武汉二七长江大桥边跨混凝土主梁施工关键技术.pdf

武汉二七 长江大桥 边跨混凝土主梁施工关键技术 黄显 宇 文 章编 号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 1 ) 0 3 -0 0 0 1 0 4 武汉二七长江大桥 边跨 混凝 土主梁施工关键技术 黄 显 ( 中铁 大桥局 武 汉二 七长 江大桥 正桥 工 程 宇 标项 目经理部， 湖北 武汉 4 3 0 0 0 0 ) 摘 要 ：武 汉二 七长 江 大桥 主桥 为 ( 9 O + 1 6 0 +2 6 1 6 + 1 6 0 +9 0 )m 三塔 双 索 面混 合 梁斜 拉 桥 ， 其边跨 9 0 m 主梁采用混凝土边主梁断面。混凝土主 梁在 临时墩、 贝雷梁支架上分 3段现浇施 工 。为保证 施 工安 全 ， 现 浇支 架上部 采取 贝雷梁桁 架 结 构 ， 设 置 8个 临 时墩 ， 同 时对 支 架进 行 全过 程的监控 。施工中采用专用支架确保 了主粱索道管精确定位 ； 利 用千斤顶对钢 一混凝 土结合段钢 梁精确定位， 并采取防裂措施保证 了混凝土浇筑质量。 关键 词 ：武 汉二 七 长江 大桥 ； 斜 拉桥 ； 混合 梁 ； 钢 一混 凝 土结合段 ； 桥 梁施 工 中 图分类 号 ： U4 4 8 2 7 ； U4 4 5 4 文献 标 志码 ： A Ke y Te c h ni qu e s f o r Co ns t r u c t i o n o f Co n c r e t e M a i n Gi r d e r f o r S i d e S p a n s o f Er q i C h a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e i n Wu h a n H UANG Xi an y u ( S e c t i o n o f Co n t r a c t I I I ，C o n s t r u c t i o n Pr o j e c t I I o f Ma i n B r i d g e o f W u h a n Er q i Ch a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e ，Ch i n a Ra i l wa y Ma j o r Br i d g e En g i n e e r i n g Gr o u p Co ，L t d ，Wu h a n 4 3 0 0 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e ma i n b r i d g e o f Er q i Ch a n g j i a n g Ri v e r Br i d g e i n Wu h a n i s a h y b r i d g i r d e r c a b l e - s t a y e d b r i d g e wi t h t h r e e p y l o n s 。d o u b l e c a b l e p l a n e s a n d wi t h s p a n a r r a n g e me n t( 9 0 + 1 6 0 + 2 6 1 6 + 1 6 0 + 9 0 )mTh e 9 0 一 m ma i n g i r d e r f o r t h e s i d e s p a n s o f t h e b r i d g e i s d e s i g n e d a s a c r o s s s e c t i o n o f e dg e gi r d e r s a nd t he c o nc r e t e o f t h e gi r d e r i s c a s t i n s i t u i n t hr e e s e g m e nt s on t he t e rn po r a r y pi e r s a nd ba i l e y t r us s s c a f f ol d i ng To e n s u r e t he s a f e t y i n t he c o ns t r uc t i o n， t h e b a i l e y t r us s s t r uc t ur e wa s u s e d a s t he s u pe r s t r uc t ur e of t he s c a f f ol d i ng，8 t e mpo r a r y pi e r s we r e a r r a ng e d a nd t h e s c a f f ol d i ng wa s mo ni t or e d i n t he who l e pr o c e s s The s p e c i a l s u pp or t s we r e a l s o u s e d t o e n s u r e a c c u r a t e p o s i t i o n i n g o f t h e c a b l e d u c t s i n t h e g i r d e r Th e s t e e l g i r d e r o f t h e s t e e l a n d c o n c r e t e j o i n t s e c t i o n wa s a c c u r a t e l y p o s i t i o n e d b y j a c k s a n d t h e a n t i c r a c k i n g me a s u r e s we r e a c c o r d i n g l y t a k e n t o e n s u r e t h e q u a l i t y o f t h e c o n c r e t e c a s t i n g K e y w o r d s ：E r q i C h a n g j i a n g R i v e r B r i d g e i n Wu h a n ；c a b l e s t a y e d b r i d g e ；h y b r i d g i r d e r ； s t e e l a n d c o n c r e t e j o i n t s e c t i o n；b r i d g e c o n s t r u c t i o n 1工程概 况 武汉二七长江大桥主桥为三塔双索面混合梁斜 拉桥 ， 跨 径布 置为 ( 9 0 十 1 6 0 +2 6 1 6 十1 6 0 +9 0 ) m l 1 ，其 中( 1 6 0 +2 6 1 6 +1 6 0 )m 为钢 一混凝 土 结合梁 ， 边跨 9 0 m为混凝土梁 ， 靠钢一混凝土结合 梁端边跨 内 4 5 m长为钢梁与混凝 土梁的结合段 ， 武汉二七长江大桥立面示 意见图 1 。该桥 6 7号 墩间混凝土主梁跨越 武昌防洪大堤 ， 梁底距离地 面 高约 2 1 m。边跨主梁采用混凝土边主梁结构， 顶 口 宽 3 2 3 m、 底 口宽 3 2 7 m， 梁高 3 5 m， 见 图 2 。纵 向沿桥轴线 两侧 1 6 1 5 m各有宽 4 0 m、 高 3 1 7 7 m的主梁腹板 ； 顺桥 向每隔 4 0 m设 1道宽 0 3 5 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 1 0 6 作者简 介：黄显宇( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 高级工程师 ， 1 9 9 3年毕业于湖南 大学公路 与城 市道路工程专业 ， 工学学士 ( d q j h x y 1 2 6 c o rn) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 桥梁建设 2 0 1 1 年第 3期 I T I 、 高 2 8 m 隔板横梁 ， 在 7号墩顶处横梁加宽为 1 5 m， 6号墩顶处横梁加宽为 2 0 I T I 。梁体腹板及 隔板横梁内均布置预应力 。混凝土主梁设有 2 的 双 向横坡 ； 在混凝土主梁上布置 1 1 对斜拉索 。主梁 采 用 C 6 0混凝 土 ， 方 量 为 3 6 8 8 m。 ， 重约 9 5 8 8 t 。 61 6 6 1 6 1 6 0 9 0 1 I ll l 塑 最 通 航 水 位 最 高 通 航 水 位 设 计 水 位 钢 桑 磊 图 1 武汉二七长江大桥立面示意 F i g 1 E l e v a t i o n o f E r q i Ch a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e 立面 9 41 0 武昌防洪大堤单位 ：m 1 94 00 6 5 0 45 0 l I 曷 I 豇 I 国匡 工工 l 卜支座中心线 卜桥墩中心线 平面 l 9X4 00 6 5 0 4 5 0 图 2 边 跨 混 凝 土主 梁 结 构 Fi g 2 Co nc r e t e M a i n Gi r de r S t u c t u r e f o r Si de Sp a ns 2 混凝 土主 梁结构 的 受力特 性和 施工 难点 2 1 混凝土主梁结构的受力特性 混合梁斜拉桥体系施工技术 日益成熟 ， 并且在 大跨径斜拉桥领域应用越来越广泛 。其主梁结构 的受 力特性 ： ( 1 )主跨 的 跨 越 能 力 比一 般 的斜 拉 桥 大 ， 而边 跨与主跨的比例一般 比传统的斜拉桥小 。 ( 2 )边跨预应力混凝土主梁不但能平衡主跨的 钢 主 梁重量 ， 确保 边跨 各支 点 均不 出现拉 力 ， 而且 由 于后锚拉索分布较密， 从总体上提高 了整座桥 的刚 度 。当主跨布置活载时 ， 主跨的梁体变形和桥塔变 位均有减小 的趋势 ， 实 际上边跨结构起到 了很好的 锚 固作用 ， 这也是纵向组合斜拉桥的基本构思之一 。 ( 3 )由于边跨 设有较多的刚性支承点 ， 因此当 边跨布置活载时， 对主跨影 响较小。主跨的弯矩变 幅和斜拉索索力变幅明显减小 ， 因而也减小了主梁 和斜拉索的疲劳影响。 ( 4 )主梁高度受跨径增大的影响较小 ， 采用扁 平流线型箱梁 ， 不论是抗风性能 ， 还是建筑外观_ 4 ， 均得 到 了较大 的改 善 。 2 2 混凝土主梁的施工难点 ( 1 )混凝 土 主梁跨度 大 、 恒载 重 ， 现 浇支 架 的设 计 与施工 复杂 。 ( 2 )预应力混凝土梁与钢梁之间的连接是混合 梁斜拉 桥最 重要 的 构造 之 一 ， 应 保 证 钢 一混 凝 土 结 合段钢梁定位精度和混凝土施工质量， 防止混凝土 产生 裂纹 。 ( 3 )确保混 凝 土主梁 索道 管精 确定位 。 3混凝 土主梁 施工 顺序 混凝 土 主梁 的施 工要 综 合 考虑 施 工 时 间 、 对 大 堤的安全影响、 现浇支架结构安全、 混凝土主梁的结 构安全、 钢一混凝土结合段施工及钢梁架梁 吊机安 装等 工序 。 因一 次 性 浇 筑 主梁 存 在 混凝 土 方 量 大 、 施工作业面长 、 混凝土分层厚度难以控制 、 容易出现 冷缝等问题 ， 混凝土 主梁 分 3段浇筑 ， 分 段长度为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 武汉 二七 长江大桥边跨混凝土 主梁施 工关 键技术 黄显宇 3 3 3 m+2 4 5 m+3 7 m。根据 钢梁 架设 方 案 ， 武 昌侧 钢梁按 6号墩至 5号墩 向跨 中方 向架设 ， 为满足工 期 要求 ， 先 施工 6号 墩 侧 3 3 m 梁 段 ( 包 括钢 一混 凝 土结合段) ， 即临时墩 L Z 1 L Z 4 范 围内主梁及结合 段钢梁 ( 图 3 ) ， 钢梁调位固定后浇筑 3 3 m段 主梁混 凝 土 。在 3 3 m 段 主梁 混凝 土 强度 达 到 1 0 0 后 ， 在 此 段 主梁 上拼装 架 梁 吊机 ， 架梁 吊机 拼装 、 试 吊完 成 即按照架梁顺序进行 6号墩至 5号墩钢梁架设。在 拼装架梁 吊机的同时施工 7号墩侧 3 7 1 T I 段和 中间 2 4 5 1 T I 段混 凝 土 主梁 。 单位；c m 图 3现浇支 架立面布置示意 Fi g 3 El e v a t i on o f Ca s t - i n - Si t u S c a f f ol d i ng La y o ut 4 混 凝土 主梁 施 工关键 技 术 4 1 混凝 土主 梁现 浇支 架设 计 与施 工监控 4 1 1 支架设计 根 据混 凝 土 主 梁 特 点 ， 采 用 临 时 墩 、 贝 雷 梁 支 架 5 现浇施工。现 浇支架上部 采取贝 雷梁桁架结 构 ， 支架总长 9 4 5 m， 跨度布置为( 4 5 +4 5 +1 3 5 +1 2 +1 2 +1 5 +1 5 +1 3 5 + 4 5 )m， 现 浇 支 架共 布 置 8个 临 时墩 ( L Z 1 L Z 8 ) ， 每 个 临时墩 由 5组 直径 1 5 m 的钻孔桩和直径 1 2 IT I 的钢管立柱组成 。 混凝土主梁现浇支架在斜拉索挂设张拉完成方 可拆除 ， 现浇支架使用时间长( 跨越 2个洪水期) ， 且 支架横跨武青大堤 ， 支架基础位于大堤及大堤两侧 ， 对 大堤 安全 造成 一 定 影 响 。基 于上 述 原 因 ， 主梁 现 浇支 架基 础设 计 采用 1 5 m 钻 孔桩 6 。 主梁结构 自重大 ， 在保证其使用功能的前提下 ， 考虑现场施工快速便捷、 大堤安全 、 防汛设施及通道 保护等因素 ， 根据支架受力要求 ， 考虑到支架 的压缩 量及桩基 的下沉量 ， 对支架临时墩跨度进行 了合理 设置 ； 并根据支架受力和线形对支架墩墩顶标高进 行了预抬高 ； 另外设计时提高了支架 的刚度( 支架钢 管计算刚度为设计刚度 的 0 6 倍) 。 4 1 2 支架 施工 监控 为保证 支架在混凝土 主梁施工前后 的结 构安 全 ， 利用 Z X 一 1 6振弦频率仪 和 B YL型表 面应力计 对支架结构进行了施工前 、 施工中、 施工后应力及变 形 检测 ， 检 测结果 见 表 1 。 表 1 现浇支架立柱检测结果 ( 中立柱 ) Ta b 1 Te s t i n g Re s ul t s o f Po s t o f Ca s t - i n - S i t u S c a f f o l d i n g( M i d d l e S u p p o r t ) 注 ： 支 架立 柱 平 面偏 位 规 范 限制 为 1 0 mr t l ； 支 架 立 柱 沉 降 计 算 值 为 1 0 mm； 支架立 柱应力计算值为 8 1 9 8 MP a 。 由表 1可知 ， 支架立柱在混凝土浇筑过程 中平 面偏位满足规范规定 ； 支架立柱沉 降及应力变化均 与计算值基本吻合 ， 横向预应力张拉完成 ， 支架受力 重新 分 布 ， 中支点 钢管 受力 减小 。 4 2 混 凝 土主梁 索 道管定 位 ( 1 )在 钢筋 安装 前首 先检 查 索道 管 位置 处 主梁 底模铺设是否符合设计要求 ， 检查无误后在齿块位 置的底模上放出齿块模板 4个角点 ， 并用相应边长 及对角线与锚 固点关 系参数进行校核， 完全符合设 计图纸后， 在底模上开孔。 ( 2 )按照设计要求安装索道管齿块模板 ， 安装 时用 全 站仪 复测 锚 固 点位 置 ， 复测 无 误 后 固 定齿 块 模板 。 ( 3 )安装索道管定位架 ， 定位架是 由型钢焊接 而成 的桁架结构。 ( 4 )在齿块模板锚 固面上 画出锚垫板外边线 ， 将索道管放入定位架 内， 锚垫板外表面与齿块模板 锚固面重合无夹角， 根据锚 固点坐标用型钢将索道 管与定位架临时支撑定位。 ( 5 )在定位架上安装 3个 1 t 导链 ， 可调节索道 管顶 口 3个方向的位置 ， 待索道管顶部测量准确后， 再将索道管与定位架焊接固定。 4 3 钢一混凝土结合段施工 4 3 1 钢 一混凝土结合段钢梁架设 ( 1 )精确定位 。精确调位系统主要 由临时调节 支 座及 千斤 顶 组成 。临时调 节支座 布置 在 钢梁支 架 桩顶及 6号墩墩顶 ( 对应结合段钢梁 4个角点) ， 由 2 块楔形钢箱和 2组精轧螺纹钢筋组成 。在临时调 节支座 处顺 、 横 桥 向每边设 置 2台 1 5 t手摇千斤 顶 ， 实现钢梁平面位置调节。高程 ( 竖向) 调整采用 3 0 t 手摇千斤顶 ， 布置在钢梁支架桩顶及 6号墩墩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 桥梁建设 2 0 1 1 年第 3期 顶 ， 对应 于钢 梁外 侧 4 个 角 点 。 ( 2 )调位、 定位 。结合段钢梁作为整个钢梁架 设的基准梁段 ， 其定位精度至关重要。结合段钢梁 的精确调位按照先调整平面位置再调整标高的原则 进行 。平面位置的调整通过每边 2台 1 5 t 千斤顶 来 回顶推 钢梁进 行 ， 调 整 好 后 即进 行 平 面 4个 方 向 限位 。根据测量结果 ， 分别起顶钢梁 4个角点处的 3 0 t 千斤顶 ， 反复调整楔块高度直至将梁段调整到 设计高程 。调整后 ， 当所有 的检测项 目均符合设计 及 监 控要 求后 ， 将结 合段 钢梁 固定 在临 时支 座上 。 4 3 2 钢一混凝土结合段混凝土浇筑 钢 一混凝土结合段混凝土浇筑空 间狭小， 给浇 筑带来 很 大 困难 。为保证 浇筑 质量 ， 采取 以下措施 ： ( 1 )严格 按 照浇 筑步 骤浇 筑 ， 控制 分层 布料 厚 度 。 ( 2 )钢一混凝土结合段 ( 3 m 长) 钢梁腹板、 钢 梁加劲板与主梁外模形成封 闭洞式结构， 振捣时工 人 从洞 口进 去振 捣 ， 混凝 土亦从 洞 口灌注 ， 通 过振捣 流人洞 中。 4 3 3 钢一混凝土结合段混凝土施工中的防裂措施 ( 1 )禁止踩踏已绑扎 的上层钢筋 ， 避免因承受 负弯矩 的受力钢筋保护层加厚 ， 导致箱梁 的有效高 度 减小 ， 从 而形 成与受 力钢 筋垂 直 的裂纹 。 ( 2 )加强混凝土振捣 ， 杜绝蜂窝、 麻 面、 空洞导 致 钢筋 锈蚀 或其 他荷 载引起 的裂 纹 。 ( 3 )严格控制混凝 土的浇注速度和流动性 ， 防 止 因混 凝土 浇注 过快 而 流 动 性 较低 ( 在 凝 结前 因混 凝 土沉 实不 足 ， 凝 结 后 沉 实 过 大) ， 在 浇 注 数小 时后 发 生塑 性收缩 裂 纹 。 ( 4 )严格控制混凝 土搅拌 时间， 避 免因运输 时 间过长 、 水分蒸发过多 ， 引起混凝土坍落度损失 ， 从 而 出现 不规则 收 缩裂纹 。 ( 5 )加 强混 凝土 养护 ， 特别 是 初期 养 护 ， 避免 因 急剧干燥 ， 使混凝土与大气接触 的表面上出现不规 则 的收 缩裂 纹 。 ( 6 )严 格按 照试 验室 出具 的科 研 成果 进 行混 凝 土拌和 。禁止为保证混凝土泵送的流动性 ， 增加水 和水泥用量 ， 或因其他原 因加大水胶比， 导致混凝土 凝结硬化时收缩量增加 ， 出现不规则裂纹。 ( 7 )在主梁分段交界处 ， 先对混凝 土接触面进 行凿毛 、 清洗 ， 避免因新 旧混凝土之间粘结力小 ， 或 后浇混凝土养护不到位 ， 使混凝土产生收缩裂纹 。 ( 8 )浇筑前加强对模板拉杆 的检查 ， 防止在浇 注时， 因侧向压力 的作用使模板变形 ， 产生与模板变 形方 向一致 的水平 裂纹 。 ( 9 )严禁过早拆模 ， 防止 因混凝土强度不足 ， 使 结构在 自重或施工荷载作用下产生裂纹。 5 结 语 混合梁斜拉桥在我国应用越来越广泛， 其优 良 性能和技术经济指标使其有着更广泛的应用前景。 武汉二七长江大桥武昌侧边跨混凝土主梁于 2 0 1 0年 3月开始施工支架基础 ， 8月浇筑第 1 段 ， 1 2月施工 全部 完成 。施 工前对 混凝 土 主梁施 工难点 进行 分析 研究并制订了详细 的施工工艺 ， 现场施工时严格按 照工艺执行 ， 钢一混凝土结合段钢梁定位精度、 索道 管定位精度均满足规范要求， 混凝土施工质量优 良。 参考文献( R e f e r e n c e s ) ： 1 高培成 ， 余巧宁武汉二七 长江大桥 中主塔墩基础围堰施工技 术 J 桥梁建设 ， 2 0 1 0 ， ( 2 ) ： 1 4 ( GA0 Pe i c he n g，SHE Qi a o n i n g Co n s t r uc t i o n Te c hn i q u e s o f Co f f e r d a m f o r I n t e r me d i a t e Py l o n P i e r F o u n da t i o n o f W u ha n E r q i C h a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e J B r i d g e C o n s t r u c t io n ，2 0 1 0 ， ( 2 )：l 一 4 i n Ch i n e s e ) 2 高培成武汉二七长江大桥 5号主塔墩基础施工 J 桥梁建 设 ， 2 0 0 9 ， ( 6 ) ： 1 5 ( GAO Pe i c h e n g Co n s t r uc t i o n of Fo u n d a t i o n o f Py l o n Pi e r No 5 o f E r q i C h a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e i n Wu h a n J B r i d g e Co ns t r u c t i o n，2 0 0 9，( 6 )：1 5 i n Ch i n e s e ) 3 徐 国平 ， 刘高 ， 吴文明， 等钢 一混凝土结合部 在桥梁结构 中 应用新进展 J 公路， 2 0 1 0 ， ( 2 ) ： l 8 2 3 ( XU Gu o p i n g，LI U Ga o ，W U W e n m i n g， a 1 Ne w De v e l o p me n t o f Ap p l i c a t i o n o f St e e l a n d Co n c r e t e J o i n t S e c t i o n s t o B r i d g e S t r u c t u r e E J Hi g h w a y ，2 0 1 0 ，( 2 ) ：1 8 2 3 i n Ch i n e s e ) 4 龙 涛 ， 胡佳安简约 的完美 武汉二七长江大桥桥塔造型 设计 J 桥梁建设 ， 2 0 0 9 ， ( 1 ) ： 4 8 5 l _ ( LONG Ta o，HU J i a a n Si mp l i c i t y Pe r f e c t i o n：Co n f igu r i n g D e s i g n o f P y l o n s o f Er q i C h a n g j i a n g R i v e r B r i d g e i n W u h a n J B r i d g e C o n s t r u c t i o n， 2 0 0 9 ，( 1 ) ： 4 8 5 1 i n C h i n e s e ) 5 3 汪芳进武汉二 七长江 大桥 实施性施组 z 武汉 ： 中铁 大桥 局施工设计事业部， 2 0 0 9 ( W AN G F a n g - j i n I mp l e me n t a l C o n s t r u c t i o n Or g a n i z a t i o n f o r E r q i Ch a n g j i a n g Riv e r B r id g e i n Wu h a n Z Wu h a n ：D i v i s i o n o f C o n s t r u c t io n D e s i g n Un d e r t a k i n g s ，C h in a Ra il w a y Ma j o r Br i d g e En gine e r i n g Gr o u p Co ，Lt d ，2 0 0 9 i n Ch i n e s e ) 6 杨文渊 ， 徐彝桥梁施工工程师手册 M 北京 ： 人 民交通 出 版社 ， 1 9 9 5 ( YANG W e n y u a n，XU Be n Br i d g e Co n s t r u c t i o n En g i n e e r s Ha n d b o o k M B e i j i n g：C h i n a C o mmu n i c a t io n P r e s s ，1 9 9 5 _ n Ch i ne s e ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m