宽翼缘PC斜拉桥单悬臂浇注施工技术.doc

宽翼缘PC.斜拉桥单悬臂浇筑施工技术孙小猛(中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州 215131)摘要：牵索挂篮在宽翼缘预应力混凝土斜拉桥单悬臂浇筑施工属于国内首创，且为解决宽翼缘施工及减少牵索挂篮自重问题，与一次浇筑全断面施工方法不同，其采用同步浇筑(n+1)#节段主梁箱室部分和n#节段翼缘板的施工方式，是本桥在主梁悬臂施工中的创新之处，因此研究、总结一套宽翼缘同步施工式牵索挂篮单悬臂浇筑施工技术，以确保斜拉桥箱梁悬浇成功，同时为类似桥梁主梁施工提供参考。关键词：宽翼缘；牵索挂篮；斜拉桥；悬臂浇筑中图分类号：U445.4 文献标识码：A1. 工程概况葑溪大桥作为无锡市新建惠澄路的重要节点工程，位于无锡市惠山区煤石大桥附近，大桥连续跨越了京杭大运河、京沪铁路以及新长铁路连接线。大桥联系了无锡主城区与惠山新城，对于区域交通起到了非常重要的作用。主桥的设计根据现有的环境采用了高低塔预应力混凝土斜拉桥1，桥面宽40.5m，主梁两侧带有5.7m宽翼缘板。高低塔分立运河两岸，低塔高31.8m，高塔高41.1m。取高低塔母子寓意，结构新颖。该桥结构体系为：6号墩采用塔、梁、墩固结，5号墩采用塔、梁固结，塔、墩分离结构形式。主梁为顶宽40.5m、梁高2.8m的箱梁，主跨采用双箱单室双主梁形式，边跨采用单箱四室结构。斜拉索采用标准强度为1670MPa的热挤PE7系列平行镀锌钢丝成品索，双索面布置，高塔设12对，低塔设8对，塔上拉索间距2.3m，梁上索距主跨6.0m，边跨4.5m。考虑到南岸地质条件较好、南岸中跨不影响通航、挂篮加工时间长以及工期紧张等因素，南岸1#8#及北岸1#块采用支架现浇施工；由于北岸中跨跨运河通航施工，安全风险较大，北岸中跨2#12#块采用牵索挂篮悬浇施工，合龙段采用吊模法施工。主桥施工总体布置示意图见图1。图1 总体施工布置示意图2. 单悬臂节段循环施工技术针对无锡葑溪大桥的地理环境和结构特点，研究宽翼缘预应力混凝土斜拉桥单悬臂浇筑施工技术。通过牵索挂篮同步施工(n+1)#块箱室部分和n#块翼缘板，解决此类桥梁宽翼缘板后浇施工困难及施工周期长的问题2。2.1 施工步骤 主梁单悬臂节段循环施工步骤：挂篮走行、定位挂索、挂篮立模标高设定、挂篮锁定索导管、底板钢筋和预应力筋安装横梁、肋板钢筋和预应力筋安装第一次索力张拉芯模吊装、顶板钢筋和预应力筋安装n#块翼缘板和(n+1)#块箱室混凝土浇筑第二次索力张拉浇筑剩余混凝土混凝土养护三向预应力张拉体系转换挂篮下降、前移。2.2 施工要点(1) 挂篮走行牵索挂篮走行系统主要包括梁面走行系统和尾端导向系统，分别见图2和图3。梁面走行系统包括顶推千斤顶(YC30A)、滑道、垫梁和挡块等，尾端导向系统为在纵梁尾端设置的反力轮。图2 梁面走行系统图3 梁底反力轮在主梁顶面铺设垫层找平，安装滑道及其挡块、锚固装置。滑道纵、横向偏差控制在5mm以内，滑道槽内清理干净后，涂上一薄层黄油作润滑剂以减少挂篮走行时的摩阻力。挂篮两侧C型挂钩后侧各安装1台100cm行程的千斤顶(YC30A)，千斤顶前端顶在挡块上，后端顶在滑道的反力挡块上，顶推挂篮走行。反力轮贴于梁底混凝土表面，随挂篮前移。反力轮起到导向和平衡力矩作用，并协调挂篮走行稳定性。(2) 挂篮提升、就位挂篮走行到位后，将后反力轮翻转与挂篮平面水平，以免影响挂篮提升。中、后横梁位置上分别布置8个吊点。挂篮提升就位利用提升吊挂系统，其由反力分配梁、千斤顶和吊杆组成。挂篮提升就位见图4。图4 挂篮提升就位(3) 挂篮立模标高设定及锁定在挂篮立模标高设定时应采取底模预设下拱的措施来消除挂篮自身变形的影响。挂篮提升就位后，通过中、后横梁的吊挂系统、后横梁上的竖向微调千斤顶以及拉索来调整立模标高。标高设定完毕后，在挂篮吊挂系统处用千斤顶将挂篮与主梁之间顶紧，然后进行抄垫，最后利用中、后吊杆与主梁锁定。挂篮中、后横梁上固定连接有方形的抗剪柱，抗剪柱伸入到斜腹板与底板交界处开设的定位孔内。定位孔四周预埋钢板成盒状，将抗剪柱四周与梁体预埋钢盒之间用钢楔块抄死，钢楔块应面接触抄垫，使挂篮与梁体连成一体。(4) 索导管定位和挂索将全站仪架在已浇筑梁前端桥轴线点上，将索道管中心坐标换算至索管顶口或底口坐标进行放样，先在劲性骨架上按索导管与箱梁前端底板的相对高差关系在劲性骨架上放样出高程3。同时在劲性骨架的两侧水平各焊接一根角铁，将X方向线做在焊好的水平角铁上，同时纪录Y坐标以备调整索道管时控制索道管的横桥向位置。将两侧水平角铁上的两点用弦线重新蹦紧、或用长角铁将同水平的两点建立连接就可进行索道管调整。利用汽车吊和塔吊采用软牵引的方式挂索。挂索时，先安装索塔端再安装挂篮端。对于斜拉索，由于拉索角度变化会使得牵引接长杆与斜拉索不共线，从而引起局部额外弯曲应力，并在螺帽处受拉侧引起微裂纹，微裂纹发展后即造成牵引杆断裂4。因此，拉索接长杆与张拉杆采用铰接的方式。(5) 斜拉索安装、张拉和调索牵索挂篮锁定完毕后即可进行牵索安装。利用塔吊和汽车吊安装完索塔端锚头，再安装梁端弧形首处锚头。弧形首处先连接接长杆与锚头内撑套，调整好锚杯位置，保证锚杯螺母与锚垫板间4cm左右空隙。本牵索挂篮牵索张拉通过与张拉千斤顶撑脚相连的接长杆将牵索张拉力传至纵梁上。该装置中锚座、球座、反力梁垫块均设有纵横向微调装置，以便斜拉索和各传力系统精确定位。调整索力包括两次，第一次张拉索力在砼浇筑前施加，第二次索力在砼浇筑至50%时进行调整。通过调索来精调挂篮施工过程中的标高情况，调索前后要观测挂篮标高的变化，以便及时调整索力。(6) 混凝土施工混凝土浇筑应遵守“从低到高、两端向中、对称浇筑”的顺序，按照(第一次)底板腹板(第二次)顶板翼缘；浇筑顶板及翼缘板混凝土时，从两侧向中央推进，以防发生裂纹。砼采用商品砼，砼搅拌运输车运至现场，泵车泵送入模，水平分层浇筑，插入式振动器捣固密实，顶板砼浇筑完成后，用平板振动器振动一次，人工收面并拉毛。悬浇段采用蒸汽养护和加热养护的混合养护方法，来减小混凝土的等强时间，从而缩短循环施工工期。(7) 体系转换主梁悬臂施工时，斜拉索通过张拉杆与张拉千斤顶相联，千斤顶再与挂篮的弧形首相联，此时斜拉索作为挂篮的前支点受力。施工完毕后，拉索已张拉至100%设计索力值，须将斜拉索转移至主梁上，挂篮才能前移。预应力张拉完毕后，即可进行体系转换。转换程序：先旋紧梁端锚杯螺母，保证其与锚垫板紧贴，拆掉撑脚和反力分配梁上的反拉杆，将撑脚和油压千斤顶推向锚块承压板并定位固定，由千斤顶张拉拉索并旋紧锚固螺母于锚板上，而后拆除牵索张拉设施，解除了挂篮与斜拉索的约束，此时牵索荷载全部转换至主梁承受，完成体系转换。3. 合龙段施工技术根据结构特点、施工方式，并从结构安全、加快施工进度等方面考虑，合龙段采用吊模的施工方式。合龙段合龙段长2.0m，合龙段处箱梁中心高2.8m，顶板、底板厚度均为0.28m，直腹板厚0.4m，斜腹板厚0.35m，合龙段混凝土总方量45m3，其中主梁39.2m3，翼缘板5.8m3。3.1 施工步骤 合龙段主要施工步骤：移除挂篮并解除5#墩临时约束安装合龙段吊架和模板合龙段两侧水箱配重劲性骨架锁定绑扎钢筋、安装预应力筋MT1、MB3张拉至500kN浇筑混凝土，水箱配重同步放水混凝土养护张拉合龙段预应力，并同步拆除劲性骨架。3.2 合龙前后体系转换合龙段施工前，解除5#墩临时固结，5#墩联结方式由塔、梁、墩固结转变成塔、梁固结方式，此时两边跨已施工完毕，合龙段两侧为单悬臂状态。合龙段施工完毕后，主梁由悬臂转变成连续体系。3.3 合龙质量控制通过合龙时间选择、刚性连接控制、水箱配重和混凝土早强及养护等措施对合龙段施工质量进行控制。(1) 合龙段时间选择为了使混凝土在初凝过程中处于升温的受压状态，不出现拉应力，合龙段混凝土浇筑选择在一天中的最低温度时间进行。根据无锡地区日温度变化规律，合龙段混凝土浇筑选择在晨1:005:00时间内完成。(2) 刚性连接控制合龙段施工时，为了使两侧梁体尽可能变形协调，以保证混凝土接合顺畅、稳定，在合龙段两边梁段设置了纵向刚性支撑及钢板预埋件，起刚性连接作用。(3) 水箱配重合龙段在施工时的标高控制采用水箱配重的方法，即计算出合龙段混凝土的质量在两边梁段上的分配，根据分配的质量计算出两边梁段的挠度，按照挠度等效原则在合龙段两边梁上对称设置水箱并确定加水量。(4) 混凝土早强及养护 在合龙段混凝土浇筑后，为尽量避免已完成结构混凝土的收缩和徐变、结构体系变化及其他施工荷载影响，其混凝土应快速达到设计强度，以便及早张拉预应力。因此，在混凝土中适量掺加了微膨胀剂和早强剂。为了避免日照引起温升加剧，造成合龙段混凝土产生收缩裂纹，在混凝土表面覆盖土工布，并以长流水养护，使合龙段混凝土保湿适温、水湿状态。4. 结语通过牵索挂篮同步施工(n+1)#块箱室部分和n#块翼缘板，解决宽翼缘板后浇施工困难及施工周期长的问题，并总结了单悬臂节段循环施工技术和合龙段施工技术等一套关键施工技术，得到如下结论：(1) 无锡葑溪大桥采用牵索挂篮同时浇筑(n+1)#箱室和n#翼缘板，解决了该桥宽翼缘板后浇施工困难的问题。每个循环节段同时施工待浇段箱梁和已浇段箱梁两侧的宽翼缘，这样比翼缘板后浇缩短了2-3天的时间，悬浇段施工周期可达8天/节段，提高了施工速度，缩短了悬浇段施工周期。(2) 通过对牵索挂篮单悬臂浇筑施工技术的研究以及在无锡葑溪大桥的成功应用，验证了该套施工技术的科学性及实用性，为宽翼缘预应力混凝土斜拉桥悬臂施工提供了可行的解决方案，对同类桥梁施工具有参考价值。参考文献：1 陈明宪. 斜拉桥建造技术M. 北京：人民交通出版社,2003.2 黄新. 宽翼缘预应力混凝土斜拉桥牵索挂篮设计与应用J.安徽建筑,2010,17(3).3 张海歧.斜拉桥索道管多点空间定位技术研究探讨J.湖南交通科技,2006,32(4):82-84.4 李宗长等.牵索式挂篮设计及施工若干问题的探讨J.交通科技,2005,5:53-55. 作者简介：孙小猛（1980年11月），男，安徽亳州人，毕业于大连理工大学，博士，工程师。联系电话：[phone] 联系地址：江苏省苏州市相城区蠡塘河路9号中铁四局，邮编：215131。电子邮箱：sxm_98