结合乌江特大桥探讨连续刚构桥悬臂施工控制

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摘要：臂浇筑法适用于大跨径的预应力混凝土连续刚构桥施工。其施工特点是无须建立落地支架，且不影响桥下通航，桥梁的墩高及跨径也得到了不断得发展，广泛适用于山林深壑及通航江河地区。在刚构桥桥墩顶施工一段梁体（0#块）作为平台向两侧先施工一段箱形梁，采用挂蓝作为可移动的活动支架进行施工，挂篮可在已经张拉锚固并与墩身连接成整体的梁段上移动；立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、施加预应力等施工都在挂篮上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一对称梁段施工，如此循序施工，直至由T构两侧施工的悬臂梁与边跨现浇段合拢，最后在中跨合拢，桥梁结构部分施工完成。

关键词：连续刚构；悬臂施工；施工控制

工程简介

乌江特大桥（主桥106+2×200+106米为预应力混凝土连续刚构，两岸引桥为多孔先预制简支后刚构或连续的预应力混凝土40米和50米T梁，全桥长1451.830米。）为渝湛国道主干线贵阳至遵义公路扎佐至南白段改扩建工程第12标段。本桥位于遵义县乌江镇，桥位跨越乌江，气候属于中亚热带高原季风湿润气候。本桥主桥为（106+2×200+106）米四跨一联预应力砼变截面连续刚构箱梁，箱梁根部高度12.0m，跨中为3.5m，箱梁根部底板厚110cm，跨中底板厚32cm，腹板根部厚70cm，跨中厚40cm，顶板厚28cm，顶宽12.0m。箱梁顶横坡2%，箱梁浇筑分段依次为：18m长0号段+7×3.5m+4×4.0m+11×4.5m，边、中跨合拢段长度均采用2.0m，边跨现浇段长度为：4.5m。箱梁采用单箱单室三向预应力构造，挂篮悬臂浇筑施工工艺。每个T构有悬浇段44段，采用挂篮悬臂浇筑法对称施工，两侧各22段，其编号为1#~22#段。

1、连续刚构箱梁悬浇施工工艺

梁段悬浇采用挂蓝作为活动支架进行施工，悬臂浇注前先进行挂篮系统构件的制作和在工作台上的试拼工作。0#块混凝土浇注完毕，混凝土强度达到设计强度时，张拉相应预应力束，再安装挂篮，并装模板。绑扎1# 梁段钢筋、预应力管道。对称浇注1# 梁段混凝土，当混凝土强度达到设计张拉强度，张拉梁体预应力钢束，再移动挂篮到2# 节段，对1# 梁段张拉过的预应力管道压浆，进行2# 梁段施工，并按此顺序依次悬臂施工3# ─22# 梁段。其施工作业顺序为：挂篮就位调整挂篮底模、外模标高并固定，内模就位吊装或绑扎底板、腹板钢筋，安装底板、腹板波纹管和竖向预应力粗钢筋，固定腹板锚具绑扎顶板钢筋，安装顶板波纹管固定顶板锚具安装端头模板二次对称灌注梁段混凝土覆盖养护穿束张拉压浆挂篮前移进入下一梁段的施工循环。其工艺框图如下：

1.1施工控制的方案

1)施工过程中主梁截面应力在允许范围内;2)悬臂合龙段相对高差在20mm内,轴线误差在10mm内;3)桥面线形调整引起的桥面铺装层厚度增减平均值符合设计要求;4)桥梁预拱度满足二期恒载、1/2活载作用和设计混凝土徐变年限内的徐变变形要求,该值通过计算确定;5)拟采取移动相对坐标法进行施工。

施工控制中进行各项试验检测,如混凝土容重、混凝土各龄期弹性模量、预应力管道摩阻损失、梁体控制截面的应力情况,进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉前、张拉后阶段的挠度检测。根据设计参数及控制参数,建立结构分析模型进行前进分析,得到各阶段的内力、挠度及成桥状态的内力、挠度,在此基础上进行后退分析得到已成桥状态下的各阶段预抛高值。

施工控制测点布置:在梁段端部左右腹板中间、箱梁横向中部及翼缘板边缘位置分别埋设短钢筋(Φ20,顶部打磨光滑,标高比本梁段测点处的施工立模标高高出5mm～8mm)作为固定观测点。

观测时间:放样与日常测量宜安排在早晨7点以前,否则必须进行修正,并且每天将已浇完的梁段控制点复测后进行数据汇总,观察变化,分析原因,并及时调整立模标高。

1.2测量方案的选择

在梁施工前就要对测量的方法、时间、布点、位置、次数和精度等内容进行认真研究,主要采用以下方法:

浇筑0号块之前,用全站仪把0号块的中心点位放出,用钢筋锚固在混凝土中,并高出混凝土面2cm,混凝土浇筑完成后,再进行复核,放出中点,采用锯条刻十字线,并测量出次点的高程,所有块件的轴线和标高均由此点为控制点。施工时,每隔3对～4对块件后对次点进行复核。

1.3线形控制的具体实施方法

1) 三个主墩对应的主梁施工应尽可能同时进行，工期相差不超过7天。在第N号梁段混凝土灌注前,精确测量该梁段端头测点的标高(即为梁段测点处的顶板施工立模标高，立模标高误差应控制在3mm以内)M1。2)在第N号梁段混凝土灌注硬化后,精确测量该梁段端头测点的标高。3)在第N号梁段纵向预应力束张拉前,精确测量该梁段端头测点的标高。4)在第N号梁段纵向预应力束张拉压浆完成后、移挂篮前,精确测量该端头测点的标高hN4。5)计算第N号梁段混凝土灌注前后测点的标高差,以及该段纵向预应力束张拉压浆完成前后的标高差。将这两个标高差与线形控制软件计算得出的结果分别进行比较,如果相比的误差都小于设计值,则按上述步骤进行下一梁段的施工;若两个误差值中有一个或两个都大于规定值,则需要从施工现场和数据文件两个方面查找产生差别的原因,并将修改相应的数据文件输入微机重新计算后,对下一梁段的立模实际标高进行修正。按上述步骤不断循环,直至悬灌梁段施工完毕。

1.4线形控制中的注意事项

1)对每套挂篮都要进行等预加载来消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提供基本依据。2)严格控制混凝土容重,尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标与计算采用值接近,减少实际值与计算采用值之间的误差。3)严格控制预应力筋张拉力的准确度和张拉时混凝土的龄期要求(龄期达到7d以上且强度达到设计强度的90%以上)。4)在每个承台和0号段土布设基础沉降观测点和墩身压缩观测点,定测基础沉降和墩身压缩情况,并将结果反映在合龙前4个梁段和边跨段的高程中。5)定期观测温度对T构悬臂端挠度的影响,通常在早晨进行初测,在下午5点后进行复测,以消除温度影响。观测后将成果图表进行分析,从而为全桥的立模标高和线形调整提供依据。6)从合拢段前4个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这4个梁段内逐步调整,以控制合龙精度。7)保证挂篮预留孔位置准确。当预留孔位置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置,因此必须提高各预留孔的准确度。同时为了防止振捣混凝土时移位,预留孔要用钢筋网固定。8)施工时对挂篮与滑道之间、滑道与钢(木)枕之间、钢(木)与梁顶混凝土之间的非弹性变形,予以重视并加强观测,积累经验,准确控制,消除影响。9)应对日照及环境温度影响进行自始至终的观测。10)在T构悬臂灌注施工期间,梁顶面所放材料、机具设备的数量和位置应符合线形控制软件计算模式的要求。在悬灌即将结束时,梁体悬臂最大,施工时必须严格控制施工荷载的对称,并对墩的变形加强观测。11)线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。用直径20的钢筋棒作观测点,钢筋露出混凝土面以5mm为宜,并将钢筋顶磨平。12)通过线形控制将竖向挠度误差控制在20mm内, 施工完毕后到达设计的位置。将各节端的端点坐标，控制在一条直线上，用全站仪测量，平面线型控制轴线误差在10mm内。

2、施工中应注意的相关事项

1) 混凝土浇筑完成后，须在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护。对于硬性混凝土、炎热天气浇筑的混凝土以及桥面等大面积的混凝土，有条件的可在浇筑完成后立即架设棚罩，待收浆后覆盖洒水养护。要加强对梁段包括箱梁内侧和外侧的覆盖洒水养护。覆盖时不得损伤或污染混凝土表面，混凝土面有模板覆盖时，养护期间须经常使模板保持湿润。不同的季节采取不同的养护措施:夏季覆盖麻袋或海绵后洒水养护，混凝土洒水养护的时间一般为7天，每天洒水次数已保持混凝土表面经常处于潮湿状态为度;冬季当气温低于5℃时，须覆盖保温，不得向混凝土面上洒水，除给搅拌用水加热以保证混凝土的入模温度外,还需采取给梁段覆盖保温材料、封闭梁段阻止通风对流、箱内采取锅炉蒸汽养护并适当延长拆模时间等措施,以做好混凝土的保温养护工作。现场制作的混凝土试块除一部分在标准养护室内养护外,其余的应与混凝土同条件养护。为随时检查混凝土质量和控制端部凿毛、拆模、张拉时间, 混凝土施工时，每个梁段取6组混凝土试件(标准养生2组、同条件养生1组、监抽1组、预应力张拉2组)。顶面混凝土在混凝土初凝前用手工抹平,顶板混凝土在初凝前进行横向拉毛,端头板可在混凝土强度达到10MPa以后予以拆除,并凿毛处理。2)将相邻梁段混凝土的浇筑龄期差控制在7d以内。新旧混凝土的结合部位应彻底清除浮浆和松散混凝土。3)混凝土灌注时应设专职指挥员,负责混凝土分配、坍落度调整、振捣和模板检查等事宜,以确保混凝土灌注按计划有序进行。4)合拢施工是连续梁体系转换的重要环节,它对保证成桥质量至关重要。刚构合拢原则是低温灌注,又拉又撑又抗剪。合拢前使两悬臂端临时连接,保持相对固定,以防止合拢段混凝土在早期因为梁体混凝土的热胀冷缩开裂。同时选择在一天中的低温、变化较小时进行混凝土施工,保证混凝土处于温升、在受压的情况下达到终凝,避免受拉开裂。按照设计的合拢顺序,先两个边跨合拢再中跨合拢,而后完成体系转换,形成连续刚构。合拢段混凝土灌注完成后养生期间,要做好合拢段的降温工作。采用以下几种方法:梁顶面洒水降温,梁侧喷水降温,箱梁内洒水及通风降温。

3、结语

综上所述，大跨度箱梁悬臂浇筑施工中，线型控制极为重要。影响线型的因素较多，主要有挂篮变形、箱梁自重、施工荷载、张拉程序、日照温度等，施工中各项因素对梁段的线型影响都较大，需对施工精心管理，控制主梁线形，保证线形流畅，受力合理。

为保证成型后大桥的中线、标高准确无误, 减小附加应力对连续结构的不利影响,确保边、中跨顺利合拢,必须制定周到、合理的施工控制方案,以测量作为搜集数据的外业手段,并严格执行控制方案。

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