浅谈连续钢构桥合拢段施工

摘 要：本文介绍了大跨度连续钢构桥上部结构施工的工艺流程，并针对连续结构桥施工中的难点—合拢段施工，系统地研究了合拢段施工方案选择及施工控制事项以及工程界对大变位量伸缩缝、橡胶支座的开发和应用，对混凝土的收缩徐变、连续梁合拢、结构体系转换与内调整、预拱度和施工控制等问题的深化认识；为工程的安全顺利完成提供了技术支持，可为类似工程的施工提供借鉴。

关键词：连续钢构桥；合拢段施工；探讨

1 工程实例

笔者曾经施工过的项目有一座大跨度连续刚构桥，主跨为66+120+66m，分14个块段施工，其中0#块采取在墩上搭设托架施工。1#～13#块段采取挂蓝悬浇施工。悬浇块段长分350m、450m两种。其中悬浇最重块段重170.3t。计算行车速度60km/h，桥梁宽度24.00m，行车道宽度2×净9.75m，双向四车道。设计荷载：汽车：公路-Ⅰ级；人群荷载：3.0kN/m2。

2 上部结构施工

2.1 0#块施工

2.1.1 0#块拖架

0#块在拖架上进行现浇施工，拖架采用型钢加工，支承在墩顶预埋牛腿上。预埋牛腿及托架应认真验算，保证有足够的强度和刚度。牛腿、托架安装后进行预压，尽可能消除非弹性变形。托架必须在0号块纵向预应力钢束张拉完成之后方可拆除。

2.1.2 0#块模板及安装

0#块模板由整体大模板和异形模板组成。侧模板在地面组装，与侧模架按照梁体的结构尺寸联成一个整体。外侧模架用12#槽钢组焊，板缝严实，板面平整，内槽采用组合模板和异形模板相结合的形式。梁底模板采用定型模板。在墩上现场安装。模板与模架在地面分段组装，分三段整休拼装模板和模架，利用吊车对称吊装，精确侧量定位后进行锁定，顺序吊装。对侧模板顶部利用型钢进行刚性连接，在上部形成施工平台，悬吊内模模架和模板。

2.1.3 0#块钢筋系统

普通钢筋采用R235和HRB335两种。绑扎钢筋时，搭设脚手架，支撑竖向预应力筋和非顶应力筋，然后严格按照图纸顺序绑扎钢筋。

2.1.4 0#块混凝土施工

0#块混凝土施工的特点是：位置高、污工量大，顶应力筋布置复杂、普通钢筋密集；质量要求高，施工难度大。

（1）混凝土：采用自动计量拌和站拌制，混凝土运输车运输。

（2）灌注：采用混凝土输送泵泵送灌注。在腹板、顶板和隔板位置开洞，安放串筒，保证混凝土直达灌注部位；

（3）捣固作业：纵向波纹管待砼灌注到位后进行安装，钢筋进行局部移动位置，预留进入孔，待砼灌注到位后进行焊接。采用插入式混凝土振动器振捣，确保混凝土密实。

2.2 挂蓝的安装及预压测试

对于本工程大桥主跨连续箱梁施工用挂蓝，挂蓝在已经完成的0#块梁段顶上进行安装就位。挂蓝拼装必须在梁顶放好样，各构件严格按照设计图纸进行拼装。先拼装上挂，然后再拼装下挂，拼装完成后要由验收小组对整套挂蓝系统进行检查验收。确认拼装符合要求后，方能交付使用。挂蓝在梁顶拼装完成后要进行试运行操作及预压测试。测试的目的是：（1）验证设计参数和承载能力；（2）实测挂蓝在各级荷载作用下的变形量，获得挂蓝上立模标高修正控制数据；（3）消除挂蓝的非弹性变形。

2.3 挂蓝悬浇施工

挂蓝经过预压测试，并取得相关控制参数后，可开始进行箱梁的悬浇施工，主要施工顺序为：挂蓝就位、固定提升底蓝，调整底模至施工控制标高绑扎箱梁底板、腹板钢筋，安装定位预应力束管道及竖向预应力筋，安装施工用预留孔道及预埋件内模就位绑扎箱梁顶板、翼板钢筋，安装定位顶板预应力束管道和横向预应力束及锚垫板。安装施工用预留孔道及预埋件浇注箱梁混凝土混凝土养生张拉预应力束压浆挂蓝卸挂、脱模；在挂蓝悬浇施工中应该注意的问题有：

2.3.1 钢筋的绑扎及预应力管道的安装

悬浇箱梁的普通钢筋及预应力管道除须满足一般施工工艺的要求外，要特别注意：（1）预应力管道要严格按设计的要求布置，当与普通钢筋发生矛盾时，优先保证预应力管道的位置正确。（2）对预应力用的定位筋固定牢固，确保其保护层的厚度。（3）纵向管道的接头多，接头处理必须仔细，并要采取措施防止孔管堵塞。（4）由于纵向管道较长，一般要在管道中间增设若干个压浆三通，以便压浆时，可作为排气孔或压浆孔，保证孔道压浆密实。

2.3.2 混凝土浇注

悬浇箱梁的混凝土标号较高，必须认真做好混凝土的配合比设计，混凝土由陆上混凝土拌和场集中拌制生产，混凝土搅拌运输车运输，混凝土输送泵泵送到位浇注。悬浇时，两端必须对称浇筑，重量偏差不超过设计规定的要求，浇注从前端开始逐步向后端，最后与已浇梁端连接。浇注顺序是先底板后腹板，最后顶板。混凝土的振捣以插入式振捣器为主，辅以平板振捣器拖平，同时在混凝土浇注的过程中，严格控制各梁段的端面尺寸。梁高、梁宽误差满足施工规范，要求细部尺寸误差不大于该部尺寸的1%，各个‘T’悬臂施工阶段，挂蓝移动和拆除阶段，保持平衡。为防止混凝土裂缝和棱角碰损，箱梁混凝土强度达到20MPa后拆除非承重侧模板，混凝土强度达到标准强度的90%后张拉预应力钢束，张拉完成后拆除其余模板和支架。混凝土成型后，要适时覆盖，洒水养生。

2.3.3 混凝土凿毛

当混凝土达到一定强度后，拆除封端模板，进行端头混凝土凿毛。以确保下一节段混凝土与上一节段混凝土牢固结合，凿毛宜采用人工清凿，以避免损伤内部混凝土。

2.3.4 压浆

预应力管道压浆采用真空压浆工艺，预应力管道要压浆密实，压浆标号与梁体同标号。

3合拢顺序的选择

本文按照以下两种合拢顺序进行计算。计算过程中考虑了不同合拢顺序对应力和挠度的影响，并对结果进行分析、比较，提出合理的建议合拢顺序。方案1：中跨合拢边跨合拢；方案2：边跨合拢中跨合拢。其中计算顶推值为抵消后期收缩徐变所需顶推值。

3.1 方案1

在分析其挠度、应力以前，先分析多跨连续刚构桥的水平顶推问题。对称悬臂浇筑完T构后，按中跨边跨合拢顺序形成连续刚构体系。施工合拢段所需水平顶推力等于合拢段对应墩在10年收缩徐变、自重作用下产生的水平位移所需水平推力。“先中后边”合拢时，结构水平推力与顶推位移关系为：

经计算可知，1#、2#墩在10年收缩徐变、自重等作用下产生的水平位移为5.13cm。在跨合龙顶推时，需要考虑后续边跨顶推向中跨方向顶推的影响。

3.2 方案2

当水平位移Δ=5.13cm时所需的顶推力，即为满足1号墩变形控制所需的顶推力。由于中跨合龙前顶推需要考虑已合龙边跨的影响，因此中跨合龙时所需顶推力必须小于产生Δ=5.13cm时的顶推力。

对上述二种方案中的各合拢段施工完成后的应力和挠度进行计算。同时假定成桥后的运营阶段升温或降温为20℃，考虑温度梯度荷载、收缩徐变等作用下成桥10年后的应力及位移，计算结果如表1所示。

由表1可知，当顶推作用可完全消除后，方案1的主拉应力超过规范值。方案2的主拉应力较方案1大，但均能满足规范的要求。方案2的挠度值大于方案1的挠度值，但两者相差不大，不为控制因素。因此，根据计算结果选择方案2为合拢方案。

4 合拢原则及注意事项

4.1 合拢原则

合拢前，共轭悬臂端面之间的相对位置（间距、高差和转角）主要是受体系温度场和太阳日照、暴雨降温等均匀温度场的影响，其次是受合拢段自重、混凝土收缩徐变、预加力和施工荷载以及风力、基础变位等的影响。要求合拢时必须遵循低温灌注混凝土、2个共轭的悬臂端又拉又撑的两大原则。也就是在灌注合拢段混凝土之前采用临时锁定措施将2个共轭的悬臂端强制性临时连接合拢，尽可能保护其相对固定，以防止合拢段混凝土在灌注及早期硬化过程中发生明显的体积变化。

4.2 注意事项

（1）选取在较低气温下浇筑合拢段混凝土，使合拢段混凝土与梁体连接良好，避免出现收缩开裂；（2）箱梁合拢段混凝土施工前，在合拢段两端设置配重。（3）在箱梁悬臂施工和现浇混凝土施工时，使箱梁合拢高度控制在设计允许范围内；（4）边跨现浇段边缘底板预应力束张拉时要保证现浇段箱梁和支架水平纵向自由变形；（5）合拢钢束张拉时，要按先长束，后短束顺序张拉；（6）对合拢段混凝土要加强养护，避免出现混凝土收缩开裂。