公路桥梁预应力“V”形墩施工技术.doc

公路桥梁
预应力“V”形墩施工技术

1．公路桥梁预应力“V”形墩施工技术综述
铁四局二处桥梁工程段――――――――
2．“V”形墩壁的施工
铁四局二处桥梁工程段――――――――
3.“V”构合拢施工
铁四局二处桥梁工程段――――――――
4. “V”形墩施工模拟计算
铁四局二处桥梁工程段――――――――

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南京集庆门大桥
施工技术鉴定资料之一

公路桥梁
预应力“V”形墩施工技术综述

铁道部第四工程局第二工程处

一、工程概述
南京集庆门大桥横跨外秦淮河，东接风台路，西连长虹路，桥长114M，桥宽40M，设计为三跨连续钢构，桥跨布置为32＋50＋32，钻孔灌注桩基础，桩长51.2M，桩尖入岩8.0M,，墩梁固结，梁体为单箱双室变高度双向预应力梁，双桥并列，各自成桥。
全桥设计为两墩两台，两主墩为“V”形预应力墩身，与墩座连为一体，墩座高2.3m,墩壁倾斜度40°，墩壁斜长为6.0 m，厚度为1.0 m，属于板式结构，墩壁中布有角钢劲性骨架，设置32根φ32预应力粗钢筋，其下端锚固于墩座内，上端锚固于箱梁底板上，与箱梁底板纵向预应力构成稳固的倒三角形结构。

“V”形墩身结构外形美观，结构简洁轻巧，在风景区有着广泛的应用。另外，由于“V”形墩结构抵抗风力及曲线离心力性能较好，因此在曲线桥梁中也得到广泛的应用。但“V”形墩身结构新颖，兼有刚架和梁的性质，其施工难度较大，工序复杂，工艺要求高，在本桥“V”形墩结构施工中，主要存在两大技术难点：第一、“V”形墩墩壁属于斜向悬臂结构，其空间定位精度要求较高，且其本身不能克服自重，必须利用有限的空间，合理解决“V”形墩墩臂的支撑问题，以确保“V”形墩墩身的形成；第二、箱梁0#、1#段施工的过程是倒三角形结构形成的过程，此时“V”形墩受竖向力性能较差，在由“V”形转变成“▽”过程中，如何保证“V”形墩墩壁根部砼不被拉裂，控制其根部砼的拉应力，是“V”构施工的关键技术，也是本课题着重阐述的问题。
二、施工方法
预应力“V”形墩桥属刚架桥系统，其施工方法与斜腿刚构类似，由两个斜腿和其顶部的主梁组成倒三角形结构，“V”腿本身为劲性预应力砼结构，但在未形成三角形结构时，其本身竖向承载力极小，其施工方法无固定模式可循，国内外几座“V”形墩桥梁（以下简称为“V”形墩）施工方法见下表：
桥 名
跨 度
连接方式
施 工 方 法
上端
下端
桂林漓江雉山大桥
67.5+95+67.5
固结
固结
劲性骨架、平衡架、满布支架
南盘江特大桥
54+2×90+54
固结
绞结
斜拉型钢鹰架平台、脚手架
泰国SNHORN桥
66+92+66
固结
固结
固定伸臂鹰架、纵移脚手架
宝鸡金陵河桥
21.5+2×30+21.5
固结
固结
预制、无支架拼装

该桥“V”形墩壁高度不高，但宽度相对较大，壁厚较小，属薄板结构，根据此特点，本桥将V形墩壁支架与箱梁0#、1#段支架合二为一，采用与上表不同的另一种施工方法：低高度平衡支架，结合扇形鹰架悬臂的施工方法，并将分为V构施工及箱梁悬灌两个施工阶段。
1、V构施工
“V”形墩结构是全桥施工的难点亦是重点，它由2个斜腿和其顶部的主梁组成倒三角形结构（图一），V腿本身为劲性预应力砼结构，其施工方法与结构特点密切相关，根据其结构特点，将V形墩结构分为墩座、V腿和两斜腿间的主梁三部分，其施工顺序如下：

（1）、在承台上安装劲性钢骨架，绑扎墩座钢筋及墩壁底部钢筋，预埋墩壁斜向预应力筋，安装墩座模板，灌注墩座砼，对称灌注墩壁底部砼。（见下图）
（2）、安装墩壁及主梁现浇支架，接长劲性钢骨架，绑扎墩壁钢筋，安装墩壁模板、支架平衡拉杆、临时内撑杆预埋件及临时水平预应力锚板，分段对称灌注墩壁砼，保证两边墩壁的灌注高度及速度一致。（见下图）
（3）、穿墩壁临时水平预应力束，待墩壁砼达到100％设计强度后，安装墩壁临时支撑杆，对张拉临时预应力束，拆除墩壁模型，给现浇支架卸载。（见下图）
（4）、在现浇支架上铺设0#段主梁底板模型，绑扎0#段钢筋，安装侧模板，对称灌注主梁0#段砼。（见下图）
（5）、立主梁1#段模型、绑扎钢筋，待0#段砼达到90％设计强度后，对称灌注两端1#段砼，待1#段砼强度达到设计强度的90％后，张拉主梁纵向、横向预应力及V形墩壁内斜向预应力筋，之后拆除支架及V形墩壁临时预应力拉筋和临时支架，完成V构施工。（见下图）

在上述的施工方法中，未利用V腿中劲性钢骨架作为V形墩壁现浇模板的支承结构，主要是考虑墩壁为薄板结构，劲性钢骨架均为角钢组成，刚度较弱。为保证墩壁大面平整度，将墩壁施工支架与主梁现浇支架合为一体的新工艺，来减少支架拼拆工作量，缩短施工周期。同时对墩壁施加临时水平预应力，使得墩壁通过内撑、外拉形成一个稳固结构，承担自重及墩壁顶面箱梁1#段1/3的重量。支架纵梁穿过墩壁预留方孔，与墩壁互不相连，确保后续荷载仅由支架承受。两斜腿间主梁的施工是在支架上进行，分两次灌注，其大部分重量由支架承受，并传至承台上。
2、主梁悬灌施工
主梁为预应力砼单箱双室斜腹板变高度梁，梁高1.60m～2.20m,底宽10.2m～10.8m，顶宽20.0m，底板厚40～20cm，顶板厚20cm，腹板厚35～40cm。箱梁一个“T”构梁段划分为6段，0#段5.6m,1#段3.2m,2#段3.0m，3#段3.0m，4#～6#段长为4.0m，最大梁段砼重126.5t。
V构形成后，梁顶0#、1#段12m，根据箱梁结构特点及悬灌梁段长度和重量，采用三角形挂篮进行主梁的悬灌施工，挂篮由三个主桁片及平联组成，如下图：
主梁悬灌工艺流程：
挂篮前移就位

钢筋制作
箱梁底、测模中线水平调整

波纹管准备
底、腹板钢筋绑扎

底腹预应力孔道安装

箱梁内模前移就位

内模中县、水平调整

顶板钢筋绑扎

顶板预应力孔道安装

砼灌注

检查并清洗预应力孔道

砼养生等

端头模拆除、接缝凿毛

穿钢绞线束

张拉压浆

主梁悬灌完与边跨现浇段合拢，实现边跨合拢，最后完成中跨合拢。
三、施工结论
1、V形刚构是一种联合系桥，由主梁、斜腿、墩座三者的不同类型和其相互间组合而形成具有特色的桥型，其施工方法与结构本身有着密切的关系，墩身施工的平衡架和墩身的临时水平预应力施工是其施工关键，也是桥施工的控制的重点、难点。
2、V形墩结构与一般的墩身结构不同，V形墩身形成后仍不具备足够的承载能力，为使其具备一定的承载力，给V墩壁施加临时水平预应力，预应力的大小十分关键，必须将各种施工状态模拟准确，通过模拟计算确定，有效地控制V形墩身根部砼拉应力，避免砼出现裂纹。
3、在本桥施工中，成功地运用了低高度平衡架、扇形支架、临时水平预应力施工技术，并将V形墩壁施工支架与箱梁现浇支架合二为一统筹考虑，不失为一个简洁明了的方案。它不仅减少了支架投入，而且减少了一次支架拆除和拼装的工作量，施工周期相对缩短。
4、箱梁1#段施工过程即是主梁与V形墩壁的合拢过程，为防止梁与V形墩之间发生收裂纹，在1#段箱梁砼灌注时除在砼中掺加适量的膨胀剂外，应在一天中最低温度下灌注。
四、结束语
在国内仅有的几座V形墩施工中，均采用V形墩壁内的劲性骨架和平衡架作墩壁砼的承载结构来施工墩壁，然后拆除平衡架，再拼装主梁现浇支架来施工0#、1#段。在南京集庆门大桥的施工中，运用了墩壁支架与箱梁支架合为一体、预加应力的空间刚架模板体系，在我局的桥梁施工中为首例，为我局现浇施工“V”形墩积累了宝贵的技术资料，尤其是“V”形墩临时水平预应力施工技术，填补了我局在“V”形墩身施工技术方面的空白。
因“V”形墩根部砼应力对水平预应力施加反应十分敏感，从我国现有的几座“V”形墩施工来看，有的在其根部不同程度地出现裂纹，在本桥通过电算模拟计算分析，精确确定了水平预应力量值，使墩身根部砼拉应力控制在较小的数值范围，施工中经甲方、设计院、监理几方联合现场检查，“V”墩根部砼未出现任何裂纹，对我们采用的“V”形墩施工方案和临时水平预应力施工控制给予了高度评价，本桥已投入使用，运行良好。

执笔人: 闫子才 黄新
南京集庆门大桥施工技术鉴定资料之二

“V”形墩壁施工

铁二处桥梁工程段
预应力“V”形墩桥实属刚架桥系统，其施工方法与斜腿刚构类似，由两个斜腿和其顶部主梁组成倒三角形结构，V腿本身为劲性预应力砼结构，国内外桥梁施工“V”形墩壁的方法有的采用斜拉型钢鹰架平台及脚手架（如南盘江特大桥）；有的采用劲性骨架和平衡架（如桂林雉山漓江大桥），有的采用固定伸臂鹰架（如泰国SATHORN桥）；有的采用预制及无支架拼装（如宝鸡金陵河桥）。具体采用哪种方法与结构体系有着密切关系。
一、方案选定及优化
1、方案的选定

南京南京集庆门大桥“V”形墩墩壁结构设计有以下特点：（1）、“V”形墩墩壁高度及斜长均不大；（2）、其内设有劲性骨架，由小型角钢组成的空间刚架结构；（3）、“V”形墩壁厚度不大，但横向宽度相对较大，属板式结构，根据上述特点（1）考虑将墩壁一次整体灌注，模板采用大块整体模板，中间设置平衡架，砼对称灌注，确保支架对称变形；根据（2）采用支撑架进行墩壁施工，因为墩壁内劲性骨架较弱，若利用劲性骨架作为墩壁砼的支撑结构，易造成墩身大面积平整度不平，故考虑采用支撑在承台及墩座上的支架施工墩壁如图（二）；根据（3），由于墩壁是板式结构，支架的变形会造成墩壁大面不平，且对其根部砼不利，墩壁支撑架的刚度要大，另墩壁较薄，面荷载相对较小，故支架承载力不控制，而是刚度控制。
同时，为减轻墩壁及箱梁0#、1#段施工受水位影响，减少承台施工时及施工后的临时工程量，故将支架支撑在承台以上的墩座上，将图二的方案改进为图三的方案。

２、方案的优化：
　　考虑到墩壁施工完后，箱梁0#、1#段在支架上现浇，一般情况下，墩壁完成后，需将墩壁支架拆除，安装箱梁0#、1#块现浇支架，这必然会增加支架和工作量，因此在墩壁施工支架基础上，优化设计，将墩壁支架和箱梁现浇支架作为整体统一考虑，加强墩壁模板支架刚度，使之兼作箱梁1#段的承重结构，降低平衡架的高度并加强其刚度，使之兼作箱梁0#段的承重结构，增设支架纵梁，它一方面将平衡架、模板支架连为一体，形成稳固的空间刚架，承担墩壁、箱梁荷载，另一方面作为箱梁施工的支承平台，如图四，在集庆门大桥“V”形墩施工时按图四的方案进行了详细的结构设计。
二、“V”形墩支架的设计
　　按上述图四所示的优化方案，根据Ｖ构施工各种状态，通过计算确定支架杆件的配置，并进行支架结构的具体设计，如图五所示。
　　支架结构按其主要作用分为：外斜腿桁架、内斜腿杆件、主纵梁、平衡支架及平联五个部分。
　　外斜腿桁架：墩壁每侧共七片，通过平联连为整体，其上部与主纵梁焊接，下端支撑在墩座预埋钢板和承台上，斜腿桁架弦杆采用２［18槽刚组成箱形断面。腹杆为Ｌ50角钢，桁架片横向通过2［8槽刚连结，同时作为墩臂模板的横向分配梁。
　　主纵梁：一方面与斜腿桁架构成稳固的受力结构，另一方面它是箱梁现浇的支承梁和平台，由２［36组成，其上横向铺设２［24为一组，作为箱梁现浇横向分配梁，同时将各主纵梁连为整体。主纵梁穿过墩臂上预留的26×34cm的孔，使得主纵梁与墩壁互不相连，后续荷载仅由于支架承担。
　　平衡支架：墩座顶预埋件用于固定平衡支架，它一方面在施工墩臂时承受对称斜拉杆的拉力，另一方面在施工箱梁时支承纵梁承担箱梁荷载，由２［18组成箱形截面。
　　内斜腿杆件：为减少主纵梁在平衡支架与外斜腿桁架支架之间的跨度，减少变形，在墩内则设置内斜腿杆件，由２［30组成，上端与主纵梁连接，下端支承在墩座预埋钢板上。

　平联：由外斜腿桁架、平衡支架、主纵梁组成的平面桁架结构，通过平联杆件连接构成空间桁架，平联由［８组成兼作为模板的横向分配梁。
　　三、“V”形墩支架的拼装
　　根据支架各部分作用，为了便于拼装，在地面加工时尽量将各零件组装成整片安装，共分为平衡架片、外斜腿桁架片、内斜腿、主纵梁及平联杆件五大部分，安装步骤为：
　　（１）、安装平衡支架片：安装前放出平衡支架底口中心线，并清理预埋钢板表面砼杂物，利用16t吊车将预先加工成形的桁架片整体吊装、对位并测量其垂直度，保证立柱垂直，平衡架片之间通过角钢连为整体。
　　（２）、安装外斜腿桁架片：在墩座预埋钢板上定出销接点板位置线，并保证外斜腿面与平衡支架在一个平面内，焊接销节点板，确保焊缝质量，精确安装钢靴套，钢靴套为用钢板加工而成的外斜腿弦杆底座板，用吊车将整片吊装到位，穿￠50销轴，并用支撑杆临时将外斜腿支护稳固。
　　（３）、安装墩壁外侧模板。
　　（４）、单件安装主纵梁（２［36）：将整根主纵梁放置在平衡支架顶，调整好标高和水平后将二者焊接一体，之后连接纵梁和外斜褪。
（5）、绑扎墩壁钢筋及预应力钢筋，安装内侧模板及端头模板。
（６）、安装内斜腿，底部与墩座上预埋板焊接，顶部与主纵梁焊接。
至此完成“V”形墩支架的拼装
四、“V”形墩壁施工
南京集庆门大桥下部结构设计为5.4m×11.8m×2.5m承台之上是6.5m×10.2m×1.0m倾斜40°的Ｖ形墩身，Ｖ形墩壁内的钢筋和预应力钢筋均预埋在墩座内，因此在施工墩座时就必须将墩壁　32预应力钢筋及波纹管埋入墩座，并预埋钢板，之后在其上施工墩壁。
１、施工步骤
第一步：按施工设计要求拼装墩壁支架中外斜腿桁架及其横向连接，吊装对位利用16t吊车，安装前检查墩座预埋钢板位置。
第二步：安装墩壁外侧模板，外侧模板及模型横带，外侧模板为胶合板面、方钢骨架组合而成整体模板，单面墩壁模型分为两大块，纵带采用［8槽钢，兼作外斜腿桁架片的横向连接，安装时先将横带安装临时定位，之后用吊车安装两块模板，精确调整模板中线、斜度、标高，调整模板要考虑支架的变形量。
第三步：模板调整好后，绑扎墩壁钢筋，安装预应力管道和预应力钢筋，安装劲性骨架，预应力管道通过定位筋固定在主筋上，由于墩壁为倾斜的，钢筋的倾斜布置，在模板上画线控制，钢筋焊接时需以湿布遮盖预应力筋，切勿碰伤或焊渣烧伤波纹管及预应力筋。同时安装临时预应力锚板。
第四步：安装墩壁内侧模板及堵头模板。
第五步：穿斜向平衡拉杆，并调整各拉杆，使模板标高、倾角满足设计要求，同时将模板与外斜腿支架间用硬杂木填实，斜向平衡拉杆的主要作用是克服外斜腿的变形，保证墩壁大面平整度，拉杆采用Φ28钢筋，一端固定在主纵梁上，另一端固定在外斜腿桁架上。
第六步：对称平衡灌注墩壁砼，施工时采用一台汽车系，保证墩壁两侧砼偏差不大于2.0m3。由于墩壁斜长6.0m,砼灌注时砼沿模板流入防止离析和冲击预应力筋管道，砼捣固采用人工入模捣固。
第七步：墩壁砼强度达到设计强度的100﹪后，穿临时预应力束，对称张拉预应力，一个Ｖ形墩壁上共设四束临时预应力，采用YMB15-3
扁锚，每束张拉力25t。
第八步：拆除斜拉杆及墩壁模型。
至此完成了“Ｖ”形墩壁的施工。
２、Ｖ形墩壁钢筋施工
钢筋的施工方法及质量标准按施工规范和验标的要求外，尚应注意：
（１）、墩座钢筋的倾斜布置，在模板上画线控制。
（２）、各墩臂结构相同，但河心方向的墩臂长于河岸方向的墩臂，切勿安错。
（３）、绑扎墩臂上层钢筋时，在墩座顶搭设临时脚手平台，以便操作。
（４）、钢筋焊接时需以湿布遮盖预应力筋，切勿碰伤或焊渣烧伤波纹管及预应力筋，钢筋搭接最好利用双面焊，焊缝错开50cm以上。
（５）、砼垫块需以扎丝绑于钢筋上，否则拆模后，砼面层会出现垫块印记，影响外观。
３、预埋件、劲性骨架、预留孔、预应力安装
（１）、墩壁中劲性骨架第二次焊接长至规定的长度，上口与墩臂主筋平，并按交底图规定的间距和型号［8布置，以防歪斜触摸。
（２）、自墩臂砼顶面以下50cm处，预留20×28×131cm孔洞，以&＝20mm木板制作，利用劲性骨架固定。
临时预应力YMB15-3扁锚的张拉槽170×280mm,60×19mm扁波纹管和３孔扁锚；锚后螺旋筋、波纹管必须定位准确，谨防挠曲变形，另端穿过墩壁模型，预应力筋如遇到钢筋防碍，钢筋可适当让开，待墩臂砼强度达到100﹪时张拉临时预应力，其锚下控制张拉力25T/束。利用YGL2２型千斤顶单根单端张拉，由外向内对称张拉，锚固不压浆。但在进行其他施工时，绝对禁止触碰或烧伤钢绞线。
（３）、预先切割好里外模对应扁锚及预埋钢板位置处的孔洞，使预埋钢板安装时贴紧墩臂横板，以防漏浆，砼强度达到100﹪后，不拆模板即可张拉，焊对口水平钢拉杆。
（４）、墩壁中竖向预应力　　32的四级钢筋以YGL160连接器长至规定长度，在连接器处的波纹管内径较小改为特制的连接套管，套管两端与￠45波纹管之间以封箱带缠死，以防漏浆，顶口锚板、螺旋筋、出浆孔待施工１＃段时安装。
预埋件数量（一个墩）：
20×28×131cm预留孔：10只
预埋钢板335×280×16mm：8只
YMB15-3扁锚：8只
60×19mm扁波纹管L=131cm：8根
４、墩壁砼施工
本桥一个墩的半侧墩壁Ｃ50砼135m3，均为商品砼泵送浇筑。
（１）、砼浇筑宜在低温条件下进行，以加速砼水化热的散发，降低砼表面温度，减少收缩裂纹的产生，因此本桥墩壁选择夜间进行砼浇筑，施工时外部利用碘钨灯照明，模内采用施工灯照明，必须保证光线充足，便于人员操作。
（２）、为减少不平衡荷载对支架的影响，墩身砼宜采用两台泵车对称浇筑；如果条件不允许只能采用一台泵车，则必须对称均匀下料，两侧墩臂允许不平衡荷载砼为2.0m3。
（３）、砼振捣务求密实，绝对禁止漏振、少振，振捣时利用30棒振捣，其余利用55棒振捣，捣固工要进入模内操作，振捣时严禁触碰模板、波纹管、锚垫板，但该部位又要加强振捣，力保砼密实，故应多加小心，谨慎操作。
（４）、砼浇注完顶口不用抹平，埋设剪力型钢，型钢型号为［8～［18均可，长度50cm一根，在墩臂顶面每隔1m布一根，型钢杆入砼25cm,外露25cm，一只墩用量22根。
（５）、及时进行砼表面凿毛。
（６）、连续养生，砼浇筑完５天内连续洒水，随时保持砼表面湿润。
５、“Ｖ”形墩壁注意事项
（１）、墩座施工时，对平衡支架预埋件、预应力粗钢筋及波纹管的位置和固定应全面检查仔细，确保其正确无误，尤其对预埋钢板的锚固筋焊接、焊缝应着重检查。
（２）拼装平衡支架时，应确保支架各部连接牢固，并使各斜向桁架片倾角相同，标高相同，以使各片桁架受力均匀。
（３）、为确保墩壁倾角和梁底标高，必须严格控制支架变形，弹性变形根据支架各部所受实际荷载通过电算精确取得，对支架非弹性变形可通过预压消除。由于工期较紧，现场不允许对支架作等载预压，为减少支架非弹性变形，本方案把各部连接点采用焊接，同时根据以往经验对支架非弹性变形预留了一定的数值，通过模型预抛高来抵消支架变形。
（４）、在墩壁施工时，根据施工设计要求，在墩壁上预埋临时工预应力锚板（采用三孔扁锚）和增强墩壁整体刚度的连接杆的预埋钢板，要求钢板和锚板位置严格按施工设计要求实施。
（５）、墩壁内钢筋、劲性骨架、预应力筋相互交错，施工应分清主次，前两者应服从后者要求，在焊接钢筋和劲性骨架时，应防止电焊火花烧伤预应力筋波纹管和模型版面。
（６）、墩壁的砼灌注，除严格保证“Ｖ”墩壁两侧对称、平衡灌注外，由于砼落差大于2.0m，为防止砼到墩壁内离析，砼灌注可沿墩壁模板流入，这样可避免砼冲击预应力钢筋、波纹管，加强临时预应力锚固区的砼振捣。
（７）、砼灌注前后，在支架上设置测试点，量侧支架的变形，一方面验证支架变形与预设抛高是否相同，另一方面观测砼灌注过程中，墩壁两侧支架是否对称变形，若不对称应及时调整砼的灌注次序。
６、施工组织
“Ｖ”形墩壁施工前应对人员、机械、设备、材料等合理组织，分工明确，责任划分，以使施工有条不紊。
（１）、人员安排：
机加工：７人
钢筋工：１５人
木工：８人
砼工：８人（含养生工人）
电工：２人
技术工人：３人（含过程中测试人员）
安全、质检、试验各１人
施工员：２人
行政领导：２人
合计：５０人
（２）机具：
16t吊车：１台
５t运输车：１辆
１t倒链：１２个
２.５t倒链：３个
５０型振动棒：３台
３０型振动棒：３台
汽车砼泵车：１台
6m砼运输车：４台
潜水泵：２台
电焊机：６台
钢筋机械：１套
（３）、材料（一个墩壁）：
钢筋：18t
C50砼：135m3（采用商品砼）
其他刚料（支架、预埋件及劲性骨架）45t
　　32精轧螺纹钢筋３２根（Ｌ＝９m）

南京集庆门大桥施工技术鉴定资料之三

“V”构合拢施工

铁二处桥梁工程段

南京集庆门大桥箱梁0#、1#段与“V”形墩构成稳固的倒三角结构，因此V构的合拢施工就是箱梁0#、1#段的施工，在V形刚构中，“V”形墩之间的箱梁，在外荷载作用下除承受弯矩外，还沿轴向产生拉力，因此在“V”墩之间的箱梁纵向布设了强大的预应力，按设计要求，先现浇0#段，之后对称浇注1#段，实现V构的合拢施工。由于在施工箱梁0#、1#块时，“V”形墩承受竖向能力较差，所以在“V”形墩受力之前，给其施加一个适当的临时水平预应力，使其具备一定的承载力，选取预应力数值大小的原则是箱梁0#、1#块施工前后“V”形墩身根部内、外两侧砼不出较大的拉力，不出现裂纹。
1、“V”构合拢施工步骤
第一步：V形墩壁施工完毕，待墩壁砼达到设计强度的100%后，清除预埋板、表面杂物，连接V形墩壁内侧连接杆件(2[18]，连接杆与预埋钢板焊接牢固。
第二步：张拉临时水平预应力束，预应力采用两根低松弛钢绞线，每束张拉力为25t，一个V形墩共布置四束，总水平力为100t，四束钢绞线横桥向对称张拉。
第三步：预应力束张拉完成后，拆除墩壁模型，需将斜腿支架与模板间脱开，内侧模型拆除掉，以便观察在后续施工中V形墩根部的砼情况。
第四步：铺装箱梁0#段底模，绑扎底腹板钢筋和预应力管道，立0#块箱梁内模，绑扎顶钢筋及预应力管道，灌注0#段箱梁砼。
第五步：按与0#段箱梁同样的方法对称施工1#段钢筋、模型、预应力管道，为防止1#段砼与墩壁和0#段砼接茬面出现收缩裂纹，一方面在1#段砼施工时参加适当的膨胀剂，另一方面在一天中的最低温度下对称灌注箱梁1#段砼。
第六步：1#段箱梁砼达到设计值的90%以后，张拉箱梁纵向、横向预应力，张拉墩壁内的预应力粗钢筋，并压浆。
至此完成V构的合拢施工，之后拆除现浇支架、临时预应力筋及内撑杆。
2、“V”形墩身临时水平预应力施工
与其他形式的墩身不同之处在于“V”墩身自身不能承担自重，更不能承担后续箱梁荷载，因此在V形墩身施工完毕后，需给墩身施加临时水平预应力，以提高其承受竖向荷载的能力，水平预应力所施加大小应通过计算确定，在后面阐述。在“V”形墩身临时水平预应力施工时注意以下几点：
（1）按施工设计要求，准确预埋锚垫板和螺旋筋，锚垫板采用带椭圆形的钢板，并保证两侧墩壁水平预应力波纹管在同一直线上，如图六所示：

（2）V形墩身合拢之前属于悬壁模板，对水平预应力反应十分敏感，因此在给其施加水平预应力之前在墩壁内侧增设刚性较大的支撑杆(2[30)四组，通过与墩壁上的预埋钢板焊接将墩身两肢通过内撑外拉作用其刚度和承载能力大大增强，以保证V形墩身根部砼不出现裂纹。
（3）V形墩身砼达到设计强度的100%以后，拆除锚板外模型，清除锚垫板上的杂物，并在锚板上焊接调整块，以使三孔扁锚水平，要求预埋板与调整钢楔块之间焊接牢固。
（4）穿临时预应力钢绞线，钢绞线采用2根7Φ5钢束，同时安装钢绞线外保护筒。
（5）预应力水平临时束张拉时按1→4→3→2的顺序交错进行，使墩壁板发生均匀变形，通过对墩身结构的模拟电算每束张拉力为25t，一个V形墩身施加100t水平预应力可保证在各种施工状态下根部砼拉力较小，临时预应力张拉时应严格控制张拉力，不得随意超张，为使各根钢绞线受力均匀，按上述张拉顺序完成后，再单根复查各根钢束的拉力。
3、“V”墩合拢施工注意事项
（1）、临时水平预应力张拉时应严格对称张拉，应力、应变双控，预应力束外包保护筒，谨防后续电焊等施工作业损伤、触及预应力束钢绞线。
（2）、0#、1#段箱梁重量绝大多数由支架承担，在施工中，应尽量减少临时施工荷载，并随时观测支架变形情况，用以指导砼灌注顺序。
（3）、按设计要求先施工0#段箱梁，再灌注1#段箱梁，在灌注1#段箱梁砼时两端应严格对称，砼数量偏差不得大于2.0m3，以减少支架的不对称变形。
（4）、箱梁1#段施工是“V”构合拢的最后工序，为避免1#段与0#段间，1#段与“V”形墩壁间出现砼收缩裂纹，因此1#段的砼灌注应在一天中最低温度下实施，同时可适当加入膨胀剂。
（5）、1#段箱梁砼达到强度后，首先张拉箱梁底板与墩壁内的斜向预应力粗钢筋，粗钢筋张拉应有超张、时效过程，以减少预应力粗钢筋的塑性变形，之后按设计要求对称张拉箱梁纵向预应力束和横向束，张拉采用应力、应变双重控制。
（６）、0#、1#段箱梁施工完毕，既完成了Ｖ构合拢施工，之后先拆除临时预应力，预应力拆除应通过油顶缓慢退锚解除预应力，再将箱梁模型调整木楔退掉，给支架卸载，拆除支架，完成Ｖ构合拢施工的全部作业。
执笔：黄新

南京集庆门大桥施工技术鉴定资料之四

“V”形墩施工模拟计算

铁二处桥梁工程段
　　集庆门大桥“Ｖ”形墩钢构施工，按其各种状态和过程计算机模拟计算，对各工序控制提供了理论依据和控制参数，共分墩壁砼灌注、Ｖ形墩预应力施加、箱梁０＃、１＃块灌注即Ｖ构合拢三个主要工序。
　　一、“Ｖ”墩墩壁的砼灌注模拟计算
　　对“Ｖ”墩墩壁砼灌注模拟计算主要是墩壁砼支承结构的检算和变形计算，考虑到箱梁０＃、１＃段支承结构的布置，斜腿桁架横桥向间距为201cm，因此，墩壁模型支承结构横桥向间距为201cm，现以为单元进行横桥向201cm为单元进行模拟计算。
　　１、荷载计算
　　　（１）、砼荷载：根据墩壁尺寸计算：
　　　　qe=2.0×2.50×1.0=5.025t/m
　　　（２）、模型荷载：
　　　　q模=2×0.8×2.01=0.322,模型按80kg/m2计。
　　　（３）、施工荷载：按250kg/m2计：
　　　　q施=0.25×2.01=0.503 t/m。
　　　　（４）、振捣附加荷载：按250kg/m2计：
　　　　q施=0.2×2.01=0.402 t/m
　　　　∑qi=6.252 t/m
考虑１.２安全系数：q =1.2×6.252=7.502 t/m
　　　（５）、墩壁在主纵梁以后弧形部分砼自重按集中荷载考虑，作用在主纵梁上，p=2.5t。
　　２、计算图式
　　根据实际结构杆件配置，取由外斜腿桁架、内斜腿杆件、主纵梁、平衡支架组成的平面刚架结构为计算模型，外斜腿桁架底部为铰结，桁架腹杆及拉杆为两端铰结，其余均为刚节点。
　　实际结构为两边对称结构，取一半为计算模型，其中杆件墩壁单元，是为后续计算增设的，在此计算中，赋其刚度为零，不作考虑。节点、单元编号见图七。

3、计算结果：见下表

杆件号
轴力
（kn）
最大应力
（kg/cm2）
节点号
节点水平位移
（mm）
节点竖向位移（mm）
备注
1
-2.1

1
0.00
0.00

2
22.5

2
0.00
0.00

3
22.3

3
0.00
0.00

4
-23.1

4
0.00
0.00

5
-23.1

5
0.213
-0.163

6
-23.1

6
0.00
0.00

7
-92.4

7
0.388
-0.184

8
217

8
1.84
-2.18

9
128

9
0.00
0.00

10
128

10
2.30
-4.9

11
1.86

11
0.00
0.00

12
-9.48

12
0.00
-0.252

13
-32.6

13
2.00
-1.98

14
-37.5

14
1.74
-2.257

15
-120

15
3.00
-3.98

16
-123
1020kg/cm²
16
3.19
-3.28

17
-49.8

17
5.59
-5.6

18
-49.8

18
5.95
-6.45

19
18.5

19
6.35
-7.39

20
-0.375

20
2.77
-5.46

21
0.419

21
2.78
-3.41

22
32.4

23
20.0

24
-61.8

25
12.7

26
-44.2

27
42.3

28
-30.2

29
38.2

30
-0.024

31
67.9

４、结果分析
　　（１）、强度：结构中杆件最大应力为1020kg/cm2,出现在(16)单元上端，其余杆件应力均小于700kg/cm2,强度满足要求。
　　（２）、刚度：图中个节点最大竖向位移为7.34mm，发生在19＃节点，此变形可通过模型预抛高或给拉杆施加预拉力消除，刚度满足要求。
　　（３）、稳定性：在墩壁灌注中，结构中杆件最大轴压力为12.3t,为(16)杆，经稳定性计算，此轴力远小于该杆件的稳定轴力，稳定性满足要求。
　　二、“V”形墩身临时水平预应力计算
确定“V”形墩身水平预应力大小的原则：墩顶承受梁部荷载前后墩身根部均不出现裂纹，箱梁支承纵梁与墩身不连接，箱梁传递到“V”形墩壁顶的荷载仅为墩壁顶面宽度范围内箱梁砼自重（包括模型和施工荷载），在横桥向2.01m范围内为14.55t（约为1#段梁重的1/3），经对“V”形墩身在水平预应力的作用下，分别就仅由墩身自重荷载作用和墩身、墩臂顶箱梁自重共同作用两种状态反复计算比较，以两种工况下墩身根部两侧砼不出现裂纹，且拉应力大致相等为原则确定水平预应力值。
1、荷载
工况一：水平预应力P待求，墩壁自重q=7.5kn/m。
工况二：水平预应力P待求，墩壁自重q=75kn/m，墩壁顶荷载P1=14.55 t。
2、 计算模型
对应工况一：

对应工况二：

墩壁按钢筋砼结构计算，同时考虑劲性骨架的作用。
3、计算原则
工况一中（1）、（6）单元下端外侧砼拉应力及工况二中（1）、（6）单元下端内侧砼拉应力，均不超过砼允许抗拉应力，并控制在允许拉应力的十分之一内，经试算求得所需施加的外力P。
4、结果
经反复计算，图式中P=25 t，可满足上述原则，每侧墩壁共四束，总计25×4=100 t，具体结果为：工况一，仅有墩身自重荷载作用下施加水平应力后墩顶水平相对位移为0.098mm,墩身根部外侧砼出现0.166Mpa的拉应力，C40砼允许拉应力为2.35Mpa；工况二，墩顶荷载作用下墩顶相对位移为0.023 mm，墩身根部内侧砼出现0.09 Mpa的拉应力，均能满足要求。
三、箱梁0#、1#段砼灌注
1、荷载：按以下原则确定。
箱梁荷载：根据主桁支架横桥间距2.01m，计算出箱梁自重及作用在主纵梁上的各集中力。
模板：按80kg/m计算
施工荷载：按250kg/m2计算
安全系数：取1.2，各荷载大小见计算图式。
2、计算模型
主纵梁与“V”形墩壁不相连接，箱梁荷载仅由支架承担。

图中：P1=60.6KN为0#段箱梁荷载，P2=142KN，P3=96.5 KN，P4=56.5 KN为1#段箱梁荷载，此时由于“V”形墩已施加水平预应力，墩壁已与模型脱离，其作用在支架上的墩壁荷载已卸掉。
3、计算结果：见下表及附件
杆件号
轴力
（kn）
最大应力
（kg/cm2）
节点号
节点水平位移
（mm）
节点竖向位移（mm）
备注
1
-17.2

1
0.0
0.0

2
16

2
0.0
0.0

3
419

3
-0.163
-0.348

4
-98.7

4
0.0
0.0

5
-98.7

5
0.15
-0.697

6
-98.7

6
0.0
0.0

7
-183

7
0.724
-0.787

8
405

8
3.44
-5.38

9
292

9
0.0
0.0

10
292

10
4.48
-8.18

11
138

11
0.0
0.0

12
-183

12
0.0
-1.17

13
-184

13
-1.06
-0.906

14
-185

14
-1.74
-1.59

15
-229

15
-0.619
-5.35

16
-228
1020kg/cm²
16
0.33
-3.72

17
-276

17
1.54
-6.39

18
-276

18
2.24
-12.8

19
-247

19
3.89
-10.45

20
-202

20
5.54
-13.88

21
0.597

21
6.3
-20.76

22
0.651

23
24

24
-40

25
20.9

26
22.6

27
-45.4

28
-142

29
17.9

30
0.0

31
1.23

4、结果分析
（1）、强度：在0#、1#段箱梁各种荷载作用下，支架中最大轴力为主纵梁受拉41.9 t（2〡30），（16）杆受压力22.9 t，（17）杆受压力27.6 t，杆件中最大应力为1020 kg/m2，满足强度要求。
（2）、刚度：支架最大节点竖向位移为2.07cm，发生在21#节点，20#节点位移为1.39 cm，此变形可通过模型预抛高消除，为增强结构面外刚度，相临主桁支架通过型钢连为整体。
（3）、稳定性：杆件最大轴压力为27.6