大跨径高墩预应力连续刚构桥合龙技术分析及方案研究
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摘要：悬臂浇筑施工预应力连续刚构桥合龙段中，劲性骨架的埋设，构造要求，焊接质量是合龙施工的关键控制内容。以大渡河大桥为例，详细讨论了劲性钢骨架工艺的理论依据及注意事项，以及全桥边跨、中跨合龙中的方案技术研究。
关键词：预应力连续刚构桥，劲性骨架，中跨边跨合龙技术，合龙方案研究，千斤顶设置。
中图分类号：TU7文献标识码： A
工程概况
位于四川省康定县金汤河口的大渡河大桥是一座桥跨布置为93.5m+210m+93.5m三跨一联的预应力混凝土连续刚构桥，为预应力混凝土结构。箱梁采用单箱单室截面。箱顶板宽9米，底板宽6米。箱梁中跨跨中梁高3.5米、根部梁高13.5米、从中跨跨中至箱梁根部梁高按1.5次抛物线变化。桥墩墩身为钢筋砼八角形空心薄壁墩身，横桥向墩顶宽8米，按60:1的坡率放坡至墩底；顺桥向长12米，铅垂布置；薄壁厚度为130cm。桥台结构型式为重力式桥台。
桥梁采用悬臂浇筑施工，当桥墩施工完成后，可用万能杆件搭设支架或用型钢在墩身组拼托架浇筑0号块件；然后用挂篮依次对称悬臂浇筑1～20号节段；待边跨合拢后，再用挂篮继续悬臂浇筑中跨21～25号节段。挂篮现浇节段最大重量为233.7吨，挂篮设计自重以120吨控制（包括施工荷载）。
箱梁采用C60预应力混凝土，桥墩采用C40钢筋混凝土，承台和桩基采用C30钢筋混凝土，桥台采用C30钢筋混凝土和C25片石混凝土，防撞护栏采用C30钢筋混凝土。箱梁为两向（局部为三向）预应力体系，所有钢束均采用φs15.2高强低松弛钢绞线编制成束。纵向预应力束，fpk=1860MPa，张拉控制应力为1395MPa；均采用两端张拉。
结构分析采用MIDAS-CIVIL有限元程序计算，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62―2004)进行。该模型主梁划分为124个单元，1～114为主梁单元，115～124为桥墩和横系梁单元。全桥施工阶段共有30个。大渡河大桥有限元模型见图1.
图0 大渡河大桥有限元分析模型
合龙中劲性骨架的施工控制
2.1劲性钢骨架的构造
连续刚构桥的合拢分中跨合拢和边跨合拢。劲性骨架在合拢段的立面图见图1，合拢段横断面如图2。从抗拉压角度来讲，劲性骨架的任何截面形式都是等效的。但合拢段劲性骨架还有抗弯和抗剪的要求，因此“工”字型截面和“[”型截面较好。实际施工中，为了增加骨架的抗扭能力，多采用将两块“[“钢对拼成闭合“口”型截面，并内灌混凝土，
2.2劲性骨架的焊接
劲性骨架的焊接一般有两种形式：搭焊式和对焊式。
大渡河大桥采用对焊式的焊接形式来连接，对焊式是由焊缝来承担剪力，这个缺点可以采取一定的办法来解决，如果焊缝不足以抵抗剪力，可以采取加设辅助三角撑的办法来解决。
2.3 劲性骨架的设置
劲性钢骨架的预埋，即将劲性骨架按设计要求预先埋置于最后一个悬臂节段的前端。这一步除了要对梁体最后一个悬臂节段的施工挠度准确预估外，还要将预埋骨架定位准确，以避免给合拢时骨架的焊接造成困难。
劲性骨架的设置一般可分为两种：体内式和体外式。
体内式骨架的优点是劲性骨架埋在混凝土中，不易受到腐蚀，不影响桥梁的外观。缺点在于施工阶段，由于体内式劲性骨架多埋置在箱梁的四个倒角附近，因此倒角部位的钢筋放置很不方便；而且由于骨架及剪力撑的影响，箱梁现浇混凝土不易震捣密实；骨架在腹板倒角处，焊接操作空间狭小，工作困难且不易保证质量。与体内式相反，体外式的优点在于施工方便，无论是劲性骨架的预埋、普通钢筋的放置、骨架的焊接、混凝土的震捣，都明显优于体内式。它的缺点在于成桥阶段劲性骨架容易被腐蚀破坏并影响桥梁视觉效果。
合龙方案一般在施工图设计中明确给定,一般分为逐孔合龙和多跨一次合龙两种。
当桥梁孔数较少时,多采用对称逐孔合龙;而对桥梁孔数多时,为缩短工期且满足设计
合龙温度等要求时,采用多跨一次合龙方案最为合理,但需要进行大量计算分析及工艺
措施和设备的系统优化组合。
3.1 箱梁合拢段施工
全桥共有三个合拢段，合拢顺序为“先边跨，后中跨”，均采用吊架现浇。具体步骤如下：
⑴落地支架现浇边跨现浇段，合拢边跨，待混凝土强度大于85%设计强度且龄期达到5天后张拉边跨顶、底板钢束；
⑵悬臂浇筑中跨21～25号节段；
⑶合拢中跨。
3.2 边、中跨合拢技术要求
⑴ 边跨合拢步骤
①在箱梁完成1～20标准节段后，进行全桥施工监控测量、测试；
②安装合拢吊架，在T构边跨端部进行水箱压重，水箱重量为614kN；
③清查桥面堆载情况，全面进行箱梁应力的测试和调整，使结构处于安全合理的状态，为合拢施工作好准备；
④对温度场和箱梁、墩顶变形进行至少24小时循环测试、测量，测试、测量间隔时间暂定为2小时；
⑤选择在温度变化平缓时段（例如夜间）锁定合拢支撑，紧固吊架平台等施工设施；
⑥检查两岸桥台与箱梁间是否有纵向约束，确保桥台与箱梁之间纵向可以自由滑动；
⑦安装模板、绑扎钢筋，进行混凝土浇筑，边浇筑混凝土边放掉等重的水；
⑧待混凝土强度大于85%设计强度且龄期达到5天后，按先长后短的顺序分两批张拉纵向预应力钢束，并按有关规定要求及时压浆封锚。
⑵ 中跨合拢步骤
①在箱梁完成21～25标准节段后，进行全桥施工监控测量、测试；
②安装合拢吊架，在合拢段两侧箱梁悬臂端上分别进行水箱压重，水箱重量为261kN；
③清查桥面堆载情况，全面进行箱梁应力的测试和调整，使结构处于安全合理的状态，为合拢施工作好准备；
④对温度场和箱梁、墩顶变形进行至少24小时循环测试、测量，测试、测量间隔时间暂定为2小时；
⑤选择在温度变化平缓时段（例如夜间），顶推待合拢的两个箱梁端部，顶推力为2500kN，相应的1#T构中跨悬臂端顶推位移为14.8mm，2#T构中跨悬臂端顶推位移为28.8mm；
⑥锁定合拢支撑、紧固吊架平台等施工设施，合拢温度应按设计合拢温度执行；
⑦安装模板、绑扎钢筋，进行混凝土浇筑，混凝土浇筑须选择在温度变化平缓时段（例如夜间）进行，边浇筑边放掉等重的水；
⑧待混凝土强度大于85%设计强度且龄期达到5天后，按先长后短的顺序分两批张拉纵向预应力钢束，并按有关规定要求及时压浆封锚；
⑨对称拆除边、中跨挂篮、吊架平台等合拢段施工临时设施。
4 结语
本文较详细地介绍了预应力连续刚构桥合龙中的劲性骨架问题，以及大渡河大桥施工方案设计研究，对设计，施工及监控人员有一定的参考作用。
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