浅述现浇箱梁桥预应力钢束顶板张拉施工——以福州西园1号分离式特大桥和福州北互通主线1号桥为例

兰晓红



浅述现浇箱梁桥预应力钢束顶板张拉施工——以福州西园1号分离式特大桥和福州北互通主线1号桥为例

兰晓红

（福州黎明职业技术学院 工程管理系，福建 福州 350004）

结合福州西园1号分离式特大桥和福州北互通主线1号桥的施工实例，用桥梁博士软件验算主梁内力和强度，介绍多联现浇预应力连续箱梁桥分段同时施工的方法，论证现浇箱梁桥张拉钢束至顶板方案可行性，为同类桥梁施工提供借鉴。

现浇箱梁；分段施工；顶板张拉

1 引言

改革开放以来，福州市区交通建设取得了巨大成就，交通基础设施迅速发展，穿越城区的高速公路桥梁和城市高架桥越来越常见，这些桥基于美观要求和桥下净空等问题的考虑多以现浇箱梁为主，其中不乏跨数和联数较多的大桥、特大桥。这一类桥梁在施工时若按照常规的“逐联搭支架立模，现浇砼，张拉钢束，拆模落架”的施工顺序势必影响施工进度，且当桥长越长或某一段落由于客观原因无法正常展开施工时，导致工程滞后就越严重。为不影响工程建设工期，需要采取合理的施工工序，将全桥拆成若干个施工段落，多个工作面同时施工。但是当相邻的施工段落合拢时，如果按照常规做法在箱梁梁端腹板张拉钢束，必然导致预应力钢束张拉空间的冲突，故考虑把其中一跨箱梁梁端钢束由腹板张拉改为顶板张拉。本文结合福州西园1号分离式特大桥和福州北互通主线1号桥的施工实例，介绍现浇箱梁的施工段落划分及钢束张拉至顶板方案。 

2 工程概况

2.1 西园1号分离式特大桥

本桥属于福州机场二期项目A7合同段，位于西园村边(市郊)，桥下有多条规划城市道路。本桥上部结构采用10联3×30+（40+50+40）+4×30+4×（5×30）+4×30+（40+50+40）+3×30米连续现浇箱梁桥，全长1287.0米，其中主桥为40+50+40米变截面连续箱梁，引桥均为30米等截面连续箱梁[1]。本项目施工工期较紧，且其中存在两联变截面连续箱梁，若采用逐联顺序施工将导致施工进度严重滞后。

2.2 福州北互通主线1号桥

本桥属于福州绕城公路西北段项目RA5合同段，位于西垅村(市郊)，桥下有互通匝道。本桥上部结构左幅桥采用3×（3×30）+6×26米预应力砼现浇连续箱梁（等截面），右幅桥采用3×（3×30）+(4×32.5+26) 米预应力砼现浇连续箱梁，全长429.5米，且起点与古城1号特大桥相连，连接跨径为(40+55+40) 米变截面连续箱梁[2]。本桥虽然联数不多，但第一联和第二联桥墩施工受北郊高压线征改影响，短时间内高压线路无法搬迁到位，若等到古城1号特大桥变截面箱梁上部预应力施工后并且高压线路搬迁完毕，再顺序施工本桥4联，同样带来施工进度的严重滞后。

3 多工作面及顶板张拉处理

针对上述问题在施工组织设计上结合各桥的实际情况提出多工作面施工及配套的顶板张拉钢束的处理方案，相邻的施工段落合拢时把其中一跨箱梁梁端钢束由腹板张拉改为顶板张拉。

3.1 多工作面的划分

西园1号分离式特大桥共10联，其中第二联和第九联为(40+50+40)米的变截面连续箱梁，施工段落划分时将第二、三联间的6号墩，第五、六联间的20号墩，第八、九联间的34号墩处设置3个施工节点，并在6号墩处、34号墩处30米跨径等截面箱梁设置钢束于顶板张拉，桥台背墙待第一、第十联上部结构施工完毕后再浇筑。这样保证等截面箱梁的施工不影响变截面箱梁的施工，根据各联桥梁施工的开始时间和进度进行科学合理的安排，共分为3个施工节点，4个施工面同时展开施工，可大大加快工程施工进度，以满足工期要求。具体施工顺序安排如表1所示。

福州北互通主线1号桥共4联，在第二、三联间设置施工节点，第一、第二联从大桩号往小桩号施工，并在第一联设置顶板张拉；第三、第四联从小桩号往大桩号施工，待第四联上部施工完毕后再进行桥台背墙的浇筑（不需再设置顶板张拉），这样无需等待第一联和第二联桥址附近高压电线的拆迁就可以先展开后两联的施工，同时也不会影响与之相邻的古城1号特大桥(40+55+40）米变截面箱梁的施工。

表1 桥梁施工顺序安排表

3.2 钢束的顶板张拉

施工时为保证预应力损失不至过大，通常将联长较长的箱梁分成若干个施工节段，举福州北互通主线1号桥右幅第一联3×30米现浇连续箱梁为例，通常做法是在第二跨距梁端6米处设置施工缝，分为第一施工节段(30+6) 米，第二施工节段(24+30) 米，如图1所示。现考虑采用钢束顶板张拉的方案，将施工缝位置改为第三跨距梁端6米处，分为第一施工节段30+30+6米，第二施工节段24米，如图2所示。

施工逢位置改变后，前两垮预应力钢束张拉至梁端，第三跨（3号墩和4号墩之间），如图3所示，将原来张拉至梁端腹板的钢束F-1、F-2、F-3移至顶板张拉，并增设相应的顶板钢束齿板，避免相邻两跨张拉钢束时工作空间的冲突；将原顶板钢束T在施工缝处由原来的连接器改为张拉锚固端；原底板钢束B在施工缝处由原来的连接器改为张拉锚固端；在顶板张拉跨的底板增加一排底板钢束B’锚固在4号墩梁端，拉回至3号墩横隔梁处进行张拉锚固。钢束张拉顺序按先底板B、B’,再顶板F-1、F-2、F-3的顺序进行。钢束布置如图3所示。

图1 施工分段立剖面图（钢束梁端张拉）

图2 施工分段立剖面图（钢束顶板张拉）

图3 第二施工段钢束立面布置图

3.3 主梁应力、强度验算

以福州北互通主线1号桥右幅第1联12米宽3×30米现浇（单箱双室）箱梁为例，顶板T束采用4根Φs15.2-12钢绞线，底板B束采用4根Φs15.2-9钢绞线，腹板（包括顶板张拉钢束）F-1、F-2、F-3钢束分别采用3根Φs15.2-19钢绞线，底板拉回至3号墩横隔板的B’束采用4根Φs15.2-19钢绞线，采用桥梁博士3.10将箱梁划分为90个离散单元，考虑① 80％的相对湿度 ② 公路-I级车道荷载 ③ 1500天收缩徐变 ④ 25°升温温差及20°降温温差 ⑤ 顶板升温14°，底板降温7°的非线性温度作用 ⑥ 支座处5mm的不均匀沉降最不利组合等各种荷载和作用的影响，计算结果如图4、图5、图6、图7、图8所示。

图4 正常使用长期效应组合下最小正应力图(单位：MPa)

图5 正常使用短期效应组合下最小正应力图和正常使用标准值效应组合下最大正应力图(单位：MPa)

图6 正常使用短期效应组合下主拉应力图(单位：MPa)

图7 正常使用标准值效应组合下主压应力图(单位：MPa)

图8 承载能力基本组合下强度图(单位：KN.M)

① 从图4、图5和图6可看出，全桥主梁单元除钢束顶板张拉处梁端附近由于预应力钢绞线的缺失出现较大的正拉应力（-0.34MPa）和主拉应力（-0.53MPa），其余单元截面均满足现浇预应力砼A类构件要求[5]；

② 2号墩处箱梁采用顶板张拉时出现了一定程度的拉应力，是由于改变了砼现浇节段的长度,导致钢束张拉长度变长，预应力损失增大引起的，但仍满足规范要求。必要时可在距2号墩6米处再增加一个施工节段，即可减少预应力损失。

③ 从图7可看出，正常使用标准值效应组合下主压应力图全桥最大值为13.09 MPa，符合规范要求[3]；

④ 从图8可看出,承载能力基本组合下全桥弯矩值在包络图范围内，符合规范要求[4]。

4 结语

通过福州西园1号分离式特大桥和福州北互通主线1号桥的施工实例，并经过桥梁博士3.10的有限元计算检验可得出以下结论：

1、采用预应力钢束顶板张拉方案，只在距梁端很小的范围内出现局部拉应力，可采用局部钢筋加强或改用钢纤维砼的措施处理，其他各种最不利组合情况下箱梁的受力均能满足规范要求；

2、多工作面施工及预应力钢束的顶板张拉方案，经过理论计算和施工检验，技术可行，对于联数较多或有特殊施工顺序要求的现浇箱梁施工，能加快施工进度、保证施工工期。

[1]福州长乐国际机场高速公路二期工程A6合同段两阶段施工图设计[R].福州:福建省交通规划设计院,2007.

[2]国道主干线福州绕城公路西北段RA5合同段两阶段施工图设计[R].福州:福建省交通规划设计院，2007.

[3]中华人民共和国行业标准-公路工程技术标准(JTG B01-2003)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4]中华人民共和国行业标准-公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[5]中华人民共和国行业标准-公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

Introducing the Tensioning Steel Method of Cast-in-site Concrete Continuous Box Girder

LAN Xiao-hong

（Department of Engineering Management,Fuzhou LIMING Vocational & Technical College,Fuzhou 350004,China）

Combined with the project of Fuzhou Xiyuan Separated Bridge and the No.1 Bridge of north Fuzhou interchange main line, a method of section and simultaneously construction of multi-span,cast-in-site, prestresssed concrete continuous box girder bridge is introduced in this paper.The computational checking of the bridge structure shows that tensioning of closure prestressed steel strands to roof is practicable，reliable and can ensure construction quality.

cast-in-site box girder; section construction; tensioning steel strands to roof

2010－08－04

兰晓红（1981－），女，福建建阳人，助教，学士。

TU378.2

A

1673-1417（2010）03-0025-04