變截面連續箱梁施工技術探討

高承明

（中鐵一院集團南方工程咨詢監理有限公司，甘肅蘭州）

1 兩種施工方法優劣

相比于懸臂澆筑法，懸臂拼裝法主要有如下優勢：①梁段可在橋梁下部結構施工完成前就開始預制，能有效縮短橋梁施工工期；②由于懸臂拼裝法采用預制梁段，因此預制梁段混凝土的齡期比懸臂澆筑法更長，能有效減小預制梁段拼裝后混凝土產生的收縮和徐變[1]；③由于懸臂拼裝法所使用的梁段在預制場集中預制，工廠化的生產有利于質量的控制，相比于懸臂澆筑法，懸臂拼裝法施工的梁段質量更好[2]。

但懸臂拼裝法也有其自身的缺陷，由于梁段在預制場集中預制，因此需要采用運輸車輛將預制梁段運輸至現場進行拼裝；預制梁段在現場吊裝、拼接，產生的接縫和預應力張拉均使其整體性相對較差[3]；由于梁段已提前預制完成，加之施工中有很多不確定因素，導致懸臂拼裝法能調整的余地較小，對施工變形控制不利[4]；懸臂拼裝法需要吊裝預制梁段，對預制場建設、起吊設備等要求高，從而導致其施工成本也大幅上升[5]。

兩種施工方法也有一些相同之處，如均需對0#塊進行現場澆筑，均需對梁段進行分節澆筑或拼裝，也都需要對稱施工，都需要對梁段進行預應力張拉等。

2 懸臂澆筑法施工工藝

2.1 預壓

掛籃安裝完成后，應對安裝好的掛籃進行預壓，以檢測掛籃的承載能力以及模擬掛籃在梁段荷載作用下的實際變形，同時可消除掛籃的非彈性變形，獲得彈性變形數據，為模板安裝高程提供數據支撐。掛籃結構示意如圖1 所示。

圖1 掛籃（菱形）結構示意

預壓最大荷載應為最大梁段重量的1.2 倍，預壓時應分級進行，可按照0→0.5 q→0.75 q→q→1.2 q的分級進行。每一級加載完成后，應在1 h 內測量其變形值并記錄，加載的順序應按照“懸臂端→墩中心”方向進行，全部加載完畢后，每間隔1 h 測量掛籃的變形值，連續測量4 h，當發現最后兩次測量之間的變形值小于2 mm 時可停止預壓，卸載可按照加載等級反向進行，測量卸載后掛籃的變形值并記錄。根據上述數據，可繪制出荷載——撓度曲線，以明確掛籃的承載能力和變形數據。

預壓結束后，可按照下式來計算梁段底模高程：

式中：H 代表梁段底模高程（m）；h0代表梁段底設計高程（m）；h1代表施工時掛籃受到的荷載、混凝土的收縮和徐變產生的撓度（m）；h2代表掛籃在施工中產生的彈性變形（m）。

2.2 懸臂澆筑施工

懸臂澆筑的梁段長一般為3～5 m，采用一次澆筑工藝，自懸臂端向墩中心對稱、分層澆筑，先澆筑底板，然后澆筑腹板，最后澆筑頂板混凝土，分層厚度不應超過300 mm，并在下層混凝土初凝前澆筑上層混凝土。在澆筑混凝土時，應時刻注意掛籃主桁架、前后橫梁、腹板、底板、頂板位置的撓度變化情況，若實際撓度與預留不符，必須及時采取措施防止掛籃超過下垂極限，澆筑完成后，應及時檢查箱梁尺寸、中線、高程等。

預應力張拉應對稱進行。對于縱向預應力，應先張拉腹板，后張拉頂板，采用4 臺千斤頂同時對稱張拉；對于橫向預應力，應由0#塊向跨中對稱張拉；對于豎向預應力，應由應由0#塊向跨中對稱張拉。張拉技術后，應及時檢查預應力筋的伸長值，實際伸長值與理論伸長值差值在6%以內為合格，否則應查明原因，重新張拉。預應力筋的理論伸長值可按下式計算：

式中：ΔL 代表預應力筋的理論伸長值（mm）；L 代表預應力筋的長度（m）；Ep代表預應力筋的彈性模量（MPa）；k 代表預應力孔道對預應力筋的摩擦影響系數；μ 代表預應力孔道與預應力筋的摩擦系數；x 代表張拉端至計算截面的預應力筋長度（m）；θ 代表張拉端至計算截面的夾角（rad）；P 代表張拉力（kN）。

預應力施工完成后，應在24 h 內進行壓漿。宜采用真空輔助壓漿工藝，同時在漿液中摻加滿足設計及規范要求的膨脹劑。對于豎向預應孔道，從相連的一根向另一根壓漿；對于縱、橫向預應力孔道，應自孔道的一端向另一端壓漿。采用真空輔助壓漿工藝時，其真空度達到-0.1 MPa 再開始壓漿。

邊跨現澆段施工時，可參照滿堂支架法現澆箱梁工藝進行施工，示意如圖2 所示。

圖2 邊跨現澆段施工示意

2.3 合龍

合龍段應選擇在一天中氣溫最低時進行，先對邊跨進行合龍，然后對次邊跨合龍，最后再進行中跨合龍。合龍時，為保證澆筑混凝土時兩端高程、結構受力以及調整成橋以后混凝土的徐變，應在合龍前在兩端增加配重。配重可采用水箱，配重應盡量靠近懸臂端，且應均衡。配重不宜選擇過大，也不應過小，具體可按下式進行計算：

式中：M 代表配重質量（kg）；M1代表基本附加配重（kg）；M2代表施工機具、人員、模板等的附加配重（kg）；M3代表混凝土高差、內力及徐變附加配重（kg）。

配重應隨混凝土澆筑而逐漸釋放，和澆筑混凝土一樣，釋放配重也應對稱、均衡進行，釋放的配置應和澆筑的混凝土保持一致，且應分級進行，一般每5 t 可分為一級。中跨合龍段施工如圖3 所示。

圖3 中跨合龍段施工示意

3 懸臂拼裝法施工工藝

3.1 梁段預制

和預制箱梁類似，梁段也需在預制場內集中預制梁段。因此，懸臂拼裝施工也需建設預制場。梁段預制可分為長線法和短線法，長線法占地較大，預制場地基要求較高，梁段澆筑及養護較為分散，但成橋后線形較好；短線法僅需3 個梁段長即可完成所有梁段施工，但其施工精度要求較高，相對于長線法，其工期較長。長線法和短線法施工臺座施工如圖4 所示。

圖4 長線法和短線法施工臺座施工

3.2 懸臂拼裝

懸臂拼裝法0#塊的施工和懸臂澆筑法相同，1#塊是全橋中最重要的梁段，也是后續梁段拼裝的基準梁段，一般采用濕接縫進行連接，其施工工藝流程如圖5所示，其余后續梁段一般采用膠接縫拼裝。

圖5 1#塊懸臂拼裝施工工藝流程

懸臂拼裝之前，應首先對預制梁段的拼接面進行清潔處理，同時確定膠接縫所用的材料及拼接工藝，拼裝過程中應時刻監控已拼接梁段的撓度、高程及軸線，發現異常時應及時進行調整。拼裝前應對所使用的機具設備進行檢查，驗算其強度、剛度以及穩定性，確保其安全系數在2 以上，將吊裝所用的機具設備安裝完成后，應進行專門驗收，同時進行1.25 倍設計荷載的靜載試驗和1.1 倍設計荷載的動載試驗。懸臂拼裝施工時，應同時對稱拼裝，確保橋墩兩側受力平衡，不發生傾斜。除1#塊以外的梁段拼裝時，應在涂膠前先進行試拼裝，膠粘劑應經檢驗合格后方可使用，主要應對其力學性能和作業性能進行檢驗，確保其性能滿足懸臂拼裝施工的要求。膠粘劑應使用機械進行拌和，并且在使用過程中應持續攪拌，不得中斷，涂抹時應在拼裝面涂抹均勻，其厚度應小于3 mm，且不應小于2 mm。對擬拼裝梁段施加臨時預應力進行擠壓時，擠壓力應不超過0.2 MPa，膠粘劑應在拼裝面的接縫處均勻的被擠出，且擠壓時間不應超過3 h。若拼裝施工的時間超過膠粘劑外露時間的70%時，在膠粘劑固化前，應將被擠出來的膠粘劑進行清除，同時在對梁段的預應力孔道進行封閉，以防膠粘劑被擠入預應力孔道內。

梁段的拼裝面應保持干燥、清潔，確保其表面平整，拼裝前應清除拼裝面的浮漿、油脂、灰塵等容易影響拼裝的污染物。拼裝過程中施加臨時預應力所采用的預應力筋應能滿足多次重復張拉的要求，并在施加永久預應力后拆除其臨時預應力筋。拼裝結束后，應立即對梁段施加永久預應力，此時可放松梁段吊鉤，并應及時對梁段進行壓漿及封錨。懸臂拼裝施工示意如圖6 所示。

3.3 合龍

懸臂拼裝合龍段施工和懸臂澆筑法類似，也需要對稱施工、增加配重、安裝濕接縫模板及澆筑混凝土、張拉及鎖定，其施工工藝要求和懸臂澆筑法基本相同。

結束語

變截面連續箱梁是主要的大跨徑橋梁上部結構形式之一，相比于大跨徑拱橋、懸索橋、斜拉橋等結構形式，跨徑稍小，但其施工相對簡單，工藝成熟，是大跨徑橋梁常用的上部結構之一。目前更多采用懸臂澆筑法施工，但在國家大力提倡裝配式施工的背景下，懸臂拼裝法也將會越來越多的應用到工程實踐中。