浅析预应力混凝土连续刚构桥梁施工技术要领

浅析预应力混凝土连续刚构桥梁施工技术要领

尹战锋

中铁一局集团有限公司陕西西安710055

摘要：对河北陡电保电大桥预应力连续刚构施工技术要领进行总结，探讨大宽幅连续刚构桥梁施工方法，供施工参考。

关键词：预应力；连续刚构；施工技术要领；

1工程概述

1.1工程概况

该标段设计车速为80公里/小时。本工程为分离式路基大桥1座。陡电保电大桥左线全长947m，桥梁结构形式为：3×40+（75m+140m+75m）+11×40+2×20+30+20m；右线全长897m。桥面纵坡为-0.6％。主桥上部结构形式为（75m+140m+75m）预应力混凝土变截面连续刚构，主桥4、5号为双板式桥墩，横桥向8m，纵桥向2m，主桥基础采用2.2米的钻孔灌注桩。引桥上部结构采用3×40m和左幅11×40（右幅10×40）m预应力混凝土组合箱梁，2×20+30+20m（左幅），右幅25+30+25（右幅）预应力混凝土现浇箱梁。

大桥主跨采用挂篮悬臂浇筑法施工，单幅共有2组悬浇T构，每组T构由0号段和16个对称悬浇节段组成，合拢段为1个长2m的中跨合拢段和2个长2m的边跨合拢段。

1.2施工技术简述

陡电保电大桥为双向六车道桥梁，分左右两幅，每半幅为三车道，桥面宽16m，悬灌段底板宽8m，最长浇筑段4.5m，悬灌最重段235t，悬灌段最重为一般普通双车道桥梁顶板宽度12m～13m，底板宽6～7m，最长浇筑段3～3.5m。由于混凝土自重较大，要求挂篮刚度也较大，按照普通挂蓝进行设计挂蓝自重将达到120t左右，而悬臂浇筑中挂蓝本身自重不得超过最大浇筑段重量的0.5倍，及235×0.5=117.5t，挂篮在滑移过程中为最部稳定阶段，挂篮自重较大时容易造成滑梁变形情况。

2悬臂浇筑施工技术要领

2.1方案制定

陡电保电大桥桥面宽16m，底板宽8m，为减少挂篮自重选用轻型三角挂篮施工，轻型三角挂篮与普通挂篮相比取消了挂篮滑道，将普通挂篮斜拉带均由型钢改变为精轧螺纹钢。

2.2挂篮设计

2.2.1挂篮设计参数

砼超重系数取1.05；

冲击系数取1.2；

钢筋混凝土容重取2.6t/m3；

钢材弹性模量E=210GPa；

钢材设计弯曲允许应力[σ]=145MPa；

钢材设计剪切允许应力[σ]=145MPa；

杆件承担砼重的弹性挠度取构件跨度的1/400；

杆件承担挂篮自重的弹性挠度取构件跨度的1/250；

2.2.2结构设计

为满足挂篮走行，挂篮的前上、下横梁，后上、下横梁长度18m，在走行过程中后上、下横梁跨径17m，故将后上、下横梁设计为桁架式，在增加横梁的刚度、强度的前提下，减少钢材用量，保证挂篮自重。

前上横梁由2根Ⅰ450的工字钢焊接成的∏型组成，吊杆采用JL32的精扎螺纹粗钢筋。

后上横梁由2根][25b槽钢焊接而成，后下横梁由2根][40a槽钢焊接而成，上下两端各设置有1个吊杆孔，吊杆采用JL32的精扎螺纹粗钢筋。

③内模、外模滑道的锚固用32的精扎螺纹粗钢筋2根，后锚点需施加预应力50KN—100KN，以保证分段处混凝土接口平顺。

2.3挂篮荷载试验

2.3.1试验目的

实测挂篮的弹性变形和非弹性变形值，验证实际参数和承载能力，确保挂篮的使用安全；通过模拟压重检验结构，消除拼装非弹性变形；根据测得的数据推算挂篮在各悬浇段的竖向位移，为悬臂现浇段施工高程控制提供可靠依据。

2.3.2加载方法

为了确保检测值的准确性，根据施工荷载对挂篮的作用力采用模拟加载方法，用编织袋装砂过磅后分级加载，每次加载500kN，荷载持续时间≥30min，每级检测变形量。卸载时也应分级卸载，并测量变形。此过程反复两次。最大加载量是实施际结构最大节重量的1.1～1.2倍。

加载顺序：底板→腹板→翼缘板→顶板。

2.4施工控制要点

3、合拢段施工技术要领

3.1合拢段施工方案

陡电保电大桥（双线）合拢段共计6个，其中边跨4个、中跨2个。边跨及中跨合拢段长均为2.0米。合拢顺序依次为边跨→中跨。合拢温度为10℃，并３小时内浇筑完成。当悬浇最后一个悬浇段时，根据挂篮下吊杆的位置，预先留孔，合拢段施工时，利用挂篮底模吊杆，把底模吊在已浇混凝土梁段上，再利用挂篮外侧模浇注合拢段混凝土。主跨合拢段在浇筑前应先对箱梁进行方向顶推，顶推力为100t，顶推完成后安装劲性骨架，劲性骨架在张拉中跨合拢钢束前拆除。合拢示意图见下。

3.2合拢段施工技术要点

3.2.1设置配载

在浇筑合拢段混凝土的过程中，为了使T构的悬臂端保持稳定，需要在每个16#块端头设平衡重，采用水箱进行平衡配载。

（1）水箱容积计算

①合拢段混凝土自重：26m3×2.65t/m3=68.9t

②一个水箱重量（加满水）水箱直径2.5m，高2.5m，厚1.4cm：

（3.14×1.252×2.0×1）+（3.14×2.5×2.0×0.014×7.85）+（3.14×1.252×0.014×7.85）=12.07t

图3陡电保电大桥合拢段施工

水箱在进行顶推之前进行加水，水箱内采用红油漆按每一盘混凝土重量标示刻度，以方便在混凝土浇筑过程中同时卸载需要。

3.2.3环境温度控制

在准备合拢段施工前应提前24小时进行合拢段两端悬臂段的标高变化值，确定最佳合拢时间。以左幅中跨合拢段为例，测量数据如下：

有数据分析可得由20：00开始到00：00两端悬臂段相应高差只有±1mm，故在此时间段内进行合拢段施工最为理想。

3.2.2钢筋绑扎，劲性骨架、预应力管道安装

合拢段一端钢筋可按照其他悬灌段钢筋进行绑扎，另外一段钢筋在劲性骨架安装完成之前不进行绑扎然后安装合拢段底板预应力管道，然后安装劲性骨架（先将劲性骨架结构的一端焊好，另一端空开）

图4陡电保电大桥合拢段劲性骨架安装

再绑扎腹板内侧、底板顶面钢筋。由于还没有顶推，所以钢筋只能一侧进行电焊，另一侧用轧丝进行绑扎。

3.2.3反向顶推

中跨合拢时施加顶推力的目的在于抵消由于温降、混凝土收缩徐变对桥跨结构的影响和对墩身产生的水平荷载。合拢前对中跨悬臂端腹板与顶板交接处施加一顶推力，并锁定劲性骨架。

图4陡电保电大桥合拢段顶推位置

中跨合拢前，用两个油顶分别在腹板与顶板交界处对称顶推，顶推按照同步、逐级加载的原则，分三级50%、80%、120%进行，每加载一级推力，均要测量4、5号墩墩顶和中、边跨悬臂端部标高、位移，对劲性骨架孔隙填塞钢板并焊接。顶推完成后，立即将劲性骨架焊接锁定即焊接骨架另外一头。

锁定完成后，拆除顶推设备，绑扎顶板钢筋，点焊底板、腹板松动的钢筋；加固外模，安装内模。

4、线性控制技术要领

桥梁悬浇施工中线形控制非常重要，只有预拱度设置合理才能保证一个跨径内将要合拢的悬臂两端在同一水平线上，也才能使桥梁上部结构在经历施工、运营状态反复发生向上或向下形式挠度后，保证结构运营一段时间后达到设计所期望的标高线形。

线型控制即在悬浇施工阶段，根据箱梁结构计算和挂篮试压结果提供梁体各截面的最终挠度变化值（即竖向变形），设置施工预拱度，据此调整每块模板安装时的前端标高，以抵消梁段施工所产生的一系列挠度，施工完毕到达设计的位置。

4.1布设控制点

为了保证主桥悬浇节段施工中线、高程的准确，确保全桥线形的平顺，0号块施工时在0号块顶面中心预埋钢板作为水平、中线控制点，并与两岸既有中线、高程点进行联测闭合。控制点要求稳定可靠并全桥皆由此控制点控制以保证控制的一贯性，减少测量误差。

4.2墩身变形监测

主墩施工期间在墩身上预埋观测点，在主桥悬浇施工期间要加强墩柱的观测工作，委派专人利用高精度观测仪器定期对主墩最不利断面进行应力监测，同时观测主墩墩顶的位移变化，严密注意墩身的变形。

4.3承台沉降观测

承台浇筑时在四角埋设4个钢筋作观测点，悬浇施工中定期对四个点进行观测，比较前后差值即为承台沉降值。

4.4梁轴线控制

利用0号块中心控制点和边墩上控制点对各悬浇节段的中线进行控制，每个悬浇节段完成后复核前面几个节段中心点的位移，复核无误后再放出待浇节段的中线，严密监测各节段中线变化情况。

4.5梁高程控制

利用0号块中心处水准点控制悬浇节段混凝土、模板高程，混凝土浇筑前在每节段端部中线和翼板边缘设置高程控制钢筋桩，钢筋下部支撑于底模上，顶部露出混凝土面10cm，作为混凝土浇筑时对箱梁顶面高程的控制，并在混凝土浇筑后、张拉后对高程进行复核以验证设计预拱度的设置。

5合拢时张拉方式对线性及梁体应力的影响

考虑两种张拉预应力钢筋的方式：1、边跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，然后再张拉边、中跨预应力钢筋剩余的40%控制应力；2、边跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力。

在计算时仅考虑所张拉的那部分预应力钢筋的作用，不考虑其它预应力钢筋、施工荷载及自重等荷载的作用。

5.1位移

（1）边跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，中跨张拉结束后中跨跨中上升2.53cm，边跨14#块上升0.26cm。

（2）中跨合拢后，边、中跨张拉预应力钢筋40%控制应力，张拉结束后位移中跨跨中上升1.60cm，边跨14#块上升0.18cm。

（3）边跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力，中跨张拉结束后位移中跨跨中上升4.24cm，边跨14#块上升0.43cm。

5.2应力

（1）边跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋60%控制应力，中跨张拉结束后中跨跨中底板压应力7.40MPa，边跨14#块底板压应力3.53MPa。

（2）中跨合拢后，边、中跨张拉预应力钢筋40%控制应力，张拉结束后底板应力中跨跨中底板压应力4.87MPa，边跨14#块底板压应力2.30MPa。

（3）边跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力，中跨合拢后张拉预应力钢筋100%控制应力，中跨张拉结束后中跨跨中底板压应力12.40MPa，边跨14#块底板压应力5.91MPa。

5.3总结

综上所述，分两次张拉预应力钢筋，中跨跨中上升4.13cm（2.53+1.6=4.13），边跨14#块上升0.44cm（0.26+0.18=0.44），而一次张拉到100%控制应力，中跨跨中上升4.24cm，边跨14#块上升0.43cm，中跨跨中比分两次张拉大0.11cm，边跨14#块比分两次张拉小0.01cm。

分两次张拉预应力钢筋，中跨跨中底板压应力为12.27MPa（7.4+4.87=12.27）；边跨14#块底板压应力为5.83MPa（3.53+2.3=5.83）；而一次张拉到100%控制应力，中跨跨中底板压应力为12.4MPa，边跨14#块底板压应力为5.91MPa，中跨跨中比分两次张拉大0.13MPa，边跨14#块比分两次张拉大0.08MPa。

6结语

陡电保电大桥在施工方案的指导下全桥顺利完成，最终桥梁线性平顺、结构合理，受力良好。陡电保电大桥悬臂施工工艺为全线连续刚构施工提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范．

[2]陡电保电大桥施工监控项目组．陡电保电大桥施工监控报告

[3]JTJO23—85，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范Es]．