4）拼接施工方案

在端面涂抹環氧黏結劑，并利用吊架靠近拼接。拼接完成后，在底板和腹板頂部的4個臨時預應力孔道內穿入預應力鋼筋，并用連接器連接已拼接完成的節段梁螺桿，在張拉到指定的荷載后，將螺母錨固。隨后重復上述工序，進行下一片節段梁拼接。

2.吊底板+槽口

該方案需要在底板上預留孔洞，并在每側翼緣板的兩端預留槽口和臨時預應力孔道。

（1）起吊方案——吊底板

在底板上預留8個固定孔，采用4個鋼制“連梁”固定于底板上，提升吊架和懸掛吊架，分別固定在連梁上，進行提升和懸掛。通過螺桿連接吊架的上部提升結構和下部固定結構。

（2）懸吊方案——吊底板

懸吊階段采用4根螺桿連接連梁。先將連梁固定在節段梁上，再將縱橋面自由運動緊固件連接到連梁上，然后將事先連接好的螺桿和橫橋面自由運動緊固件，連接到縱橋面自由運動緊固件上，最后將螺桿連接到架橋機上，懸吊起節段梁。

（3）臨時預應力方案——槽口式方案

該方案是在底板和翼緣板臨時預應力的位置預留槽口，并在槽內預留鋼墊板及預留孔，用于臨時預應力筋的安裝。槽口及預留孔也可“借用”永久預應力的孔洞，待完成后連接孔道、封閉槽口。

（4）拼接施工方案

將匹配面涂抹環氧黏結劑，并向上一節段靠攏拼接，把兩塊鋼墊板放入槽內預留孔，插入臨時預應力鋼筋張拉螺桿，并緊固螺母，完成節段拼接?？赏ㄟ^連接器連接螺桿，拼接下一片節段梁，通過該方法完成所有節段梁拼接。梁體拼接完成后，松開鋼墊板上的螺母，拆下鋼墊板，抽出臨時預應力螺桿，安裝永久預應力筋進行張拉施工或澆筑混凝土封閉孔道。

四、吊裝工況受力性能研究

為了研究雙線預制U形梁在吊裝階段的應力狀態，運用Midas FEA非線性及細部分析軟件對該方案的吊裝工況進行有限元模擬分析，如表1所示。其中，混凝土抗裂驗算控制拉應力應不大于1MPa，縱橫向正截面壓應力應不大于0.7fc（fc為混凝土軸心抗壓強度設計值）。

根據分析結果，綜合考慮吊架設計施工的便捷性，選定距兩腹板上側邊0.95m處的4個吊點起吊，距側邊0.72m位置處的一組吊點懸吊。

表1 吊裝工況受力計算分析表