波纹钢腹板变截面预应力混凝土连续箱梁施工技术

高海云等

摘要：通过滁河特大桥波纹钢腹板预应力连续箱梁的施工，详细介绍了波纹钢腹板梁及预应力体外束的施工技术及质量控制要点。

关键词：波纹钢腹板 预应力体外束 施工技术

0 引言

波纹钢腹板预应力连续箱梁是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波纹钢腹板三者构成的组合结构，是对传统的混凝土桥梁的一种改进。此类结构与普通混凝土桥梁相比优点在于：①它恰当地将钢、混凝土结合起来，混凝土顶底板抗弯，波纹钢腹板抗剪，充分发挥了材料的使用效率。②采用波纹钢腹板减轻结构自重，抗震性能好，经济美观。③运输和吊装方便，缩短了施工周期；此外解决了现在很多大跨连续梁或连续刚构中出现的混凝土腹板开裂问题，提高结构的耐久性。在日本得到了大力的推广应用，我国目前也成功建成了多座波形钢腹板桥梁，本文结合滁河特大桥施工，详细介绍波纹钢腹板变截面预应力连续箱梁施工技术。

1 工程概况

滁河特大桥在南京市六合区龙袍镇和东沟镇交界处跨越滁河，全桥共分七联。其中主桥为53+96+53m的波纹钢腹板变截面预应力连续箱梁，箱梁为单箱单室截面，波纹钢腹板采用Q345c钢材，波长1.6m，波高22cm，腹板钢板厚度为10～18mm。水平面板宽0.43m，水平折叠角度为30.7°，弯折半径为15t（t为波形钢腹板厚度）。（图1）2 施工过程说明

①0、01和1号块：作为一个施工单元采用落地支架法施工，首先进行落地支架搭设及翼缘板满堂支架的搭设，预压后进行模板、钢筋、钢腹板安装及预应力管道施工，后进行底板混凝土、内衬混凝土及顶板混凝土浇筑。（图2）②拼装挂篮悬臂浇筑2号～13号段，起吊设备采用中央分隔带处的塔吊（在14号主墩及15#主墩各一台），每个块段施工包括：安装、定位、焊接波纹钢腹板；挂篮行走；安装模板；钢筋、预应力管道及预埋件施工；之后进行砼浇筑。（图3）③15号～16号边跨段：16与15号块段施工与0及01号块施工类似，采用满堂支架法施工，施工过程中注意预应力管道的布设。（图4）④合龙段：14#合龙块采用吊架法施工，为保证箱梁的线型和合龙精度满足设计要求，在挂篮悬浇过程中要不断根据箱梁实测挠度修正各块段立模标高。（图5）

3 钢腹板施工关键技术

3.1 钢腹板定位

①落地支架施工处的钢腹板定位（0、01及1号块）。波形钢腹板用平板车运输至塔吊吊点正下方，起吊纵向移动至设计位置，转换吊点到手拉葫芦上，手拉葫芦固定于支立在翼缘板上的型钢。内侧使用定长钢管进行定位。钢管共设置6道，上中下各两道。波纹板的标高通过手拉葫芦进行调整。（如图4）②挂篮悬臂处的钢腹板定位（2-13号块）。悬臂施工时波形钢腹板用塔吊起吊纵向移动至设计位置，转换吊点到手拉葫芦上，手拉葫芦固定于焊接在挂篮主梁上的型钢。通过松、紧手拉葫芦进行标高调整。（图6）③合龙段处的钢腹板安装定位（14号块）。由于合龙时两端节段已经施工完毕，合龙段波纹钢腹板塔吊起吊至设计位置，在倒“Π”形钢板上焊定位钢筋临时固定于两端节段的钢腹板上。标高与两端节段波纹板标高相平。

3.2 波纹钢腹板间的组件焊接

各块段的波纹钢腹板在工厂加工完成后运至工地，节段与节段间波纹钢腹板在施工现场焊接完成。钢腹板定位要求相邻腹板紧密贴在一起后保证间隙小于0.5mm。焊接采用贴角焊。

3.2.1 贴角焊施工要点。①波纹钢腹板钢材为Q345C，其性能必须符合规范要求，并具有国家技术质量监督部门确认的产品质量说明及出厂合格证明。焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的規定。②焊接前应将钢腹板表面的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质清除干净。在正式焊接前应试焊，焊缝经检验合格后方能正式焊接。③焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷；不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且不得有咬伤、未焊满、根部收缩等缺陷。④贴角焊缝外观应达到：外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与波纹钢腹板间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。（图7）

3.2.2 底板结合钢筋采用帮条单面焊连接。结合钢筋中心距离波纹钢腹板底缘30cm。在波纹钢腹板通长范围内布设。

3.3 波纹钢腹板与顶、底板混凝土的连接

3.3.1 波纹钢腹板采用钢筋混凝土榫的形式与顶板连接。波纹钢腹板顶部焊接倒“Π”形开孔钢板，倒“Π”形底钢板厚16mm，宽500mm，兼做箱梁顶板加腋处混凝土浇筑时的底模。倒“Π”形上两列开孔钢板厚为16mm和20mm两种，钢板上设置直径60mm的圆孔，并贯通横桥向Φ20钢筋。

3.3.2 波纹钢腹板与底板采用波纹钢腹板嵌入连接方式，嵌入深度为280mm。波纹钢腹板进入底板混凝土部分设置两行直径60mm的圆孔，并贯通横桥向Φ20钢筋。

3.3.3 箱梁顶板和底板穿过钢板孔洞的钢筋应定位准确，确保穿孔钢筋从孔洞中心穿过。

在底板与顶板处，沿水平在波纹板每行圆孔内外均设置一道定位钢筋，确保过孔钢筋的准确对中。（图8、9）

3.4 波纹钢腹板与内衬混凝土、转向块、横隔板的连接

为确保波纹钢腹板受到的剪力能有效传递到下部，本桥在0及01号块波纹板内侧设置内衬混凝土，在边跨4、8、11号块设置3道横隔板，在中跨4.8.11及14号块共设置7道横隔板。

3.4.1 波纹钢腹板与内衬混凝土和体外预应力转向块横隔板采用剪力钉连接形式。浇筑时将剪力钉埋入混凝土内，剪力钉直径19mm，长度为20cm。（图10）

3.4.2 波纹钢腹板与边跨端部横隔板、0号块横隔板采用钢板直接嵌入混凝土的方式连接，嵌入段设置钢筋混凝土榫，开孔直径为60mm，贯穿Φ20过孔钢筋，与箱梁顶底板过孔钢筋要求一致，确保穿孔钢筋从孔洞中心穿过。

4 体外预应力施工

4.1 说明

①箱梁采用纵、横双向预应力体系，纵向预应力采用体内、体外相结合的体系。箱梁悬臂施工和箱梁合龙时的预应力全部采用体内预应力，以抵抗一期恒载和施工临时荷载；箱梁在连续状态下张拉的体外预应力用于抵抗二期恒载和活载。②本桥半幅设置6道15-22型体外预应力钢束，设置两道15-22型体外预应力备用钢束。预应力钢束采用无粘结PE高强低松弛光面钢绞线，其主要技术标准符合《无粘结预应力钢绞线》（JG161-2004）的规定。每根钢丝间注有油脂，整股钢绞线为外挤压PE（聚乙烯）层的成型钢绞线。③锚固块和定位块处采用预埋无缝钢管成孔。钢束转向处采用的转向装置除了必须满足结构受力要求外，还必须能够有效地进行体外束的定位、安装、张拉、监测及单根更换。

4.2 钢绞线下料

穿束前必须将本阶段所有的钢绞线下料完毕，卷盘、妥善存放并做好临时防护措施，按照图纸计算长度及工作长度进行钢绞线的下料，下料过程中要注意对PE层的保护，避免刮擦损伤。

4.3 穿束

体外预应力钢束穿束采用卷扬机配合人工穿束的方式，卷扬机钢丝绳与钢绞线间采用专用的连接器进行连接（图11）。钢绞线穿束方向为从14号主墩到16号过渡墩；从15#主墩到13号过渡墩。卷扬机固定在边跨引桥端部桥面上，在伸缩缝处设置转向滑轮，穿束前对各横隔板的孔道进行编号，根据精确测量的索两端锚固的实际距离，剥除两端PE层，确保在张拉后索的PE层进入密封筒的长度在200mm-400mm之间。人工从过渡墩处孔道穿钢丝绳按顺序逐孔穿至主墩处与钢绞线连接，启动卷扬机牵引钢绞线至过渡墩端横梁。在每个横隔板处人工配合穿减震器，钢绞线通过减震器要与转向器孔道一致。预应力钢束各自独立且相互平行。（图12）

4.4 体外预应力钢束张拉

体外预应力在全桥合龙后、桥面二期铺装及护栏等附属设施施工之前完成张拉。体外预应力采用在中跨交叉锚固与墩顶横隔板的方式，张拉时应两端、上下游对称张拉。张拉采用四台单孔26t千斤顶两端两侧对称张拉，采用张拉力与伸长量双控。

4.5 张拉完成后切除多余的钢绞线，锚头进行防腐处理，安装保护罩，灌注防腐油脂，安装减震橡胶装置。（图13）

5 结束语

滁河特大桥波纹钢腹板连续箱梁成功实施充分展现了波纹钢腹板及预应力体外束桥的优势，它有效地将钢、混结合起来，减轻了结构自重，提高了结构稳定性及材料使用效率，该桥型结构美观、抗震性能好，同时缩短了施工周期，且体外预应力钢束桥梁与普通体内预应力桥梁相比易检查、易维护，波纹钢腹板与预应力体外束组合结构桥应当具有广阔的应用前景。

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