浅谈桥梁预应力混凝土连续箱梁合拢施工

苗亚东

摘要 深洋大桥主桥为三跨一联220m长的预应力混凝土变截面连续箱梁，采用悬臂浇筑法施工。介绍合拢施工中边跨现浇段施工、边跨合拢段施工和中跨合拢段施工的关键技术，以及合拢施工的主要质量控制方法。

关键词连续箱梁合拢施工工艺施工方法

1、引言

悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁的合拢段施工，是桥梁上部构造施工的关键环节。在施工图设计中，合拢段长度比较短，调整梁体线形的余地非常小。由于连续箱梁在进行合拢施工时，箱梁悬臂部分较长，而此时荷载和温度的微小变化都将会对桥梁体系节段前端的标高和伸缩变形产生很大的影响。在预应力混凝土连续箱梁的合拢施工过程中，通常容易出现下列问题：

(1)由于模板支立不够牢固、浇筑混凝土时顶板表面未认真抹平，合拢后箱梁顶面不平顺、不平整。

(2)合拢施工温度选择控制不当。由于连续箱梁在合拢前悬臂较长，随着气温的变化，箱梁悬臂端的高程和梁的长度也相应发生变化。合拢后体系转换，连续箱梁的顶面高程和梁体长度变化明显减小，但将产生温度应力。合理的合拢时间会大大减小结构的温度内力。

(3)合拢后箱梁顶面因养护不及时而出现收缩裂缝。

(4)模板支立不牢固出现模板沉降变形，使梁段之间混凝土表面有明显的高低差。因此，对合拢段进行必要的施工控制，可以保证桥梁上部构造线形顺畅，内力分配和传递合理，从而确保工程质量。

2、工程概况

深洋大桥为宁德宁武高速公路上的一座大桥，全桥共有23孔，桥长907．5m。连续刚构位于深洋大桥第三联，梁体跨度布置为57.5+105+57.5m，截面梁高由6.0m按2次抛物曲线变化至2.6 m，即中间支点处6.0 m，边跨直线段及主跨跨中处2.6m,其高跨比分别为1/17.5和1/40.38.全桥箱梁顶板宽度为12.0m，底板宽度为6.0m。箱梁横截面为单箱单室直腹板,箱梁梁体两翼板悬臂长度为3.0m.通过两腹板的高差，实现顶板单向横坡。通过平曲线内外侧箱梁长度差，实现平曲线。预应力束及钢筋均应根据曲线作适当调整。预应力束均应在顶板或底板无竖弯或平弯处调整。顶板厚26cm，腹板厚50cm～70cm～100cm，底板厚由28cm按圆曲线变化至65cm，中支点外加厚到100cm；全桥于支点、端支点共设4道横隔梁。横隔梁处设过人洞。纵向顶板悬浇钢束、腹板下弯束均采用Φj15.2-19型、顶板合拢束、底板合拢束采用Φj15.2-17型高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为15.20mm，公称面积为139mm2，标准强度fpk=1860Mpa，弹性模量为EP=1.95ⅹ105MPa,竖向预应力及0#块横隔板采用直径25毫米的精轧螺纹粗钢筋，锚具参考M15锚固体系。管道用镀锌双波纹管成孔，钢绞线均采用对称张拉锚固。变截面箱梁支座采用GPZ(Ⅱ)系列盆式橡胶型支座。桥面铺装设计总厚度为16cm，其中防水水泥混凝土厚度6cm,沥青混凝土厚度10cm。

3、合拢段施工

3．1 合拢段施工顺序

合拢时，先合拢边跨，再合拢次边跨，直至中跨合拢。

3．2 施工准备

3．2．1 混凝土配合比设计

主桥现浇连续箱梁设计强度等级为C50，梁段混凝土强度达到设计强度等级的90％时方可施加预应力。施工时采用混凝土输送泵进行混凝土浇筑施工。由于合拢段主要施工时间在8、9月份，正值天气炎热阶段。按照泵送、缓凝与早强的要求，进行掺加减水剂和粉煤灰的高性能混凝土配合比设计。

(1)原材料试验情况

采用三德牌P.O52．5级普通硅酸盐水泥。水泥细度为2．9％ ，初凝时间2h20min，终凝时间3h10min，抗压强度3d为30.5MPa、28d为49．9MPa，抗折强度3d为6.2MPa、28d为6．7MPa。碎石压碎值为7.2％，针片状含量为4.1％ ，筛分试验符合4.75—26.5mm级配，含泥量为0.8％，泥块含量为0.3％。中砂细度模数为2.84，含泥量为1.0％，泥块含量为0.4％。外加剂采用厦门宏发先科HPCA-600减水剂。减水率为34％ ，泌水率为10％ ， 7d、28d抗压强度比分别为169％、135％，符合GB8076—2008中高性能减水剂缓凝型技术要求。混合材料选用I级粉煤灰，细度4.5％ ，烧失量1.7％ ，含水量0．1％ ，氧化硫含量0．46％。(2)混凝土配合比设计C50高性能混凝土配合比设计是以基准混凝土为基础，用粉煤灰超量取代法进行调整后得出的。工地中心试验室根据计算，经多次试验确定出设计混凝土配合比。按此配合比拌制的混凝土拌和物，坍落度T=180mm，lh坍落度的损失为2o％ ，含气量为1．7％ ，标准养护条件下混凝土试件各龄期抗压强度平均值为：R7=51.4MPa，R28=60.9 MPa.

3．2．2 观测气温变化情况

为了保证在设计规定的气温条件下进行合拢施工．在合拢施工前一周起，对工地的气温变化情况进行连续认真观测。夜间10：00至早晨6：00每两个小时进行一次观测，并及时准确填写测温记录。

3．3 边跨现浇段及边跨合拢段施工

3．3．1 边跨现浇段施工

(1)施工工艺流程

支立边跨现浇段箱梁支架+预压试验+支立箱梁底模板+调整模板高程和中线+支立箱梁侧模板+绑扎底板钢筋及端横隔板钢筋，进行预应力孔道定位，安装波纹管+穿底板钢束+支立芯模和端模板+绑扎顶板钢筋，安装顶板预应力波纹管管道浇筑混凝土+混凝土养护+拆除侧模和芯模模板。

(2)施工要点

①在墩身施工时预埋60*70*2cm和60*60*2cm厚的钢板，钢板采用在墩柱两侧对称预埋，对称钢板之间焊接工字钢（I18），在工字钢两侧分别预埋3根直径为4.8cm钢管，用于穿直径为25cm的精轧螺纹钢进行对拉。预埋钢板表面要比墩柱混凝土表面凹进1—2cm以便以后进行恢复。三角托架顶部的主梁采用并排两根Ⅰ45的工字钢与墩柱预埋的预埋钢板进行焊接。主梁下部采用并排两根Ⅰ32的工字钢做斜撑，斜撑与主梁同样采用并排两根Ⅰ32的工字钢与主梁构成一个三角形，三角形内采用并排两根Ⅰ18的工字钢做斜撑加固，保证三角托架在受力时不被扭曲。

②加载试压。在现浇支架上底板范围内布设水箱，分三级向水箱内注水(G／2;3G/4; G。G为箱梁重量)。加载前和每级加载后，观测支架沉降量，最后一级加载后每6h观测一次沉降量。24h后卸载。

③支立模板，安装钢筋。首先按照试压成果调整支架的预留沉降值；然后铺设底模板；再依次进行底板钢筋骨架与预应力管道安装，端横隔板钢筋骨架安装，腹板钢筋骨架与预应力管道安装；钢绞线穿束，过渡墩处P锚安装；安装芯模和端模；最后安装顶板钢筋骨架与预应力管道，并调整校正模板。

④浇筑混凝土。采用混凝土拌和站拌制混凝土，混凝土搅拌运输车运输、混凝土输送泵向模内输送混凝土。箱梁混凝土浇筑从一侧向另一侧连续进行。混凝土浇筑完成表面收浆后，及时洒水养护。当梁体混凝土强度达到设计强度等级的75％ 以上时，拆除侧模和芯模。

3．3．2 边跨合拢段施工

边跨合拢通常根据该合拢段所处地形及上部构造距地面高度等实际情况，确定采用挂篮法施工。采用挂篮法浇筑混凝土施工时，需要在合拢段两侧设置对称配重水箱，采用同步卸载法以消除附加内力。本桥边跨合拢段位于高山地上，且梁底距地面高度约为32m，采用挂篮法进行施工边跨合拢段施工。