分段现浇桥梁的悬臂施工及注意事项

许忠印

(河北省交通建设监理咨询有限公司)

分段现浇桥梁的悬臂施工,就是利用挂篮在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土、张拉预应力筋 、移动挂篮、立模、绑扎钢筋等循环连续施工,直至合拢形成连续桥梁。挂篮悬臂浇筑施工不需大量施工支架和大型的临时设备,不影响桥下通航、通车,施工受季节、河道水位影响小。因此挂篮悬臂浇筑施工的方法在连续梁和连续刚构中得到广泛的应用。挂篮悬臂现浇施工的桥梁常用跨径,国内目前最大跨径已达到270m。该施工方法是国内外大跨径连续桥梁的主要施工方法之一。虽然该施工方法有很大的优点,但是也有它的不足之处,主要是悬臂施工体系转换较多、施工线形及合拢技术要求比较高。另外在挂篮的拼装移动及 0#块施工环节上也有一定的技术难度。

1 支座的安装及注意事项

现阶段国内大跨径连续梁的支座大部分为盆式支座,它的主要特点是承载能力高,适应上部结构水平位移较大、摩擦系数小、支座建筑高度小、经济效果显著和具有抗震消能等优越性。虽然支座在桥梁结构中属于小部件,但是如果设计不当、施工质量差和缺乏合理的养护,它往往给结构受力带来严重的不良后果。大量事实证明支座在桥梁结构中是最易出现病害之处。因此合理选择支座,提高支座的施工质量,对桥梁的寿命,使用性能具有十分重要的意义。

1.1 支座预偏量的设置

挂篮悬臂浇筑的桥梁要经过多次合拢,每次合拢都要进行一次体系转换。由于每次合拢期很短,在此期间混凝土发生的徐变很小,可以忽略。但是由于温差产生的内力非常大,对于截面较大的箱型梁体将会产生数千吨的温度内力,如此大的内力对于一般的刚性支撑杆件是难以承受的,所以在合拢口锁定后应立即释放一端的支座固结约束,使一端梁可沿支座滑动。由此使支座上垫板产生一定的偏移,为了保证梁体在全部合拢后支座与其上垫板位置准确,在支座安装时应对支座上垫板设置一定的反方向的预偏量。其预偏量的大小应根据合拢时气候的温差大小计算得出,预偏量的方向由合拢顺序确定。

1.2 支座的安装

为了保证支座安装后位置准确,首先必须保证支座垫石位置准确,在支座安装前应用全站仪在垫石上把支座的位置准确放出,然后用环氧树脂砂浆把支座固定在垫石上,在安装时可以边安装边用水准仪调整支座标高。为了便于保证支座的标高和安装质量,在浇筑支座垫石时可有意使垫石标高略低于设计标高,而且要尽可能是垫石上顶面平整。另外在支座安装时一定要特别注意支座前后方向和左右位置不能搞错,否则后果不堪设想。

2 0#块的施工及注意事项

0#块在各梁段中体积最大,纵向预应力束及横向、竖向预应力束最多,普通钢筋密布,管道纵横,而且 0#块受力情况复杂,因此它是梁段施工的关键。其主要注意事项如下。

(1)在悬臂施工过程中,桥墩必须保证梁部以克服倾覆稳定,使梁段无论在对称平衡悬臂状态还是遇到设计规定范围内不对称荷载时均能正常施工并保证其处于稳定可靠状态。当前最适合的办法就是将桥墩于 0#块予以临时固结。其主要措施就是在墩顶四周设置临时混凝土支座和在墩顶预埋两排高强度钢筋与0#块进行固结。

(2)0#块梁段大多采用支架法施工,为了消除支架非弹性形变,支架在立模后应进行预压加载,由于 0#块大都采用分层浇筑混凝土,预压重可取混凝土重的 80%。预压过程中应对支架进行标高控制测量,具体测量方法为:每侧支架取 3个断面(根部、中部、悬臂端),每个断面测 3个点,每个点测 4组数据(加载前、1/2荷载、加载后、卸载),最后根据测量出的数据计算出支架的弹性变形和非弹性变形,由此来调整 0#块底模的标高。

(3)由于 0#块中钢筋数量、型号多,所以在绑扎钢筋时一定要注意保证钢筋的数量、型号、间距、保护层满足规范和图纸的要求。另外当普通钢筋与预应力管道位置有冲突时,应适当调整普通钢筋的位置以保证预应力管道位置准确。

(4)要注意模板的刚度和拉杆的数量满足施工要求,保证混凝土在施工过程中不变形,否则将给下一步施工——1#块施工带来麻烦。

(5)混凝土浇筑时应注意由两端向中间对称浇筑,要保证混凝土振捣密实,特别是支座上部的混凝土。另外在振捣时注意振捣棒不能触及波形管道,以防波形管道被振坏而进浆,混凝土浇筑完毕后对预应力管道进行冲洗,要对顶板进行收浆、刷毛。

3 挂篮安装及注意事项

挂篮作为梁体悬臂施工的承重结构,其使用周期长,循环次数多,结构受力较为复杂。挂篮结构安全不仅关系到桥梁主体结构安全,也关系到施工人员的人身安全,所以在挂篮正式悬浇使用前有必要通过静载压重的方法检验挂篮结构的可靠性,同时通过挂篮静载试验来确定挂篮在混凝土荷载作用下的变形值,为挂篮底板预拱度的设置提供依据,在静载试验中为了使挂篮的变形更接近实际情况,应采用分级加载的方法,每级荷载加载完成后间隔 2h观测挂篮的变形值,再进行下一级加载,全部加载完成后持续 5～6h,期间观测挂篮变形 2～3次。然后分级卸载,观测挂篮的变形值,最后算出挂篮的弹性变形和非弹性变形值。

4 梁段混凝土浇筑施工注意事项

梁段混凝土的悬臂灌注一般采用泵送,混凝土坍落度一般控制在 12～18cm,并应随温度变化及运输和浇筑速度作适当调整。其主要注意事项如下。

箱梁各节段混凝土在灌注前,必须严格检查挂篮中线,挂篮底模标高,纵、横、竖三向预应力管道,钢筋、锚头及其他预埋件的位置,认真核对无误后方可灌注混凝土。

若能全断面一次灌注做好,否则应按以下顺序灌注。(1)二次灌注:第一次由底板至腹板下承托,第二次为剩余部分。(2)三次灌注:第一次由底板至腹板下承托,第二次由腹板下承托至腹板上承托,第三次为剩余部分。一般情况下最多采用二次灌注,否则将影响工程质量和工期。

混凝土的灌注宜从挂篮前端开始,以使挂篮的微小变形大部分实现,从而避免新旧混凝土间产生裂缝。

各节段预应力管道在灌注混凝土前,宜在波形管内插入硬塑管作衬填,以防管道被压瘪。另外如果竖向预应力管道出现堵管问题处理起来非常困难,所以竖向预应力管道由钢管代替波纹管比较安全。预应力管道的定位钢筋应牢固可靠,定位钢筋网架间跑应保持在0.5～1m左右。

梁体混凝土浇筑的成败与否,关键在于混凝土的振捣质量。所以我们必须做到不漏振,不过振,保证混凝土密实均匀。

5 预应力混凝土连续梁的合拢施工要点

(1)应选择日气温较低、温度变化幅度较小锁定合拢口并灌注合拢段混凝土。

(2)合拢口混凝土应比梁体提高一个等级,并要求早强,最好采用微膨胀混凝土,并须做特殊配比设计,浇筑时应认真振捣,浇筑完成后认真养生。

(3)为保证浇筑混凝土过程中合拢口始终处于稳定状态,必要时浇筑前可在各悬臂端加与混凝土重量相等的配重,加卸载均应对称梁轴线进行。

(4)合拢口的锁定应迅速对称锁定,先将外刚性支撑一端与梁端部预埋件焊接,再将刚性支撑顶紧并焊接,而后迅速将外刚性支撑的另一端与梁连接,临时预应力束应随之快速张拉。在合拢口锁定后立即释放一端的固定约束。

6 预拱度的设置

预应力混凝土连续梁由于受混凝土收缩、徐变等诸多因素影响,施工线形及合拢高差是施工中最难控制的技术指标。为此准确计算施工挠度,合理设置预埋拱度至关重要。从目前看,理论与实践相结合是设置预拱度抵消挠度的有效方法。施工中应进行施工精密测量和挠度监控,以便及时对梁体标高进行调整。特殊情况下可采取纠偏措施。