某跨江特大桥主梁悬浇施工技术初探

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇某跨江特大桥主梁悬浇施工技术初探范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】某跨江特大桥为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，双向八车道，桥面宽度为43.6m，箱梁整体宽度44m，居国内同类桥梁前列，宽幅预应力混凝土箱梁挂篮悬浇施工是本工程的重难点，本文将对该桥主梁施工技术难点及拟采取的施工方案进行重点介绍。

【关键词】斜拉桥；宽幅箱梁；挂篮悬浇

中图分类号：TU74文献标识码：A

1工程概况

某跨江特大桥全长909m，主桥为714m的五跨一联双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置为（77+100+360+100+77）m，采用半漂浮结构体系，H型桥塔，主梁采用预应力混凝土双边箱结构，总宽44.0m，箱梁顶板横向宽43.6m，是目前国内同类型桥面宽度最宽的现浇混凝土斜拉桥，斜拉索采用平行镀锌钢绞线，设计双向八车道，施工工期约40个月。

图1大桥桥跨布置图

1.1主梁设计概况

主梁为预应力混凝土结构，索塔区34m范围梁段、边跨13.62m密索区梁段以及辅助顿顶梁段为支架现浇，3个合拢段采用吊架悬浇，其余梁段均采用牵索挂篮悬浇。主梁0#、1#、1’#块及边跨27’#节段采用支架现浇法施工，支架体系采用贝雷梁与钢管支架组合结构形式。本文重点介绍主梁挂篮悬浇施工。

图2 0#块主梁现浇支架示意图

全桥共划分了113个梁段，其中支架现浇段10个，挂篮悬浇段100个，合拢段3个。边跨现浇段长13.62m，0#梁段长22m，边、中跨合龙段长2m，其余标准梁段长6m。

主梁采用预应力混凝土双边箱结构，箱梁中心处高度为4.0m，顶板厚28cm，桥面设2%横坡，每侧箱底宽6m，底板厚30～50cm，边腹板厚190cm，斜底板厚25～35cm，中腹板厚40cm，横梁厚0.4m, 辅助墩顶梁段及边跨现浇梁段采用混凝土块压重，主梁采用C55混凝土。

图3 主梁标准横断面

1.2斜拉索设计概况

本桥采用250级平行钢绞线拉索体系，斜拉索采用7丝φs15.2镀锌钢绞线，抗拉强度1860Mpa，索力3700KN-7300KN不等，拉索根据索力不同分别采用43、55、61、73根四种规格。每个塔柱布有28对索，全桥共224根，主梁标准索距6m，边跨现浇段索距4m，斜拉索索塔端索距1.8-2.3m。斜拉索单根长度55m-208m，单根重量3.5t-20.5t，均在塔端张拉。

1.3主梁结构特点及主要施工难点

(1)宽幅预应力箱梁挂篮悬浇施工

本工程箱梁桥面宽度43.6m，梁高4m，标准节段长度6m，单节箱梁砼重约611t，采用超宽牵索式挂篮悬浇施工，为满足挂篮横向刚度要求，挂篮设计自重较大，增加了施工期荷载，安全风险大，施工控制困难，特别是主梁线形控制问题，对现场测量控制、挂篮牵引及调整提出了较高要求。

(2)宽幅箱梁高性能混凝土施工

主梁采用C55高标号混凝土，混凝土水化热及自收缩控制难度大，主梁为双边主箱预应力混凝土薄壁箱梁，宽高比达11，宽幅箱梁截面应力不均匀分布现象明显，梁体受力复杂，主梁锚固区、腹板底部等钢筋及预应力筋密集，混凝土浇筑密实度控制难度较大，必须采取有效措施，且主梁施工周期超过一年，不得不在夏季高温环境及冬季严寒条件下进行施工，宽幅箱梁高强度混凝土裂缝控制是本工程最大的难题。

(3)密集预应力施工质量控制

本桥主梁体内有大量的预应力束，分布于主梁顶板、底板及腹板位置，此外，为保障横桥向刚度，主梁横隔板设置了预应力束，梁体内预应力筋繁多、分布密集、交错，施工安装、定位、穿束控制要求高，且宽幅箱梁不同预应力之间相互影响效应机理尚不明确，研究确定合理的张拉顺序，确保建立符合设计要的有效预应力也是主梁施工质量控制的重难点。

(4)宽幅箱梁斜拉索安装索力控制

本工程每支主塔设28对斜拉索，全桥共计224根，在主梁悬浇过程中要依次挂索并进行分级张拉，主梁宽度达44m，索距42m，宽幅箱梁施工临时荷载分布不对称影响作用更明显，混凝土浇筑方量控制精度要求更高，主梁的斜拉索索力精度与对称平衡控制是一个较大的难题。

2宽幅箱梁挂篮设计

2.1主要设计参数

本工程箱梁标准节段预应力混凝土为233m³，重量约611t，人群及施工荷载为1.5 kN/m2 ，挂篮工作状态风速13.6 m/s，非工作状态风速25.6 m/s; 挂篮自重及模板重360t，荷重比0.59。

2.2挂篮主要构造及特点

本挂篮结构为长平台牵索挂篮，由承载、牵索、行走、定位、锚固、止推、操作平台及预埋件系统等组成，主纵梁、次纵梁、前横梁、中横梁、后横梁及之间的连接系均采用箱形断面，顶板模板系统采用碗扣式脚手架，挂篮的走行通过侧面的挂钩和后端的走行反压轮实现，前横梁加劲桁架采用可翻转设计，超过警戒水位时暂停施工，将其翻转以避免影响通航。目前此种挂篮结构已广泛应用，结构体系简洁，受力明确。

图4 挂篮横断面图(前横梁处)

图5 挂篮横断面图(后横梁处)

图6 挂篮平面图

2.3挂篮预压试验

为检验挂篮的承载力及其可靠性，消除挂篮结构非弹性变形，测定各工况下弹性变形参数，以确定施工时底模标高的预抬值，在主梁开始悬浇之前，拟对挂篮进行预压试验。

预压拟采用现场堆载法，利用沙包及钢筋模拟施工荷载，主跨边跨两幅挂篮同时对称预压，荷载采用标准梁段重量的1.15倍，即611tX1.15=703t，预压荷载分50%、75%、100%、115%四级，按实际构件模拟堆载，加载遵循前横梁、主纵梁、顶板的顺序，前后左右对称原则，卸载顺序与加载相反。在压载试验过程中，对挂篮主要受力部位进行应力和挠度的测试，在挂篮前、中横梁各设8个观测点，后横梁设4个观测点。

图7挂篮预压观测点

3主梁挂篮悬臂浇筑施工

3.1主梁挂篮悬浇施工工艺流程

本工程拟采用挂篮悬浇施工工艺流程为:挂篮行走就位提升内模支架调整挂篮初始状态(即挂篮定位、锚固、调整立模标高)单根镀锌钢绞线挂索(采用单根等值张拉法)及第一次斜拉索张拉(采用整体张拉法)安装钢筋、索导管、预应力管道和模板浇注本节段一半重量的混凝土第二次斜拉索张拉浇注本节段剩余一半重量的混凝土待混凝土强度达到设计强度90%后，张拉主梁纵、横向预应力斜拉索与挂篮脱离，实现索力由挂篮至主梁的转换进行第三次斜拉索张拉挂篮行走就位。

3.2混凝土浇筑施工工艺

3.2.1配合比设计

主梁混凝土强度等级为C55，为满足宽幅箱梁浇筑施工工艺，要求混凝土坍落度210mm20mm，扩展度50050mm，且具有良好的黏聚性、和易性及可泵性，每小时坍落度损失小于20mm，初凝时间15-20h。

本工程采用自拌混凝土，严格控制原材料质量，拟采取掺用活性掺和料(粉煤灰)、聚丙烯纤维等的技术路线对混凝土配合比进行优化，以力学性能、干缩性能及耐久性能为控制指标进行高性能混凝土配合比试验，结合同类型工程经验，粉煤灰控制掺量15%-25%，聚丙烯纤维控制掺量0.75-1.2 kg/m3。

3.2.2箱梁混凝土的浇筑

混凝土浇注前，在钢筋顶面布设混凝土表面标高控制点，控制混凝土表面的平整度、横坡及纵坡，浇注的顺序从前至后( 即由梁端向已浇段推进)，从中心至两侧( 从桥轴线向梁边) 对称、均衡浇注。浇注时，阶梯形推进，依横梁、边箱梁、顶板的顺序分层浇注，分层厚度为50cm，钢筋和预应力密集处分层厚度控制在20～30cm，加强振捣。

每一悬浇节段应严格控制混凝土的超方，自重误差应控制在2％以内，混凝土浇注后，顶板混凝土需二次收面并扫毛，以防止混凝土表面开裂。

3.2.3箱梁养护及预应力张拉

浇筑完成后，应根据季节不同、环境条件不同采取不同的养护措施，夏季施工早拆模、早洒水、早覆盖；冬季施工晚拆模、采用薄膜及麻袋覆盖，并加设防裂钢筋网；连续养护保证7天以上，不可间断。端模在混凝土强度达到2.5 MPa后拆除，节段间竖向施工缝人工凿毛。主梁混凝土强度达到设计强度90%后才可进行预应力张拉，严格按照方案规定的顺序和要求进行预应力张拉，并配备充足的预应力张拉设备，保证预应力张拉的对称性。

3.3斜拉索施工工艺流程

本桥斜拉索采用环氧喷涂平行钢绞线拉索体系。施工工艺流程主要为：梁段模板安装斜拉索转换装置安装锚具安装HDPE圆管安装进行单根挂索并采用数控等值张拉法张拉斜拉索整索第一次张拉混凝土浇筑一半时整索第二次张拉混凝土浇筑完成养生达到设计强度90%后进行主梁预应力张拉完成索力转换，并进行第三次整索张拉下一梁段拉索第三次张拉后进行第四次整索张拉减振器安装锚头防护、索体防护管安装固定。

4主梁悬浇质量控制要点

4.1高性能混凝土质量及裂缝控制

高性能混凝土品质及浇筑质量控制是宽幅箱梁裂缝控制的关键，挂篮浇筑节段施工历时长，环境变化大，需不断优化混凝土配合比，同时必须确保原材料的质量及外加剂的稳定，加强进场检验，到场混凝土要严格控制坍落度和扩展度。

新老混凝土结合处、预应力筋连接处、锚固区域、箱梁腹板横梁相交及倒角处是易产生裂缝位置。施工时要防止混凝土初凝之前主梁振动；老混凝土面必须充分湿润、养护覆盖搭接；预应力管道必须定位准确，若不可避免出现偏心，必须布设防裂钢筋网；浇筑过程中加强倒角位置及钢筋密集位置处振捣，确保混凝土密实度；尽量延迟拆模时间，同时加强养护措施的检查力度。

4.2宽幅混凝土箱梁线形的控制

在混凝土浇筑前，应测出浇筑同配合比混凝土的弹性模量、容重以及混凝土的收缩系数，提供给施工监控小组，以提高计算的精度；每节段模板立模标格按监控指令调整，标高的测量须经施工、监理、监控三方验证。

线形控制按应力为主、兼顾线形的原则，在不违背上述原则的前提下，灵活掌握，如在斜拉索第一次张拉过程中，可以线形控制为主，因为此阶段的索力不是最终阶段的索力，只是一个过程量。施工节段的混凝土尚处于浇注阶段时，如果出现较大的高程偏差，也可以微调索力，但此时已浇注的混凝土必须进行二次振捣。

对于宽幅箱梁，还必须做好横向线形控制，增设横向控制点(不少于8个)，确保控制精度；预拱度应根据每次浇筑后挂篮恢复形状进行校核，以抵消挂篮蠕变对桥面线型和横坡的影响。

4.3索力精度及平衡的控制

主梁的内力以及线形与索力密切相关，在施工中必须重视索力的精度与平衡问题，包括纵向、横向的对称与平衡问题。首先，斜拉索采用环氧喷涂平行钢绞线，同一索内的每根钢绞线受力必须均匀，利用张拉力数显仪进行等值张拉法施工，拉力误差控制在2%范围内。其次，必须规范施工过程中的临时荷载管理，设备、材料必须放置于经监控及设计同意的指定区域，进行拉索张拉、索力调整及桥面线形观测时，临时施工荷载如吊车、预应力设备和待用材料等必须放置于0号块主塔附近，在索塔两侧及主梁两边尽量沿桥面纵、横向均对称放置。再次，施工全过程应对拉索索力进行监测，由监控及设计单位复核，以保证索力的精度及平衡性。

5结语

宽幅预应力混凝土箱梁挂篮悬浇施工是该跨汉江特大桥施工的主要难点，采用在前横梁下设加劲桁架的方式可有效保证挂篮横向刚度，但自重仍较大，荷重比偏高，挂篮加工前仍需进一步优化；掺用活性掺和料(粉煤灰)、聚丙烯纤维等技术路线为宽幅混凝土斜拉桥配合比设计的主要思路；预应力混凝土箱梁斜拉桥牵索挂篮施工工艺较成熟，但由于箱梁宽度超宽，施工过程中混凝土浇筑批次、拉索张拉次数及主梁预应力张拉顺序仍需通过仿真计算及模型试验进一步分析优化，以达到最佳的裂缝控制效果；主梁应力及线型的控制还需充分借助科研机构及专家力量，并加强与监理、监控及设计单位的联动，提高监控计算精度。

参考文献

[1]郝中海等.五河口斜拉桥施工质量监理[M].北京:人民交通出版社,2009。

[2]张自荣等.斜拉桥施工监理技术[M].北京:人民交通出版社,2010。

[3]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京:人民交通出版社,2004。

作者简介：黄楚彬（1986-06），男，2009年毕业于同济大学土木工程系土木工程专业，工学学士，中建三局建设工程股份有限公司（）。