浅析鄱余公路乔木湾乐安河大桥主桥箱梁悬拼施工

摘 要：本文主要阐述了鄱余公路乔木湾大桥主桥箱梁节段悬拼施工工艺和悬拼过程中的线型控制，以期能为广大同仁提供参考和借鉴。

关键词：T型刚构 节段箱梁预制 悬拼施工 线形控制

引言：

连续结构体系梁因其结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车等优点，已成为预应力混凝土梁桥的主要桥型之一。连续梁或刚构主要采用悬臂施工法，其中悬臂浇筑(简称悬浇)是连续结构早期的施工方法，至今仍应用广泛；后来发展的悬臂拼装法(简称悬拼)因其收缩、徐变量小和缩短施工周期等特点逐渐被广泛采用。

1、工程概况

乔木湾乐安河特大桥全长为648米，其中主桥为2×60米T型刚构，波阳岸副孔为两联4×40预应力砼简支箱梁，桥面连续；余干岸副孔为一联5×40预应力砼简支箱梁，桥面连续，全桥共分四联。

主桥T型刚构为变截面三向预应力的单箱单室截面，T构根部梁高4.2米，边支点梁高2.1米。梁体底板按二次抛物线变化。箱梁顶板宽11.0米，底宽6.0米。箱梁顶板厚25厘米；腹板厚0#～4#块由60厘米渐变为40厘米，5#块～13#块（合拢段）为40厘米，14#块由40厘米渐变为50厘米，0#块～12#块中间梁块底板厚按二次抛物线规律变化，梁体0#块长9米设置二块横隔板并与主墩固结。边支点处设置一块横隔板。

9#墩为T构主墩，采用4×6米钢筋砼空心薄壁墩，壁厚为90厘米，承台厚度为3.0米，主墩基础为6×φ1.8米钻孔灌注桩。

8#、10#过渡墩为钢筋砼实体桥墩，墩宽为2.0米，承台厚度为2.5米，桥墩基础为4×φ1.8米钻孔灌注桩。

2、主桥施工工艺

①0#块段在墩顶现浇,与墩帽刚接。1～12#块段预制后悬拼；②悬拼完1#块段调整好线型进行湿接缝施工，然后依次类推悬拼2～12#块段；③14#直线段在悬拼至一定阶段后即可着手进行现浇混凝土施工。直线段在管桩立柱拼成的膺架上进行全截面现浇；④13#合龙段采用劲性骨架方式现浇；⑤张拉腹板F10及底板预应力束完成主桥合龙，张拉剩余横向、竖向预应力束。

3、节段箱梁预制

乐安河大桥主桥梁段预制采用长线台座法匹配预制。组成T构全悬臂的诸梁段均在固定台座上的活动模板内浇筑且相邻段的拼合面相互贴合浇筑，浇前接缝面涂抹隔离剂，以利脱模。

3.1预制梁段底座及预制厂设置

长线法的台座两侧设挡土墙，内填不易沉降的砂石加30cm混凝土封顶并抹上高强找平砂浆，其上加铺一层镀锌铁皮，待砂浆未达到要求强度前用铁钉固定。预制台座、龙门吊、存梁区和拌和站布设时要便于梁段移动和吊运，便于模板、钢筋及混凝土运输。预制块段通过龙门吊,经栈桥装船下河,由铁驳运至待拼处。存梁场、下河栈桥布设在同一直线上，运梁驳船须进入栈桥，在梁段下河前转动90°。

3.2节段剪力腱设置

剪力腱也称剪力槽，设在箱梁底板、腹板和顶板端部，其作用主要有以下2个方面(1)传递剪力。节段块的剪力传递，主要靠摩阻力，部分靠剪力腱。腹板剪力腱主要是抵消竖向剪力；顶板剪力腱主要完成顶板横向力的传递。当桥面较宽、翼板悬臂较长时，悬臂部分也须设置（本桥不设置）。(2)施工定位。节段块端部匹配面上设置剪力腱，悬拼时能起到很好的定位作用，便于悬拼施工。因此，悬拼施工的桥梁，剪力腱不可不设，也不是越多越好，多了将给制造、安装带来不便。要综合多方面的因素，合理设置剪力腱。

4、箱梁悬拼施工

4.1悬拼吊架

悬拼吊架是悬拼施工的主要起重设备。乔木湾乐安河大桥的悬拼吊架是采用贝雷梁组拼而成。每台单悬臂吊架的设计起重能力为80t ,自重控制在50t以内，它由纵向主桁架、天车、走行机构、锚固装置组成。如图所示：

4.1.1纵向主桁架

纵向主桁架是吊架的主要受力结构。吊架设两条纵向主桁架，每条主桁架由4榀贝雷梁并列组装而成，2道横向联系梁将2条主桁架连成整体,保证纵向主桁架的横向稳定性。

4.1.2天车

天车由横向起重扁担和起重系统组成。横向起重扁担由2根长6.75m的I56b工字钢制成。2套起重系统固定在横向起重扁担上。每套起重系统由2个5门滑车组和1台5t卷扬机构成。

4.1.3走行系统

走行系统分为下走行和上走行。下走行用于吊架前移，上走行用于移动天车,在两条纵向主桁架上各铺设一条P43钢轨作为下滑道。横向起重扁担底面用槽钢制成上滑道。上、下走行分别以2台10t倒链葫芦为牵引动力。滑道间涂黄油,以减少摩阻力。

4.1.4锚固装置

锚固装置的用途是保持主桁架的纵向平衡，防止吊架倾覆。用2根I56b工字钢并列焊接作为后锚梁，横压在2条纵向主桁架的后端，再用2根φ32mmIV钢筋锚固，一端拉在后锚梁上,另一端穿过块段顶板上的预留孔并锚固在块段的顶板上。

4.1.5 悬拼吊架组装

悬拼吊架先在岸上分段组装。待0#块段混凝土达到设计强度的80%后，再吊在0 #块段上组装。悬拼1#、2#块段时将2台吊架连接在一起，锚固在0号块段上成为1台双悬臂吊架，待中跨3#块段悬拼完毕，按设计压重后，再从中分解为二，分别向前滑移，然后调整压重位置,锚固完毕后即可进行剩余块段悬拼施工。

吊架走行天车需停靠在前支点处，天车走行由前后各设的2台5t倒链葫芦牵引。天车走行时，前后两方的倒链葫芦均应带动，前紧后松。同一个“T”构两悬臂上的2台吊架，走行时的速度应大致相等，距0#块段的距离偏差不宜超过30cm。

4.2悬拼1#块段

块段之间的接缝除1#块段与0#块段之间为现浇钢筋混凝土(即湿接缝)外，其余均为环氧树脂接缝。环氧树脂采用桥梁专用粘结剂，涂胶施工方便,固化时间短、强度高, 该产品只要胶拼面没有流淌的水即可作业，在阴雨天块段照样可以进行胶拼，既加快了块段的胶拼速度,也保证了胶拼的质量。

1#梁段是紧临0#梁段两侧的第一个箱梁节段，也是悬拼T构的基准梁段，是全跨安装质量的关键。1#块段拼装的准确与否，对成桥的线形起着决定性的作用。悬拼时块段的轴线、标高和预应力孔道必须对位准确。具体的施工步骤如下:

(1) 将1#块段从铁驳上吊起至安装高度，拖拉天车使1#块段向0#块段就位。先用天车上的卷扬机的微动装置调整标高，再由倒链葫芦和千斤顶对位轴线，在标高、轴线均满足要求后，锁定卷扬机和所有倒链葫芦支承，在1#块段预应力束张拉完成前都不得放松。

(2) 测量合格后，焊接预埋在1#块段、0#块段上的定位联结件，顶板、底板各设2道联结。

(3) 安装波纹管制孔。波纹管内径略大于原箱梁孔道外径,管的两端应包裹搭接应大于5 cm。在波纹管与两块段端面的孔道接触处,用环氧树脂水泥砂浆捻缝防止漏浆。

(4) 穿预应力束、安装模板、绑扎钢筋。

(5) 复测1#块段轴线、标高，合格后浇注C50细骨料湿接缝混凝土。混凝土塌落度应尽量小，以6～8 cm为宜。

(6) 湿接缝混凝土体积较小，应特别注意振捣和养护，并延长拆模时间，谨防收缩裂缝产生。混凝土强度达到设计强度的90%时张拉预应力束。纵向预应力束张拉完成后，切除多余预应力束，安装压浆弯管。

(7) 对已拼装好的1#块段再复测一次轴线和前端高程，找出偏差可在悬拼2#块段时进行调整。

0#块与1#块之间采用湿接缝是十分必要的，有利于精确控制1#块的线形。安装中主要通过调整1#块的安装线形进行线形的调整，必须严格控制其高程、中线的位置，尽量减少悬拼时的纠偏工作。

4.3 悬拼2#～12#块段

用悬拼吊架将块段从铁驳上吊起至一定高度后，移动吊梁天车，使预拼装块段与已拼装块段对接。先目测剪力键是否准确契合，进行初步对位，然后再架设经纬仪、水准仪精调。标高主要由卷扬机微动调整，轴线由2条挂在底板预埋钢筋环上的倒链葫芦控制，2台倒链葫芦应交叉呈对角布置。锁定卷扬机再移动天车，将块段移开约30cm准备涂胶。

胶拼面涂环氧树脂,厚度1～2 mm ，2个对接胶拼面同时涂胶。涂胶时先上后下，方向一致且均匀。涂胶宜在45min内涂刷完成。

箱梁块段端面涂刷环氧树脂完毕，在预应力孔道周围贴一环形海绵，随即移动天车，收紧倒链葫芦，使块段对位拼接。对位时要使块段腹板、顶板上的剪力键和箱内底板、顶板上面的中线对齐对严。

随后穿预应力束并张拉。每一块段拼接完预应力束张拉后，切除多余的预应力束，安装压浆弯管，待下一块段胶拼后，即可进行锚槽封填、压浆工作。每一块段胶拼完成后，立即进行测量，对出现的误差，在下一块段胶拼时及时进行调整。

5、 结构线形的控制

悬拼施工监测系统中包含结构设计参数监测及检测、几何状态参数监测、应力状态监测、温度监测等部分。根据乐安河特大桥的特点，主要的监测内容有：1）主桥结构计算及模拟施工分析；2）主梁的垂直变位及桥墩沉降监测；3）主梁的扭转变位监测；4）主桥混凝土静力受压弹性模量及容重测定试验。

施工控制的最基本要求是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。通过理论计算可以得到各施工阶段的理论主梁标高值，但在施工中存在着许多误差，这些误差均将不同程度地对成桥目标的实现产生干扰，并可能导致桥梁合拢困难、成桥线形与设计要求不符等问题，因此，为了确保乐安河特大桥施工安全，成桥线形符合要求，在施工中必须实施有效的施工控制。在大桥各施工阶段，利用测量结果与模拟计算结果进行系统误差分析，获得系统参数的精确估计值；再通过分析推出下一施工阶段的状态控制参数值，进而转入下一施工阶段循环。如此重复循环，使系统参数误差逐步消除，其后状态控制参数更为精确，模拟分析与实际施工过程可趋于一致；从而使得桥梁的分段悬拼施工最大限度满足结构设计线形，实现结构线形控制。

6、 主梁施工控制流程

从节段标高放样定位至当前节段预应力张拉完毕为施工的一个周期，为保证施工控制工作有规律地进行，每个周期中施工控制的步骤如下：1）检查断面尺寸准确性，向施工控制小组提供梁段混凝土超重情况；2）照预报的节段标高放样定位，定位误差控制在 5mm以内；3）张拉纵向预应力钢束完成后,施工单位应及时对已施工梁段标高进行测量，经签认后提供给施工控制小组；4）施工控制小组根据上一施工周期标高测量值预报下一节段定位标高。

工作程序的关键是每个施工循环过程的结束都必须对已完成的阶段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，及时对出现的误差进行调整，达到要求的精度后，对下一施工阶段进行预报。

7、 悬拼过程中梁体线形的误差校正

预制块段的主要线形误差可通过0#块段与1#块段之间的湿接缝来校正，然而在悬拼期间,由于各种原因仍有可能产生较大偏差。纠偏工作必须及时进行，因为对采用长线法预制的拼装块只能作微量纠偏，且若不及时纠偏，线形误差会越来越大，造成纠偏困难，且不易保证接合面的质量。

乐安河大桥实际悬拼过程中悬拼至4#块段时，发现4#块段前端高程偏大有上走的趋势，至7#块段时梁前端高程更是偏大达5cm。若以这种趋势合龙段的施工将会非常困难，甚至无法顺利合龙。对此高程必须进行调整，于是从8#块段胶接缝着手采用不平行接缝法施工。在其中一块块段顶面截面的中间,锚头上部共垫3块厚5mm的不锈钢板,增加接缝上部宽度。涂胶厚度从底板向顶板逐渐增厚，由1～2mm加厚至4～5mm ,这种方法可使线形逐渐调整而不是突变，每次的调节量有限，拼缝加厚处粘贴玻璃纤维布可保证接缝处的密实，保证了工程质量。在此过程中轴线的偏差同样采用腹板处加垫不锈钢板的方法予以调整。

8、结语

实践表明大跨度预应力混凝土连续梁或T构的悬臂拼装施工，相对于悬浇施工具有以下优越性：

(1)进度快。传统的悬浇法灌注1节段梁周期在天气好时也需要1星期左右；而采用悬拼法，节段预制可与下部结构同时施工，且拼装速度快。

(2)制梁条件好，混凝土质量高。悬拼法将大跨度梁化整为零，在地面制造，制梁条件好，操作方便、安全，便于控制施工质量。

(3)收缩、徐变量少。混凝土收缩与徐变是它作为粘滞体的2种与时间有关的变形性质。采用悬拼法，可增大加载龄期，减少徐变，减少混凝土收缩的影响。如预制的节段养护3个月，其收缩影响可减少50%以上，徐变特性系数φt可以减少60%以上。

(4)线形好。节段预制采用长线法，长线法是在按梁底曲线制作的固定底模上分段浇筑混凝土的方法，能保证梁底线形。

(5)悬拼前可知道混凝土28d强度。悬臂浇筑的混凝土有时会因达不到强度而造成事故，处理起来较麻烦，影响了工期，损失较大。采用悬拼法，节段梁在地面有足够的时间，可以想办法弥补工程施工中的不足。

(6)适合多跨梁施工。当桥梁跨度越大，桥跨越多，则越能体现悬拼法的优越性，也就越经济。

2006年江西省交通厅质监站对乔木湾乐安河大桥作了静载、冲击、振动测试，结果表明，本桥受力及变形情况良好，证明该桥的悬拼施工满足了设计受力要求达到了预期目标。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。