预应力连续刚构桥合拢段施工技术总结

摘要：合拢段施工是预应力连续刚构桥体系转换的一个重要环节，也是连续刚构桥施工的难点之一。本文主要就云万项目巴阳1号特大桥的施工情况，对连续刚构桥合拢段所采用的施工方法进行简单的介绍。

关键词：连续刚构合拢段施工方法

合拢段施工是悬臂浇注刚构桥一道非常关键的工序。新浇混凝土从浇注完成直至达到张拉强度，需一定的时间，在此时间段内，混凝土的收缩、徐变，结构体系的转变，施工荷载，以及外力等因素会引起结构的变形和内力，若合拢段施工方法不当，或将引起合拢段混凝土的开裂甚至压碎。因此，合理选择、优化合拢段的施工方法非常重要。

1．工程概况

云万高速公路巴阳1号特大桥为整体式分幅设计桥梁。主桥采用68m+120m+68m预应力混凝土连续箱梁，全桥共计4个“T”构，每个“T”构两侧各设13个对称梁段，累计悬臂总长55m。0#梁段长10m，边跨现浇段长6.4m，均采用牛腿托架施工。全桥共计4个边跨合拢段，2个中跨合拢段，均为3m长梁段，每个重77.4t。

2．施工方法

按设计要求，巴阳1号特大桥采用先合拢边跨，待边跨纵向预应力张拉、压浆完毕，再合拢中跨的施工顺序。

2.1 气温状况

当悬臂长度达到最大时，气温对整个“T”构的线形影响亦达到最大。

巴阳1号特大桥全桥4个“T”构以及边跨现浇段于9月底全部施工完毕，此时当地气温已开始迅速下降。近20天的气温观测表明，天气晴朗时，全天气温最低值出现在凌晨2点以后，约为14°C-17°C，符合设计要求，可进行合拢段施工。

2.2 联测

待挂篮悬臂浇注完成所有梁段后，须对整个“T”构的线形进行测量，确定温度对箱梁标高以及梁长的影响。并检查合拢段两侧的竖向以及轴向误差是否符合设计要求，如偏差过大，须根据监控单位意见进行调整。可利用纵向预备束进行轴向调节，利用悬臂端水箱配重进行竖向调节。

巴阳1号特大桥悬臂浇注时线形控制良好，竖向与轴向误差均未超过设计要求。

2.3 水箱配重

悬臂浇注完成后，应将桥面上多余的设备、物资等清除，保证悬臂两端荷载大体相当。按合拢段重量，制作相当的水箱。合拢边跨时，于“T”构两端分别放置盛水等同于合拢段1/2重量的水箱。浇注混凝土时，合拢段侧水箱同步放水。合拢中跨时，于合拢段两侧分别放置盛水等同于合拢段1/2重量的水箱。浇注混凝土时，两侧水箱同步放水。

2.4 合拢云阳岸边跨

因云阳岸4#墩边跨现浇段牛腿状况不佳，决定采用挂篮现浇的施工方法进行合拢。合拢段大部分荷载由挂篮承受。

2.4.1 挂篮、底模就位

前移边跨挂篮，待吊带靠近边跨现浇段端面，将挂篮底模前端与现浇段梁底相接。因挂篮吊带体积较大，施工不便，在挂篮上前横梁处增加吊点，将其换为5根JL32精轧螺纹钢，并套入波纹管，方便拆卸。中跨挂篮亦应同步前移，保持“T”构平衡。

2.4.2 放置水箱

水箱应位于“T”构两悬臂端对称位置，如位置不同，须按力臂进行调整。

2.4.3 锁定合拢段劲性骨架

在设计要求的气温条件下，锁定劲性骨架。可由4-6个焊工同时施焊，尽量在气温回升前锁定完毕。焊接时，应准备冷水降温，以防焊裂混凝土。

2.4.4 解除盆式支座临时约束

锁定完成后，应及时解除现浇段梁底箱梁盆式支座临时约束，使整个梁段能沿桥纵向自由变形。

2.4.5 预张拉合拢段顶板、底板纵向钢束。

锁定前应完成张拉的准备工作，待锁定完成后，可按纵向钢束控制张拉力的10%-15%立即进行张拉，以减小昼夜温差对劲性骨架的影响。

2.4.6 安装合拢段钢筋、预应力管道

连续刚构桥合拢段极易出现纵向裂缝，特别是在顶板下缘。因此，合拢段应适当加强配筋。可将顶板下缘钢筋加密，型号加大，并增加防裂钢筋网片。底板钢筋也可适当加强，如加密箍筋等。

合拢段底板预应力管道密集，相邻管道间间距较小，安装时应特别注意。合拢段纵向波纹管两端封闭，波纹管衬管不能穿入，故纵向钢绞线应于浇注前穿束，以免管道堵塞，造成施工不便。

2.4.7 外模、内模就位

外模、内模采用挂篮模板系统。

2.4.8 浇注合拢段混凝土

为了使合拢段混凝土尽快达到设计强度，及早张拉纵向钢束，实现体系转换，可将合拢段砼提高一个标号。巴阳1号特大桥合拢段砼由C50提高为C55，并加入早强剂。结果表明，此举大幅缩短了张拉前的养生期。

混凝土浇注应选在当天气温最低时刻，使混凝土浇筑后至达到一定强度之前处于升温过程之中，这样当气温达到最高时，混凝土本身已能承受部分应力。浇注过程中，合拢段侧水箱同步放水。

浇注完毕后及时用湿麻袋覆盖，使新浇混凝土在达到设计强度前始终保持湿润，以减小日照对混凝土变形的影响。

2.4.9 张拉纵向预应力、压浆

待合拢段混凝土强度达到85%时，即可张拉预应力。纵向钢束采用分批张拉，由长到短、由底板到顶板分为3批对称张拉，竖向、横向预应力同时张拉。

合拢段底板预应力管道密集，而底板混凝土较薄，如果张拉出现问题容易使底板出现开裂甚至爆裂。另外，采用分批压浆时，如果出现管道穿孔，必将影响下批预应力束的施工。为保证预应力施工的顺利完成，可采取以下措施：

2.4.9.1预应力管道安装必须按设计要求进行，管道应顺直，管道至混凝土表面、相邻管道间间距必须符合设计要求。

2.4.9.2应严格遵循张拉规范操作，持续、缓慢进行，并由专人观察梁体反应，发现异常立即停止施工，查明原因后再进行。

2.4.9.3张拉下批纵向预应力束时，上批预应力管道压浆强度必须达到85％以上。

2.4.9.4压浆前采取压水来检查管道是否出现穿孔。如果出现穿孔，则此束管道和应待穿孔束张拉完成后再分别压浆。

2.4.9.5合拢段预应力管道压浆应从低点向高点压入，以保证压浆密实。必要时可采用真空压浆技术辅助施工。

2.4.10 拆模

张拉完毕后及时拆除合拢段模板，既减轻荷载，又不会妨碍梁段自由变形。

2.5 合拢万州岸边跨

万州岸边跨合拢采用吊架现浇的方法进行施工。合拢段吊架为挂篮的底模及外模系统，保证具备足够刚度。利用挂篮，将模板由悬臂端移至现浇段处，锚固完毕，便可退回挂篮。待悬臂两端挂篮拆除完毕，即可开始合拢段施工。工序与合拢云阳岸边跨基本相同。

2.6 合拢中跨

中跨合拢段采用吊架现浇。

2.6.1 吊架就位

中跨合拢段吊架结构形式与合拢万州岸边跨吊架同，亦为挂篮外模、底模系统。施工中跨13#梁段时，应根据外模与底模长度，分别于13#梁段顶板、底板适当位置预留锚点。合拢中跨时，前移挂篮，锚固外模、底模，然后回退挂篮，拆除挂篮主桁架、行走系统等。

2.6.2 顶推

连续刚构桥为墩梁固结结构，连续箱梁在产生竖向挠度的同时，同时也会使主墩产生相对水平位移，造成主墩偏位，对主墩受力产生不利影响。为了消除此影响，在连续刚构桥中跨合拢时对梁体施加一个水平顶推力，给主墩造成一个反向位移，来抵消合拢温差、后期收缩徐变等因素引起的主墩水平位移。 实际操作时可采用多个千斤顶同时在中跨合拢段之间施加水平推力,将合拢段两端顶开一段距离,然后锁定合拢段劲性骨架,再拆除顶推千斤顶。

2.6.3 其余工序与合拢云阳岸边跨相同。

3. 关于劲性骨架和预张拉

锁定合拢段劲性骨架后，合拢段两侧梁体联为整体。当温度升高时，梁体纵向伸长，此时劲性骨架起传递纵向内力的作用，如骨架刚度足够，即可保证两侧梁移一致。当温度降低时，梁体纵向缩短，为减小劲性骨架所受轴力，保持变形一致，就需利用预张拉合拢束的方法，协同劲性骨架平衡内力。考虑到劲性骨架的受力平衡，预张拉钢束的整体张拉力可由以下公式计算得到：

N=Nt+Nf

其中：1. Nt为梁段因温差引起变形产生的轴力，由虎克定理可得：

Nt=α・Δt・L・EA/（0.5L），EA为箱梁截面平均刚度。为混凝土线膨胀系数，L为计算跨度。

2. Nf为支座摩擦阻力，可根据箱梁自重和支座的摩擦系数求得。

3. 施工时应根据具体钢束数量，由钢束总面积求得每束的张拉力。

劲性骨架锁定时间应根据温度观测结果而定，应在合拢段两侧梁体相对变形最小和温度变化平稳的时间区间内进行锁定，以免合拢段温度产生拐点引起骨架受力状态突变。为了减少锁定时间，在锁定之前应完成预张拉的准备工作。劲性骨架焊接完成之后，迅速张拉至设计要求。

4. 合拢段变形分析

4.1 边跨合拢

边跨合拢段位于悬臂端和现浇段之间。现浇段牛腿托架经预压是相对稳定的，而悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下，会发生轴向伸缩、竖向挠曲及水平偏移等变形。在预应力钢束张拉之前，尤其是砼浇注早期，这些变形可能导致砼开裂，故设计中设置了锁定装置，并通过预张拉，以预应力来抵消两端因温度降低而缩短所产生的拉力，这样通过锁定装置使合拢段砼得到保护。

4.2中跨合拢

中跨合拢时，由于两端悬臂长度和截面是对称的，温度所产生的挠度也基本相等，通过锁定劲性骨架，使合拢段两端形成可以承受一定变形和剪力的刚结点，防止由于温度等因素的影响使合拢段尚未完成施工就产生变形。考虑梁体在合拢后的收缩、徐变的影响，在合拢锁定前将梁体预顶一个位移值，即可抵消梁体后期收缩、徐变产生的收缩影响。

5．经验总结

合拢段为连续刚构桥体系转换的重要环节，也是刚构桥施工的关键工序，如何合理安排工序和优化施工方案是施工的关键。经应力检测，巴阳1号特大桥合拢后结构受力良好，施工相当成功。

5.1合拢前连续观察气温变化及梁体相对标高变化及轴线偏移量，观测合拢段在温度变化下梁体的长度变化，并对观测结果进行了分析总结，掌握梁体在温度变化下横向、纵向及标高的变化值。

5.2合拢段采用了挂篮模板系统作为合拢段施工吊架，既方便操作，又为施工节约了成本。

5.3合拢段纵向钢束张拉采用分批持续张拉、压浆，有效控制了合拢段底板以及齿板的结构安全。

5.4选用早强、高强混凝土，使合拢段混凝土尽早达到设计强度，实现体系转换，并严格控制用水量，以减少混凝土的收缩变形。

5.5采用低温合拢。避免新浇混凝土早期受到较大变形应力作用。

5.6加强混凝土养护。使新浇箱梁混凝土在达到设计强度前处于潮湿状态，以减少箱梁顶面因日照不均所造成温差影响。

5.7为防止合拢段两边悬臂端因降温而产生上翘，在合扰段施工时应在两悬臂端增加压重。

5.8 及时张拉。在合拢段混凝土强度达到设计强度的85％时，应及时张拉部分预应力钢束，实现体系转换，以策安全。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。