混凝土斜拉橋中跨合龍技術分析
2018-05-07
?。惫こ谈艣r
某市政大橋總長為１２１２ｍ，橋寬４０.２５ｍ，雙向八車道。其中主橋斜拉橋全長為５１０ｍ，橋跨布置為１２０ｍ＋２７０ｍ＋１２０ｍ，主塔為高１１３ｍ的Ｈ形鋼筋混凝土結構，主橋為雙塔雙索面預應力混凝土邊主梁結構斜拉橋。
斜拉橋主梁共設置兩個邊跨合龍段和一個中跨合龍段，邊跨合龍段在鋼管貝雷支架上澆筑。中跨合龍段采用吊架系統(tǒng)施工，合龍段順橋向長４.６ｍ，全截面頂寬４０.２５ｍ，高３.１ｍ，翼緣板懸臂長度２.８７５ｍ，混凝土強度等級為Ｃ６０，設計工程量為１６９.２ｍ３，普通鋼筋２３.２ｔ，橫向鋼絞線３.８１ｔ，縱向鋼絞線８９.１ｔ，斷面結構為邊主梁型。主梁合龍段橫斷面如圖1所示。
圖1主梁合龍段橫斷面
?。仓锌绾淆埵┕ぜ夹g
根據(jù)工程施工進展情況，若南北主梁同時進行Ｍ１７號節(jié)段施工會產生沖突，因此不能同時施工。１０號主墩（即南主梁）Ｍ１７號節(jié)段先于１１號主墩Ｍ１７號節(jié)段施工，施工完畢后將其掛籃后退３.６ｍ，預留出空間再施工１１號主墩Ｍ１７號節(jié)段。在１１號主墩Ｍ１７號節(jié)段混凝土強度達到設計強度后，拆除模板、張拉預應力與斜拉索，將１１號主墩掛籃后退３.６ｍ，施工合龍段吊架和模板。然后進行兩端懸臂端（合龍段口）配重壓載和合龍段勁性骨架鎖定，在合龍段勁性骨架鎖定前，調整１０號、１１號主墩中跨掛籃位置，使兩主墩掛籃位于Ｍ１７號梁段上相同位置，確保掛籃荷載相對于合龍段中線對稱。最后進行合龍段鋼筋、混凝土施工。中跨合龍段施工工藝流程如圖2所示。
圖2中跨合龍段施工工藝流程
?。睊旎@懸澆Ｍ１７號段
根據(jù)工程施工進展情況，１０號主墩Ｍ１７號節(jié)段先于１１號主墩Ｍ１７號節(jié)段完成施工。１０號主墩Ｍ１７號節(jié)段施工完成后將掛籃后退３.６ｍ，預留出空間再進行１１號主墩Ｍ１７號節(jié)段施工。大橋主梁Ｓ２～Ｓ１０號、Ｍ２～Ｍ１７號節(jié)段采用懸臂法前支點掛籃施工，本掛籃由承載平臺、牽索系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、操作平臺及預埋件系統(tǒng)等組成。牽引前移的過程中，遵循對稱、同步、均衡的原則，確保掛籃整體安全平移，并不斷監(jiān)測，及時糾正掛籃的偏位。采用本套掛籃懸澆的施工工藝，加快了物資設備周轉速度，節(jié)省了材料及人力，加快了工程進度，順利完成了大橋的主梁Ｓ２～Ｓ１０號、Ｍ２～Ｍ１７號節(jié)段施工任務。
２.２預留孔、預埋件的埋設
施工主梁Ｍ１７號節(jié)段時需要為吊架系統(tǒng)埋設預留孔，在南北主梁Ｍ１７號節(jié)段懸臂端，采用內徑６０ｍｍ的波紋管進行預留，預留孔的位置已考慮縱向預應力的位置。吊架預留孔順橋向距主梁Ｍ１７號節(jié)段端頭１００ｃｍ。橫橋向間距在翼緣板處為１４３.５ｃｍ和１４４.９ｃｍ；在邊主梁處為４３.３ｃｍ；在橫隔梁處為１５０ｃｍ，如圖3所示。
圖3主梁中跨合龍段吊架預留孔平面
?。?３合龍段配重
中跨合龍段的混凝土荷載由吊架承載，吊架固定在合龍段兩端的Ｍ１７號節(jié)段邊型主梁上。在勁性骨架鎖定前須在合龍段兩端的懸臂段施加配重。以便在合龍段混凝土施工期間進行荷載的等效置換。配重分兩部分，第一部分為固定配重，是調整成橋受力狀態(tài)的配重，在合龍后一次性卸除，根據(jù)監(jiān)控單位現(xiàn)場數(shù)據(jù)確定每個懸臂端配重約６０ｔ；第二部分為等效置換，用于合龍段混凝土施工期間進行荷載的等效置換，在澆筑混凝土期間同步卸除，根據(jù)監(jiān)控單位現(xiàn)場數(shù)據(jù)確定每個懸臂端配重約２００ｔ。固定配重采用現(xiàn)有人行道混凝土預制蓋板壓載。等效置換的配重采用水袋配重，在水袋進水口、出水口安裝水表進行重量精確計量。水袋型號根據(jù)工程概況定制容量為１００ｍ３的橡膠水袋。
根據(jù)主梁高度及施工條件，選用額定揚程４５ｍ的ＱＹ型抽水泵４臺。各類型配重必須在指定區(qū)域堆載，嚴格執(zhí)行監(jiān)控指令，保證堆載荷載準確。水袋在注水和放水前要在進、出水口處安裝水表，并安排專人負責配重荷載計量。
?。春淆埗蝿判怨羌苁┕?
合龍段勁性骨架在上、下游邊主梁內各為５根ＨＮ６００×２００的型鋼，橋面為１４組雙拼２５號型鋼。在進行南北主梁Ｍ１７號節(jié)段施工時預埋勁性骨架預埋件，預埋件需要測量精確定位，以確保鎖定時勁性骨架能與預埋件緊密黏接。合龍段勁性骨架鎖定前必須進行以下工作，鎖定前對整個主梁、主塔的線形應力和索力通測，對合龍口標高和軸線進行２４ｈ連續(xù)觀測，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行合龍前索力調整。選擇溫度在２０℃左右且溫差變化較小的時段（夜間）進行合龍段勁性骨架鎖定。整個合龍段勁性骨架鎖定采用角焊接，焊角高度為１０ｍｍ。
?。?５解除臨時固結
在合龍段勁性骨架鎖定后，進行第一次解除。第一次解除的臨時固結是１１號墩豎直向及水平向約束，先拆除精軋螺紋鋼筋，再拆除０號塊橫梁兩側的鋼擋塊。使整個主梁體系能水平向移動，避免產生過大的軸向溫度應力。第二次解除的臨時固結是在中跨合龍后，橫、縱向預應力張拉、壓漿完成后進行，先拆除精軋螺紋鋼筋，再拆除下橫梁上的鋼擋塊及豎向鋼支座，徹底解除南北主梁的臨時固結。
?。兜跫芟到y(tǒng)施工
合龍段施工時不考慮利用掛籃作承載平臺，只利用其前行走道板作為操作平臺。在已澆筑的南、北主梁Ｍ１７號節(jié)段上，橫橋向布置一排吊桿，吊桿距Ｍ１７號節(jié)段分段線１００ｃｍ，采用直徑３２ｍｍ的精軋螺紋鋼筋，吊住吊架主承重梁。順橋向設置的主承重梁采用雙拼ＨＮ３５０×１７５型鋼，共３２排，橫橋向設置的次承重梁采用１２.６工字鋼，共１２排。合龍段吊架系統(tǒng)如圖4所示。
圖4合龍段吊架系統(tǒng)
?。纺０逑到y(tǒng)施工
吊架系統(tǒng)安裝完成后，邊主梁范圍內在主承重梁ＨＮ３５０×１７５型鋼上直接鋪設δ＝１５ｍｍ竹膠板作底模。橫隔梁底板范圍內次承重梁１２.６工字鋼間距為１９０ｍｍ，在次承重梁上直接鋪設δ＝１５ｍｍ竹膠板作底模。邊主梁和橫隔梁側模采用１２ｃｍ×１０ｃｍ方木作為背肋的δ＝１５ｍｍ竹膠板。
８鋼筋加工及安裝
鋼筋加工嚴格按圖施工，中跨合龍段鋼筋在加工廠集中加工成型后，運至現(xiàn)場進行安裝。綁扎過程中及時安裝保護層墊塊，保證混凝土保護層厚度滿足設計要求。普通鋼筋與預應力筋發(fā)生干擾時，要適當調整普通鋼筋的位置，確保預應力筋的位置準確。
?。诡A應力及管道施工
主梁縱向預應力有４２束鋼絞線通過合龍段（不包括備用束），橫橋向有４束鋼絞線。中跨縱向預應力筋鋼絞線數(shù)量多，且中跨合龍段不具備安裝內襯管鋼絞線后穿法施工條件。為保證預應力施工順利完成，采用先進行縱向鋼絞線穿束，完成鋼絞線穿束后方可進行下道工序。中跨縱向鋼絞線長度為２１～２１６ｍ。鋼絞線長度在５０ｍ以內的Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５、Ｎ６束采用人工穿束，鋼絞線長度在５０ｍ以上的采用人工配合卷揚機穿束。
?。?１０合龍段混凝土施工
中跨混凝土采用北岸９０型攪拌站及配料系統(tǒng)供應，拖泵把混凝土輸送至布料機，布料機直接泵送混凝土入模。澆筑混凝土要分層對稱進行，混凝土澆筑時要同步進行水袋卸載?；炷翝仓A梯形推進，先邊主梁后橫隔板、再澆頂板，通過安裝在出水閥上的水表計量卸載水量。合龍段混凝土澆筑安排在溫度較低的夜間進行，使合龍段在受溫差較小的情況下合龍。
１１成橋調索施工
在施工過程中，通過跟蹤分析，逐步對標高、索力、內力、軸線、勁性骨架焊接質量進行控制，保證斜拉橋主梁的順利合龍。目前，該大橋中跨于2010年9月8日順利完成合龍段混凝土澆筑。2010年10月3日隨著主橋臨時固結全部解除而完成了斜拉橋合龍段施工的全部關鍵任務，根據(jù)合龍現(xiàn)場監(jiān)控單位采集的數(shù)據(jù)成果，對全橋斜拉索的索力進行檢測調整。主梁中跨合龍后，合龍段及斜拉橋線形平順、美觀。
?。辰Y 語
隨著結構技術分析的發(fā)展、新材料新技術的應用，混凝土斜拉橋的設計、施工水平有了很大的提高，混凝土斜拉橋必將在橋梁家族中占有不可替代的地位。實踐證明，大橋中跨合龍段配重的固定配重充分利用現(xiàn)有人行道混凝土預制蓋板和等效置換配重采用水袋配重的施工技術可行。在鋼材價格高和運輸成本不斷上漲的今天，利用現(xiàn)有材料預制蓋板和水袋組合荷載配重的施工方法與采用傳統(tǒng)的鋼水箱相比，不僅有利于節(jié)約施工成本，而且合龍段施工過程中等效置換荷載精度高、線形容易控制，為今后雙塔雙索面斜拉橋中跨合龍段施工提供參考和借鑒。
參考文獻：
?。郏保荩剩裕牵裕模叮担保玻埃埃饭沸崩瓨蛟O計細則［Ｓ］.
［２］李國豪.橋梁工程［Ｍ］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，２００７.
?。郏常萘衷?斜拉橋［Ｍ］.北京：人民交通出版社，２００４.
?。郏矗荩茫剩?２－２００８城市橋梁工程施工與質量驗收規(guī)范［Ｓ］.
