南京二桥30m预应力连续箱梁施工方案.doc

南京长江第二大桥30m预应力连续箱梁施工 内容提要：本文以南京长江第二大桥北汊桥为例对北引桥30m后张预应力连续箱梁的施工进行了说明。关键词：支架 预压 内模 标高控制 钢绞线 张拉 压浆 1.工程概况 南京长江第二大桥位于南京市东北角，八卦洲汊道长江转折地带。长江在此分为南、北两汊，八卦洲以北为北汊。北汊大桥全长2172m，桥宽32m，双向六车道，分左右两幅。设计计算行车速度为100km/h。桥面横向设2%横坡，纵向设2.957%的双向纵坡。北引桥上部结构采用16孔30mPC等截面后张预应力连续箱梁，由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面组成，梁横向分高、低侧，中间高1.5m，顶宽15.42m，底宽7m。采用双向预应力体系。16孔30m作为一联。 2.满堂式碗扣支架 2.1支架方案选定 回填渔塘地段的地基虽被处理好,但整体上稳定时间短,不宜承受较大跨径支架(如型钢支架)所产生的集中力.而满堂式碗扣支架则可以很好地将荷载分散开.传统的满堂式支架大多采用万能杆件、木支架或48mm的钢管（黑管）及扣件等材料搭设而成。而碗扣支架与之相比则有单个杆件轻、由人工操作、极少使用吊机、拆卸轻便、快捷、周转灵活、承载力高等优点。所以在讨论比选之后，决定采用碗扣式支架作为连续箱梁施工的支撑。 2.2碗扣支架 该支架所用杆件由48mm钢管加工制成，有30cm、60cm、90cm、120cm、150cm、180cm等长度的标准杆件，并在两端或连接处焊上特制的连接扣件。支架的顶部和底部配以可调式顶托和底托，能根椐结构物或地形的需要搭设成各种形式的支架。另外还配有48mm6m长的钢管和扣件，用作剪刀斜撑，以增强支架的整体稳定性。 2.3支架立杆间距的选定 30m跨段连续箱梁每跨自重6300KN,长30m、宽15.42m。最大均布荷载位于箱形7m宽范围内，该部分总荷载为4300KN；两侧翼缘板部分荷载共2000KN，分布在24.21m宽的范围内。因此，立杆纵、横向间距的选定应以箱梁的荷载分布为依据分别选定，以遵循即能满足施工需求，又能经济适用的原则。立杆的设计承载能力资料如下：1 立杆间距（cm） 每根立杆的设计荷载（KN） 60 40 90 35 120 30 150 27 180 25 根据以上资料并经过计算，箱形部分和翼缘板部分立杆的纵向间距为1.2，横向间距确定为0.3、0.9、1.2、1.5、1.8m不等的形式（如“支架模板构造图”所示）。箱形部分每跨布设225根立杆，可承载6750KN；翼缘板部分共布设150根立杆，可承载3950KN。其安全系数分别为1.6和2.0，能够满足施工的安全储备。1 2.4地基与基础 30m箱梁桥位处地基情况。一种是长江岸堤，土质较好，且经过压实处理并沉积多年，此处经清表、整平以后可以直接在上面搭设支架。另一种是渔塘地段，其处理方法是抽水、清淤、抛填块石、片石，再分层回填山皮土并碾压稳定，压实度达90%以上。在桥位边缘线外附近，挖设纵向排水沟。在整理地基时应拉出朝向纵向排水沟的2%的横坡，以利于纵横向的排水。对已处理好的地基上铺设20cm厚0.5-3cm粒径的碎石，并找平压实。然后放出支架纵向中轴线位置和立杆横向端点位置样，插入木桩，挂上放样线。按支架立杆所在的位置摆放30cm30cm1.6cm的钢板，垫在底托下面作为支架的基础。 2.5支架搭设 支架搭设先开一幅，逐孔进行。在纵、横向方木上按立杆的精确位置摆放支架底托，并调整底托上的螺帽至同一计算高度平面内。先搭设纵向中间一排底层的立杆，连接好水平杆后以此为基础向两侧搭设。当底层支架搭设好后应调整立杆纵横向成排，竖向竖直。然后再根据计算所确定的立杆搭配高度将支架搭设至顶层，装上顶托，再将顶托螺帽顶面调至设计标高处。上、下工作场地的人行道从施工支架上扩展出来搭设而成，纵向铺木板作为跑道，横向钉木条防滑。 2.6支架加固 2.6.1加固支架顶部，用48mm钢管及扣件将顶托纵、横向连接起来。 2.6.2由于箱梁在墩顶前、后5m范围内壁厚加大，荷载增加，因此支架应适当加固。方法是减小该范围内立杆的横向间距（即加密立杆）。 2.6.3碗扣支架搭设完毕后，应再加拼斜向45角的48mm钢管作为剪刀斜撑，斜撑从两侧底部向内斜拼至支架顶部，纵、横向每排均设，以增强支架的整体稳定性。 2.6外模（详见“支架模板构造图”） 2.6.1箱形部分的外模采用10cm10cm方木为纵、横肋。横肋在下，其纵向间距与立杆等同；纵肋在上，间距为20cm，长度方向交错连接。面板用竹胶板，厚=12mm（以下同此），直接钉于纵肋上，可周转使用多次。 2.6.2 腹板、翼缘板外模横肋采用木支撑排架，纵肋为=4cm厚的木板，上铺竹胶板作为面板。 2.6.3外模铺完后，在箱形外模的横肋下面，用横向通长圆钢螺栓（12 mm）将两侧的木支撑架底部拉紧，以增强侧模抵抗混凝土侧压力的能力。 2.7支架预压观测 为消除支架在搭设时接缝处的非弹性变形和地基的非弹性沉陷而获得稳定的支架，应逐孔进行预压。为获得支架在荷载作用下的弹性变形数据，确定合理的施工预拱度，使箱梁在卸落支架后获得符合设计的标高和外形，应进行沉降观测。预压只对箱形部分的底模和支架进行，取每跨梁体箱形部分自重的130%作为预压荷载，用编织袋装砂作预压材料，砂袋的堆积高度按梁体自重分布曲线图变化取值，从而使预压荷载的分布与梁体荷载的分布相吻合。沉降观测点设在每跨跨径的1/4、1/2、3/4处的底板上，每处在横向设3个点，共9个点。观测时分次进行并做好计录，即加载前、加载1/2时、加完载后直至沉降稳定、卸载后。最后计算出跨中处弹性变形和非弹性变形的最大值为10mm和25mm。为防止箱梁在张拉后起拱而挤占桥面铺装的厚度，在经业主和监理认可后，桥面标高降低10mm。从而最终确定施工预拱度值取15mm。沉降观测选在第一跨和有代表性的梁跨内，不必每跨均测。 3.内模：（详见“支架模板构造图”） 3.1构造形式 为方便拆、装和运输，内模采用组合木模，。分为两侧侧模和顶模三部分，底部开口。侧模材料为6cm厚的木板，外钉铁皮，在结构的转折处设有活动较，铰可拆卸，使模板分开成单块；长度方向1.5m分为一块。顶模用木板和竹胶板现场铺设，木板作肋板；竹胶板作面板，横向分为三块，中间一块为活动面板，暂放于两旁面板上，留出中间位置，作为浇筑时混凝土下注的通道。待底板混凝土浇筑完成后再将此板就位固定。 3.2支立 先将用16mm钢筋焊成的小马凳立于底模上（为防露筋，应在马凳钢筋底部垫上垫块），作为一次性使用材料来支撑侧模和下横梁。支立两侧侧模时要同时到位，以便用上、下横梁同时撑住侧模。上、下横梁之间用10cm10cm方木支撑连接。上横梁上面铺设木板，木板上钉竹胶板。在每孔内模的顶部中央位置应设置一个1m1.8m的人孔，以方便内模运出。内模拆完后应及时铺设人孔底模、调整加强该处钢筋，并浇筑混凝土。 3.3拆模 先打掉竖向支撑小方木，拆掉上横梁、顶模、下横梁。最后从活动铰处拆开内侧模，从人孔处由人工拖运出去。按顺序摆放在存放场地上，并涂抹机油，作为隔离剂。 3.4由于内模使用的木板较厚，自重较大，再加上顶板钢筋的约束。混凝土浇筑过程中没有出现过内模上浮的现象。 4.钢筋 钢筋在专门的加工场地内下料制作成半成品，运至桥跨处，用吊机吊至现场底模或工作平台上，严格按施工要求绑扎、焊接成型。各种预埋件应按图纸提供的位置提前设置好。 5.箱梁顶面标高的控制 由于箱梁混凝土是现场一次浇筑一孔，顶面面积较大（为15.24m30m），所以控制好箱梁顶面混凝土的标高是一个比较重要的问题。具体做法是;在箱梁顶板钢筋上焊接倒U形钢筋，材料为8mm的圆钢。焊接时一定要确保钢筋标高的准确性，因为这是最终的标高控制。倒U形钢筋纵向排成直线，间距为1.5m，横向间距为5m，共4排。焊好倒U形钢筋后在其上面纵向绑扎48mm的钢管。当混凝土顶面浇至标高附近时，用铝合金刮杆放在钢管上将多余的混凝土刮掉。 6.混凝土的浇筑 6.1第一、二两孔箱梁是采用两次浇筑法进行的，但效果不好。一是在箱梁腹板的两个侧面出现明显的施工接头痕迹，混凝土颜色不一致。二是由于两次浇筑的混凝土的收缩、徐变不一致，容易在施工缝处出现裂缝。为此从第三孔开始改为整体一次浇筑,并获得成功.但整体浇筑应防止梁体因不均匀沉降而产生裂缝，为此每孔支架和底模均预压。 6.2整体浇筑 箱梁混凝土设计标号为50号，采用拌和站集中拌制，运输车运至桥位处的汽车混凝土输送泵和拖地式输送泵前（各一台），用混凝土输送泵送至浇筑部位。拌和站有60m3/h和40m3/h的拌和机械各一台。 混凝土浇筑之前将模板内清理干净，如绑扎铁丝、钉子、电焊条头、木块、纸屑、钢筋头等应检拾出来，集中倒至指定场所。仔细检查模板接缝是否严密，波纹管是否仍有砂眼、孔洞等容易漏浆的地方。 由于桥梁设有2.957/%的纵坡，所以浇筑方向选择由低处向高处进行。浇筑方式采用先浇底板，再浇腹板，最后浇筑顶板的阶段性进行的方法，每一阶段都是由低处浇至高处。浇筑箱形部分的底板时，混凝土从三个部位下注到底模上，即内膜顶部中央开口处和两侧腹板处。 浇筑腹板混凝土时，为防止混凝土下落流动时，从侧模内翻浆至底板混凝土内，此处混凝土的塌落度应适当降低2-3个。振捣时更不宜过振。必要时可适当放慢浇筑速度。混凝土浇筑完成待初凝后，覆盖土工布并洒水养生7天以上。由于一跨箱梁混凝土体积较大，在箱梁的箱室内部会产生很大的热量，因此应从预留的人孔部位下去人，用喷水管在内部洒水降温、养生。冬季时表面应少洒水，或不洒水，而是用湿土工布直接覆盖。 7.预应力工程 30m箱梁纵向腹板预应力钢束均采用12根j15.24钢绞线,OVM锚固体系，单端张拉。纵向腹板预应力钢束在施工缝处需张拉的钢束完成张拉后用连接器接长，不需张拉的应留长至下一施工缝处。横向预应力钢束采用4j15.24钢绞线，BM-4型扁锚，交替单端张拉。另设有顶板和底板扁锚钢束。所有预应力管道均采用波纹管成形。设计张拉吨位为每根195.3KN。 7.1钢绞线 箱梁预应力钢材选用符合美国标准ASTM A41692 270级的规定，标准强度为1860MPa,直径为15.24mm，面积为140.00mm2，弹性模量为1.9105MPa。 7.1.1预留管道 纵向钢束采用D=97mm的钢波纹管，横向钢束采用BM15-4扁型钢波纹管。接长时用大一号长为20cm的接头钢波纹管套住，使管道端部各嵌入接头管内10cm，并用胶带包扎连接在接头管端部。波纹管的定位均采用光圆钢筋，焊接定位钢筋时，用耐火的胶皮覆盖需焊部位的波纹管，以免焊接火花烧破波纹管。若与钢筋发生冲突应调整钢筋来保证钢绞线位置的准确。焊接要牢固，定位要准确。在波纹管的高处位置和锚固端应设置压浆出气管，并在连接处密封好，使其露出梁体一米长。以便于压浆。 7.1.2下料穿束 下料时钢绞线的张拉工作长度应根据实际使用的千斤顶长度，锚垫板、限位板的厚度来确定。从而避免下料过长、过短造成浪费。钢绞线截断时使用砂轮切割片切割。下料完后将每一束用铁丝绑扎并贴上胶布，编号使用。穿束时钢束端头套在塑料（或钢制）索引器内，以便于穿束。穿束完毕后应检查波纹管是否有脱口、变形等破坏现象。若有应处理好。 7.1.3在此值得注意的是固定端P型锚在挤压钢绞线和挤压套筒时，务必让钢绞线端头露出挤压套筒端部在5mm以上，以确保其锚固性能。安装锚垫板时一定要使其与预应力管道保持垂直。 7.2张拉设备 7.2.1千斤顶的选用 根据纵向钢束和横向钢束的类型选用不同的千斤顶。纵向腹板束选用张拉吨位为300t，行程为30cm的穿心式千斤顶，每束整体张拉。由于纵向腹板束延伸量在30cm以上，所以需倒一次千斤顶重复张拉，该千斤顶应准备两套。其他钢束采用张拉吨位为30t，行程为30cm的手提式穿心千斤顶，共准备3套。 7.2.2校验 对张拉所使用的千斤顶及其配套使用的油表、油泵一并送至业主和监理工程师认可的法定计量技术机构进行检验校正，并设立专人使用和管理，定期维护和校验。根据校验得出的张拉力与油表读数之间的回归方程，计算出实际张拉时各级张拉力所对应的油表读数。并将各级张拉力值和油表读数值标记于油泵上，便于操作时使用。 7.3张拉前的准备工作 通过实验测出钢绞线的实际弹性模量值Ep,并以此计算钢绞线的延伸量。再通过实验确定梁体混凝土的强度达到设计要求的张拉强度时，方可进行张拉。张拉前应先依次安装工作锚、工作夹片、限位板、千斤顶、工具锚、工具夹片（为卸顶方便，在工具夹片外侧垫上一层塑料薄膜）。安装时工作锚、工具锚、千斤顶与钢绞线一定要保持同心。并出顶2-3cm，使它们顶紧。准备好各种工具、记录表格。安全措施、人员要到位。千斤顶的起吊采用自制的人字扒杆。 7.4张拉 7.4.1张拉方式 先张拉靠近重心的腹板束，后拉顶板、底板和横向钢束。由于纵、横向钢束均是对称布设的，为防止箱梁发生侧弯，故张拉时，应两侧同时对称进行。 7.4.2张拉程序;（以纵向腹板束为例） 张拉至初应力（为张拉应力的10%），用钢铟尺量取初始读数，并做好记录。张拉过程中两侧应保持对称同步，并注意张拉安全，千斤顶后严禁站人。当拉至50%时应注意倒顶。考虑到管道摩阻和锚具的回缩（经实测为7mm）所造成的预应力损失，应超张拉5%，以便补偿。张拉到105%时应持荷5分钟，再回油卸顶。 7.4.3张拉控制 张拉以张拉吨位和延伸量双控，并以延伸量为主。若延伸量低于-5%或超过+10%时，应停止张拉，分析检查原因并处理好后继续张拉。 7.4.4钢绞线的切除 张拉完毕锚固稳定后即可切除钢绞线端头5cm以外多余的钢绞线，切除采用砂轮机切割，也可采用乙炔-氧焰切割，但此种切割时应用湿棉纱缠绕钢绞线根部，并浇水降温，使钢绞线的受热影响不波及到锚固部位。4 7.5封锚 切除多于钢绞线后采用自制的封锚盒套住钢绞线和锚板，用螺栓固定于锚垫板上，以防压浆时漏浆。 8.压浆张拉封锚完成后，应即刻压浆。并做好压浆记录。 8.1压浆前应检查管道是否通畅，并用高压水冲洗干净，再用高压气将水吹出。 8.2水灰比采用0.4，并掺入适量的减水剂（由试验确定）。压浆时其它参数和条件均符合规范和设计要求。 8.3压浆应缓慢、均匀、连续地进行。采用一次压浆法。为防止排出的灰浆污染梁体，出浆前应将排气管插入水桶或其他容器内，使灰浆排入桶内。当从两个排气孔内均排出与规定稠度相同的灰浆时为止。最后将排气管折弯用铁丝绑扎、封堵，并继续压浆2-3分钟，待进浆稳定后再关闭进浆嘴，转入下一孔道压浆。 9.落架、拆模 浇筑完第三孔后，第一孔方可落架、拆模。以后均按此规律进行。浇筑完第四孔后，第二孔落架、拆模 10.质量控制 在施工中要保证工程质量，除了依靠优良的设备，应用先进的技术以外，关键是依靠人来操作和完成，人贯穿于质量行程的全过程。因此提高施工中各环节人员的质量意识，落实人员质量责任制，建立健全质量保证体系是保证工程质量的关键。 10.1首先是建立对原材料的检验、试验检验和测量检验制度。 10.2其次是建立工程质量三检制。即一检是工序的过程检查，关键人物是现场技术人员和现场操作的班组长，它的目的是随干随检查。二检是自检工程师的把关检验。三检是监理工程师的最终检验。 10.3再次是班组(或工序)互检制，即施工过程中各作业班组之间、各道工序之间的相互检查制度。 11.结束语 南京长江二桥是国家重点工程，在施工中采用了许多先进的施工方法和技术。在此本文只就30m箱梁的施工作一说明，特别是其内模设计合理、拆装方便。混凝土整体浇筑效果良好。可以在以后类似的连续现浇箱梁施工中作些参考。但同时也盼望能对其中一些传统的施工方法加以改进，以便推陈出新，使施工更加经济合理。参考文献; 1 京福高速公路论文集 早拆碗扣式支架在桥梁施工中的推广与应用 济南 山东土木工程学会 2001 2 交通部第一公路工程局主编 公路施工手册 桥涵 下册 北京 人民交通出版社 1985 3 中华人民共和国交通部 公路桥涵施工技术规范 JTJ0412000 北京 人民交通出版社 2000