宽幅薄壁预应力混凝土箱梁加劲斜撑施工技术.pdf

12 世界 桥 梁 2 01 3 ， 4 1 ( 2 ) 宽幅薄壁预应 力混凝 土箱梁加劲斜撑施工技术 余本 俊 ( 中铁 大桥 局集 团有 限公 司 ， 湖北 武 汉 4 3 0 0 5 0 ) 摘要 ：孟加拉卡拉夫里三桥主桥为( 1 1 5 +3 2 0 0 +1 1 5 )m 四塔五跨预应力混凝土单索面部分斜 拉桥 ， 上 部 结构为横断 面带斜撑 的预应力混凝 土箱梁 。根据箱梁和斜撑的结构特点和设计意 图， 采取 了斜撑 与箱梁节段整 体 浇 注、 斜撑钢筋骨架整体安装 、 斜撑 预应力滞后 1 个节 段施工 、 箱 内预留封锚 混凝土浇 注通道 的施工方法 ， 保证 了 斜 撑的施工质量 和进 度。 关键词 ： 部分斜拉桥 ； 薄壁箱梁 ； 加劲斜撑 ； 整体 浇注； 预应力 ； 桥 梁施工 中图分类号 ： U4 4 8 2 7 文献标志码 ： A 文章编 号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 1 2 0 5 1 前 言 带加劲斜撑的单箱单室预应力混凝土箱梁是一 种较 为经 济和新 颖 的 结 构形 式 ， 在 国外 桥 梁 中应 用 较多， 如 1 9 7 4年通车的法 国伯劳东纳桥 ( B r o t o n n e B r i d g e ) 、 2 0 0 6年 通 车 的 越 南 拜 寨 大 桥 ( B a i C h a y B r i d g e ) 、 正在施工 的坦桑尼亚基甘博尼桥 ( Ki g a m b o n i B r i d g e ) 等。本文以 2 0 1 0年建成通车的孟加拉 卡拉 夫里 三桥 ( 3 r d Ka r n a p h u l i B r i d g e ) 上 部 结 构 为 例 ， 介绍 宽 幅薄壁箱 梁加 劲斜 撑 的施 工技 术 。 2工 程概 况 孟加拉卡拉夫里三桥主桥为四塔五跨单索面预 应力混凝土部分斜拉桥 ， 跨径布置为 1 1 5 m+3 2 0 0 m+I 1 5 m， 主桥 全长 8 3 0 m。7号 1 0号 桥 塔 墩均采用 4根 3 0 m钻孔灌注桩基础， 除 7号桥塔 墩采用棱台形实体墩身外 ， 其余桥塔墩均采用 4根 内倾式 圆形 墩柱 支 承墩 帽 的结 构 形式 ； 上部 结 构 采 用 塔梁 固结 、 梁墩 分 离 的结 构体 系 ， 主梁为单 箱单 室 预 应力 混凝 土连 续箱 梁 ， 采 用挂 篮分节 段悬 浇施 工 ； 桥 塔 为钢筋 混 凝 土 结 构 ； 斜 拉 索采 用 9 1 一 1 5 2 4无 粘结钢绞线拉索体系。 3 箱梁 及斜 撑结 构 3 1 箱 梁结 构 箱 梁 顶 板 宽 2 4 4 7 m， 厚 0 2 5 m， 翼 缘 板 厚 0 2 8 m， 顶 板 宽厚 比为 4 7 3 4 ， 腹 板 厚 0 3 5 8 m， 腹 板最 大高厚 比为 1 8 8 5 。腹板 为 2：1 斜 腹 板 ， 底 板 宽度随梁 高 的变化 而变化。箱 梁结构示意 如 图 1 所示 。 每个 T构 分为 0号 2 4号节 段 ， 0号 节段 长 1 2 m， 1 号 1 8号 节段 长 4 m， 1 9号 2 4号节 段长 3 5 m， 合龙段长 2 m。0号节段高 6 7 5 m， 底板厚 0 6 5 m， 底板宽 1 O 1 m； 1 号7 号节段高从 6 5 m渐变 至 4 m， 底 板 厚 从 0 6 5 m 渐 变 至 0 2 5 m， 底 板 宽 1 0 1 1 2 8 5 m； 8号 2 4号 节 段 高 4 m， 底 板 厚 0 2 5 m， 底板 宽 1 2 8 5 m， 其 中 8号 1 8号节 段 为 有索区， 在双号( N) 节段顶板 的中心位置设 置了单 索面钢绞线斜拉索锚固块 。 3 2斜 撑 的设 计 意 图 为减 轻 上部结 构重量 ， 节 约材料 ， 箱 梁设计 为宽 2 4 4 7 0 2 l 0一 I ； 4 3 0 4 3 0 3 0 51 1 5 0 01 6 5 0 人行道 慢车道 7 3 0 0 行车道 7 3 0 0 行 车 道 l I I 5 慢车道 人行道 图 1箱梁 结构 示意 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 2 1 7 作者简介： 余本俊( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 高级工程师， 1 9 9 6年毕业于长沙铁道学院铁道工程专业 ， 工学学士( E ma i l ： y b j l j 1 6 3 c o rn) 。 l n m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 宽幅薄壁预应力混凝 土箱梁加劲斜撑施工技术 余 本俊 1 3 幅薄壁单箱单室结构 ， 十分轻巧 ， 但箱梁刚度不足的 问题 较 突 出 。为 解 决 箱 梁顶 板 的强 度 和 刚 度 问 题 ， 在顶 板 的底 面对称 于桥 中线 设 置 了 2道 纵 向连 续 的 加劲肋 ， 并且从 2号节段开始 ， 在每个双号节段的箱 梁顶板 中心与腹 板下端之 间设 置 了 1 对 加劲斜 撑 】 。 斜撑 通 常采 用 混 凝 土 结构 或 钢 管 结 构 2 ， 为适 应主梁的刚度， 该桥斜撑采用了混凝土结构 ， 使斜撑 中力 的传 递更 顺 畅 、 更 平顺 3 。 斜拉索沿箱梁顶板的纵轴线进行梁端锚 固， 为 将斜 拉索 竖 向分 力 有 效传 递 至 箱 梁 腹 板 上 ， 对 斜 拉 索锚 固处的斜撑施加 了预应力 。设计要求在 ( N +1 ) 号 节段 箱梁 混凝 土 浇注 前 张 拉 N 号 节 段 斜 拉 索的部分索力 ， 而在 N 号节段斜拉索张拉前 ， N 号 节段 的斜 撑 预应力 须 张拉 完毕 。 3 3 斜 撑结 构 斜撑 为矩形 截面 ， 横截 面尺寸 为 0 4 m0 8 m， 斜 撑 长度 和 斜 度 根 据 箱 梁 高 度 和 底 板 宽 度 变 化 而变化。2号6号 、 2 0号2 4号节段的斜撑 为钢 筋 混凝 土结 构 ， 8号 1 8号 节 段 的 斜 撑 为 预应 力混 凝土结构。预应力斜撑对应斜拉 索锚 固块设置 ， 两 对 向斜撑 的预应 力 管道在 斜拉 索锚 固块处 通过 圆弧 段 相接 贯通 。预 应 力 斜 撑 内设 置 2束 1 5 一 声 1 5 2钢 绞线 ， 间距 3 5 0 mm， 内9 0 mm金属波纹管成孔 。斜 撑 预应 力单 端交 错 张拉 ， 锚下 张拉 控 制应 力 为 2 7 8 0 k N。斜撑 结构 示 意如 图 2所示 。 4斜 撑 施工 。 4 1施工 方案 的选 择 混凝土斜撑可采用 2种方 案施工 ： 第 1种方案 是斜 撑与 箱梁 一起 浇 注 。其 优 点是 斜撑 与箱 梁 的整 体性好 ， 能有效防止结合位置开裂 ， 且箱梁纵 向预应 力张拉完毕即可移动挂篮施工下一节段 ； 缺点是斜 撑阻碍挂篮内模前移， 挂篮 内模不 能设计为整体移 动 式结构 。第 2种方 案 是 预制 斜 撑 ， 在箱 梁 对 应 位 1 2 35 置处 预 留孔 洞 ， 待 该 节段施 工 完毕 ， 挂篮 移 动后安 装 预制 斜撑 ， 浇 注 斜撑 与箱 梁 之 间 的湿 接 缝 。其 优 点 是箱梁施工时内模结 构较简单 ， 内模可设计为整体 移 动式结 构 。缺 点 是 预 制斜 撑 重 量 较 大 ， 单 个 斜 撑 重 约 5 t ， 需 要 吊机 配合 安 装 ； 节 段 箱 梁 与斜 撑 先 后 施工， 在本节段斜撑安装完成前不能浇注下一节段 混凝 土 ， 延 长 了施 工 周 期 ； 另 外 ， 斜 撑 与箱 梁 连 接 处 钢筋 密集 ， 箱 梁 中预 留孑 L 洞 的 钢筋 预 留及 斜 撑 安 装 时接头钢筋处理难度很大 ， 且湿接缝处易出现收缩 裂纹 _ 4 。经经 济 、 技术 比选 ， 选 择第 1 种 方案 。 4 2 斜 撑模 板 由于斜撑位于箱 内， 无法使用吊机 ， 斜撑模板宜 分为 小块 ， 方便 装 拆 和在 箱 内人 工 搬 运 。 同时 考 虑 到斜撑模板倒用次数多 ， 截面尺寸控制精度要求高 ， 斜撑模板设计为小块钢模 ， 通过螺栓相互连接， 用扣 件 式钢 管 支 架 做 底 模 支 撑 。 单 块 钢 模 最 大 重 量 约 7 7 k g ， 可 以人工搬 运 和安 装 。 斜撑底模 和侧模在浇注混凝土前安装 ， 顶面模 板则随斜撑内混凝土的上升逐步向上分块安装， 用螺 栓将其与侧模连接固定。斜撑模板示意如图 3 所示。 4 3斜 撑 钢筋施 工 斜 撑钢 筋 由纵 向 主 筋 和 箍 筋 组 成 ( 见 图 4 ) ， 主 筋两端均为 u形， 结构较简单 ， 形成骨架后刚度大 ， 现 场搬 运不 易 变形 ， 单 个 钢 筋 混 凝 土 斜 撑 的 钢筋 骨 架 最 大重 量 约 5 6 0 k g ， 单 个 预 应力 混 凝 土斜 撑 的钢 筋骨架重量约 8 7 0 k g ， 具备将斜撑钢筋绑扎成骨架 后 采 用人 工整 体安 装 的条件 。 斜 撑 钢 筋 骨 架 在 已施 工 的 梁 段 顶 面上 预 先 绑 扎 ， 不占用箱梁钢筋绑扎时间 ， 钢筋骨架整体安装仅 需 1 h ， 比 原 位 绑 扎 缩 短 4 h以 上 ， 提 高 了 施 工 效 率 5 。斜撑 钢 筋施 工流 程如 图 5所示 。 4 4 斜 撑混 凝 土浇注 在箱梁顶板 的左、 右两侧对应斜撑位置各开设 1个混 凝 土 下 料 口， 斜 撑仅 安 装 了下端 的顶面 模板 ， 1 235 1 8 2 0 l 1 8 2 0 一 浆 o o 置 p 6 4 2 5 6 4 2 5 2 4 5 凿 图 2 斜撑结构 示意( 有预应力) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 世 界 桥 梁 2 0 1 3 ， 4 1 ( 2 ) 1 0 0 01 0 0 0 4 5 0 9 0 0 4 5 0 图 3斜撑模板示意 预应力斜撑需安装 槽口模板和锚垫板 预应力斜撑需安装 预应力孔道 图 4 斜撑钢筋骨架 箱梁底模、外侧模安装 箱梁底板、腹板封端模安装 绑扎箱梁底板、腹板钢筋 安装箱梁内侧模、斜撑底模 单位：m m 斜撑钢筋骨架整体抬移入模 H 斜撑骨架成型 绑扎斜撑两端与箱梁连接处钢筋 安装斜撑侧模、部分项面模板 安装箱梁顶板封端模 绑扎箱梁顶板钢筋 图 5 斜撑钢筋施工流程 待箱梁底板、 腹板混凝土浇注后， 斜撑混凝土从顶板 下 料 口通过 串筒 入 模 ， 采 用 插入 式 振 捣 棒振 捣 。随 着斜撑混凝土面的上升 ， 逐步 向上分块安装剩余 的 单位：m m 斜撑 顶面 模板 ， 直到 箱 梁 节段 和 斜 撑 混凝 土 浇 注 完 毕 。斜撑 两端 与箱 梁 接 头处 的钢 筋 十分 密 集 ， 须 加 强振 捣 。 4 5 斜撑 预应 力施 工 预应 力斜撑 内设 置 2束 n形 1 5 一 乒 1 5 2钢 绞 线 ， 间距 3 5 0 mm， 内9 0 mm金属波纹管成孔 ， 张拉槽 口 设 置在两 侧腹 板 的下端 。 4 5 1 预应力钢绞线安装 斜 撑预 应 力锚 垫 板 位 于腹板 下 端 ， 若从 锚 垫 板 向上穿入钢绞线， 由于预应力曲线半径只有 1 9 m， 钢 绞线极 难穿 人 ， 施 工 中采 取 了如 下 方 法安 装 斜 撑 钢 绞线 。 在 浇注 带 预应 力 斜 撑 的节 段 时 ， 箱 梁 顶 板 以上 的斜拉索锚固块暂不浇注， 斜撑 波纹管在锚 固块处 断开( 见图 6 ) ， 浇注箱梁和斜撑混凝土前 ， 从断开处 向两侧 的波纹 管 内穿 入 充气 胶 囊 ， 防止 波纹 管 内渗 入 水泥浆 。 波纹管在此处断开 图 6 斜 撑预应 力波纹管断开示意 当 N 号节段 纵 向预应 力张拉 完 毕 ， 挂篮 移 动至 N 号节 段 的前端 ， 在安装 ( N+1 ) 号节 段 的模 板 和钢 筋期间， 从斜撑波纹管断开处 向两侧 的波纹管内穿 入钢绞线 ， 然后用 1节“ 哈弗” 波纹管将断开的预应 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 宽幅薄壁预应力 混凝 土箱梁加劲斜撑施工技术 余 本俊 1 5 力管道连结起来 ， 用防水胶带包缠 、 密封连接段波纹 管 ， 并在波纹管最高端 预 留压浆 时的 出气孔 ； 浇注 N 号 节段 箱 梁顶 板 上 的斜 拉 索 锚 固块 混 凝 土 ， 将 斜 撑 预应力 管 道包裹 在 混凝 土 中( 见 图 7 ) 。 图 7斜 撵 预 应 力 钢 绞 线 安 装 示 意 4 5 2 预应 力张 拉 待 N 号节 段斜 拉 索 锚 固块 混 凝 土 强 度 达 到 设 计强 度 8 O 后 ， 单 端 交 错 张 拉 N 号 节 段 斜 撑 预 应 力 ， 2 束预应力同时张拉 ， 防止斜撑偏心受压。 由于斜撑钢绞线长度短 ， 曲线半径小 ， 管道内钢 绞线相互挤压 ， 单根钢绞线的松 紧程度对其张拉力 和伸长量影响很大， 所 以采取了先用单根张拉 ， 等逐 根 张 拉钢 绞线 至 0 1 倍 设 计 张 拉 力 ， 再 用 4 0 0 t 千 斤顶整束张拉至设计张拉力的施工方法 。 4 5 3预应 力孔 道压 浆 斜撑预应力张拉完毕 ， 用砂轮切割机从夹片外 3 0 mm 处 切割 多余 钢 绞线 ， 用砂 浆 封闭锚 头 。 通过锚垫板上 的压浆嘴对斜撑预应力管道进行 压浆 ， 待出浆管流出浓浆后关闭出浆管阀门， 打开波 纹管最高端的出气孔 ， 待出气孑 L 流出浓浆后 ， 封闭出 气孔 ， 继续压浆并持压 0 5 MP a 不少于 5 mi n ， 关 闭 进浆管阀门， 完成孔道压浆 。 4 5 4 张拉 槽 口封锚 斜 撑张 拉槽 口平 面 尺寸 为 5 0 0 mm8 0 0 mm， 深度 为 1 5 0 mm， 封锚 混凝 土 面积 和厚 度较 大 ， 必 须 保 证其 施工 质量 。由于箱 梁腹 板 为 2： 1的斜腹 板 ， 槽 口封锚混凝土与梁体混凝土的 良好结合是一个难 题 ， 若采用传统的从槽 口外 向槽 口内干砸混凝 土的 施工方法， 由于混凝土 自重下坠， 很难保证新旧混凝 土 的结 合质 量 ， 施 工 中采 取 了如下 方法 。 在浇注箱梁节段混凝土前 ， 从箱 内斜撑与底板 之 间 的锚 固块顶 面 插 入 2根 9 0 P VC管 ， 间距 4 0 0 mm， 其 底 口伸人 斜 撑 张拉 槽 口的木 模 内 ， 顶 口露 出 箱内锚 固块 ， 该 P VC管作为后续封锚混凝土的浇注 通 道 ( 见 图 8 ) 。 安 装斜 撑 钢 筋 时 ， 在 张 拉槽 口四周 各 预埋 2根 图 8封 锚 混 凝 土 浇 注 通 道 共 8根 1 o锚固钢筋 ， 待张拉槽 口模板拆除后 ， 对槽 口四周凿 毛 ， 安装 封 锚 钢 筋 网 片并 与预 埋 的锚 固钢 筋焊接固定。 安 装封 锚 模 板 ， 封 锚模 板 可利 用 挂 篮底 模 后 端 伸出的斜撑预应力张拉平 台进行 固定 ， 也可采用膨 胀螺 栓锚 固。 从预 留的 9 O P VC管顶 口灌入细石混凝土 ， 并 用小 直径 振捣 棒振 捣 ， 直至 封锚 混凝 土露 出 P VC管 顶 口。混凝土养护后拆 除封锚模板 ， 表面打磨处理 ， 颜色修饰 ， 完成槽 口封锚。 5 结 语 孟 加 拉 卡 拉 夫 里 三 桥 上 部 结 构 箱 梁 具 有 箱 梁 宽、 壁薄 、 跨度大的特点 ， 施工中根据箱梁和斜撑的 结构特点和设计意图， 采取了加劲斜撑与箱梁节段 整体浇注、 斜撑钢筋骨架整体安装 、 斜撑预应力滞后 1个 节 段 施 工 、 箱 内预 留封 锚混 凝 土浇 注 通 道 的 施 工方 法 ， 操作 方便 ， 质量 可 靠 ， 缩 短 了施工 周 期 ， 满 足 了设 计对 斜撑 施 工质 量 和进度 的要 求 。 参 考 文 献 ： 1 顾 安邦 桥梁工 程( 下) ( 土木 工程专 业 用) M 北 京 ： 人 民交 通 出 版 社 ， 2 0 0 8 2 刘 海燕 ， 陈 开利越南 拜 寨 大桥 主 桥施 工 J 世 界桥 梁 ， 2 0 0 8， ( 2 ) ： 1 5 3 刘 沐宇 ， 马克亮 三塔结合 梁斜拉 桥结合 段刚 度匹配研 究 E 1 建材世界 ， 2 0 1 0 ， ( 4 ) ： 6 7 7 1 E 4 3侍 刚 ， 唐 细彪 某预应力 混凝 土连续箱 梁桥 顶板裂 纹 成 因分 析 J 世界桥梁 ， 2 0 0 9 ， ( 4 ) ： 6 6 6 8 5 张帅民 ， 韩 国栋 桥梁 盖梁钢 筋骨架 整体 吊装施工 J 北 方 交通 ， 2 O 1 2， ( 9 ) ： 9 2 9 4 ( 编辑 ： 穆卓辉) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 世界 桥 梁 2 0 1 3 ， 4 1 ( 2 ) Co n s t r u c t i o n Te c h ni q u e f o r S t i f f e n i n g Di a g o n a l S t r u t s o f Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Bo x Gi r d e r wi t h Br o a d W i dt h a nd Thi n W a l l s l ， 【 ， Be n - j i n ( Ch i n a Ra i l wa y Ma j o r B r i d g e En g i n e e r i n g Gr o u p C o ，L t d ，Wu h a n 4 3 0 0 5 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th e ma i n b r i d g e o f t h e Th i r d Ka r n a p h u l i B r i d g e i s a f i v e s p a n p r e s t r e s s e d c o n c r e t e( P C)e x t r a d o s e d b r i d g e wi t h f o u r p y l o n s a n d wi t h s p a n a r r a n g e me n t o f( 1 1 5 + 3 2 0 0 + i 1 5 )m The s t a y c a bl e s a r e a r r a ng e d i n s i ng l e c a b l e pl a ne Th e s u pe r s t r u c t u r e o f t h e b r i d ge a d o p t s a k i n d o f PC b o x g i r d e r wi t h d i a g o n a l s t r u t s B a s e d o n t h e s t r u c t u r a l f e a t u r e s o f t h e box gi r d e r a nd d i a go na l s t r u t s a n d i n v i e w of t he i n t e n s i o n of t h e d e s i gn，t h e di a g on a l s t r u t s a nd bo x g i r d e r s e c t i on s we r e mon o l i t hi c a l l y c a s t ， t he r e i n f o r c e d s ke l e t on o f t he di a go na l s t r u t s we r e i n t e g r a l l y i ns t a l l e d，t he p r e s t r e s s f o r t h e di a go na l s t r ut s wa s a p pl i e d o ne s e c t i o n l a g g i n g b e h i n d t h e g i r d e r e r e c t i o n I n s i d e t h e b o x g i r d e r ，d u c t s we r e r e s e r v e d f o r t h e c a s t i n g o f t he c on c r e t e t ha t wa s us e d t o s e a l t h e a nc ho r a ge s The a p pl i c a t i on o f t he c o ns t r uc t i on t e c hn i qu e s a f o r e me nt i o ne d e ns ur e d t he c on s t r u c t i o n qu a l i t y a n d c o n s t r u c t i o n s pe e d of t h e d i a g o na l s t r u t s Ke y wo r ds ：e xt r a do s e d br i d g e；t hi n wa l l bo x g i r de r；s t i f f e ni ng d i a g on a l s t r u t s；i nt e g r a l c a s t i ng；p r e s t r e s s ；br i d g e c o ns t r uc t i o n ， l，lm ，ll ，l，m，Im ，m ，m，ll，m， ， ，-ll ，ll 欢迎订阅2 0 1 3年度 桥梁建设 桥 梁 建 设 是中国科技论文统计源期 刊、 中文核心期刊、 中国科学引文数据库来源期刊、 中国学术期 刊综合评价数据库统计源期刊、 中国核心期刊( 遴选) 数据库收录期刊、 中国学术期刊( 光盘版) 人编期刊 、 中 国科技期 刊网入 网期刊、 I C O NDA数据库收录期刊、 C AJ C D规范 执行优秀期刊、 波兰 哥 白尼索 引 ( I c ) 收录期刊、 美国 剑桥科学文摘 ( c s A) 收录期刊。 桥 梁 建 设 国际标准连续出版物号 I S S N 1 0 0 3 -4 7 2 2 ， 国内统一连续 出版物号 C N 4 2 -1 1 9 1 U， 邮发 代号 3 8 -5 4 。 桥 梁建 设 为双月刊( 双月 2 8日出版) ， 大 1 6开本 ( 1 2 0页) ， 每册定价 1 5 0 0元 全年定价 9 O 0 O元 全 国各地 邮局订阅， 编辑部亦可办理邮购。 桥梁建设 持有广告经营许可证， 代办设计， 收费合理， 时效持久， 欢迎洽谈。 编辑部地址 ： 武汉市建设大道 1 0 3号 电话 ： ( 0 2 7 ) 8 3 5 1 9 5 0 6 ( 编 辑部 ) ， 8 3 5 5 0 0 8 1 ( 广 告部 ) E ma i l ： q l k x y i s p u b l i c wh h b c a q l j s z t mb e c c o rn 邮编 ： 4 3 0 0 3 4 传真 ： ( 0 2 7 ) 8 3 3 6 0 O O 5 桥梁建设 编辑部 2 0 1 3年 3月 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m