浅谈体外预应力拆装梁膺架在现浇梁施工中的应用

吴彬彬

摘要：通过比选确定捷尔得萨依大桥现浇箱梁采用体外预应力拆装梁膺架法施工，并详细叙述了施工工艺。

关键词：体外预应力 拆装梁膺架 现浇箱梁 施工 应用

1 概述

现浇连续箱梁因具有梁体结构高度低、跨度适应性好、适用小曲线半径、外形美观等特点，近年来被各等级公路、城市道路桥梁设计施工所广泛采用。本文以捷尔得萨依大桥现浇连续箱梁施工为背景展开论述，结合实际现场条件，从现浇支架的选取、拆装梁支架结构设计、支架搭设、支架使用、支架拆除等方面简述了体外预应力拆装梁膺架法施工现浇箱梁的施工工艺。

2 工程概况

G045线赛里木湖至果子沟高速公路位于国道主干线连云港-霍尔果斯公路新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州境内。起点位于赛里木湖三台岔口穿越西天山到达果子沟口。捷尔得萨依大桥位于果子沟顶部连接赛里木湖隧道与捷尔得萨依隧道跨越捷尔得萨依沟谷。桥梁结构形式为现浇预应力砼连续箱梁桥，其中ZK575+584.5大桥14跨（2×4×40m+3×40m+3×37m），长度551m，半径480米曲线桥，YK575+585大桥12跨（3×4×40m），长度480m，半径485m曲线桥，本桥最大墩高52.9m。梁高2.2m、顶宽11.75m、底宽5.5m，桥面最大横坡为5%，最大纵坡为2.95%。曲线半径小、桥梁高度大、桥梁跨径大、桥跨地形复杂、气候恶劣等增加了现浇箱梁施工难度。

桥梁结构示意图如图1。

3 施工方案选定

设计文件中要求采用移动模架法施工现浇箱梁，但目前国内移动模架一般应用于直线或大半径桥梁现浇（目前采用移动模架法施工的现浇箱梁最小半径记录为600米）。由于本桥曲线半径小（480m）同时受拼装场地限制，移动模架在本桥无法使用。经多种方案比选，采用体外预应力拆装梁膺架法施工现浇箱梁。（见表1）

4 拆装梁简介

铁路抢修拆装式桁梁（简称拆装梁）铁路上用于桥梁战备时桥修或防洪抢修的一种临时性可拆可装的上承式桁梁，通用图集《专桥0153》1992年由铁专院设计。基本桁式为带立杆的华伦桁式，桁高2.5m，节间2m，主桁中心距2m，跨度可按2m一进及按0.72m变换畸零跨度，主要杆件由槽钢、板材、角钢组成，弦杆由两个槽形零件组成工字形截面，主桁间设有上下平联及横向联结系。拆装梁具有现场组拼方便、跨度适应性大、强度大等特点。

本方案采用的拆装梁主要杆件均为A3钢，杆件连接方式为螺栓和栓钉两种方法。工地连接用的精制螺栓和栓钉采用5号钢。组拼使用的零件共有42种，其中主要杆件有13种。为了降低梁的高度、增加结构稳定性，采用上承鱼腹式拼装。鱼腹式拆装梁如图2：

5 体外预应力拆装梁膺架结构设计

5.1 设计思路简述

采用翼板式托架将两组拆装梁支撑于墩侧的临时支撑位置，在梁体上部铺设横向分配梁，然后拼装模板和支架现浇连续箱梁。支架结构包括支撑体系和支架体系。

总体支架布置图如下图3、图4：

5.2 支撑体系结构

支撑体系由牛腿下方穿梁、翼板式牛腿、托架上横梁组成。如图5。

一套翼板式托架由两个下横担、四个位于墩两侧的牛腿、八根牛腿拉杆和一组拆装式横梁组成。为了在桥墩上能安装和拆卸，桥墩应预留10个孔洞。下面2孔放置下横担使用，下横担如图采用加强型40C槽钢构成箱型结构，孔洞上方在下横担安装就位后用高标号砂浆塞紧，以满足下横担的承载需要；上8孔供穿入上拉杆使用，上拉杆采用φ32精轧螺纹钢。牛腿由侧翼和芯板组成，芯板采用一块3cm厚钢板。桥墩同侧的2片翼板牛腿间还需用剪刀撑、水平撑加以固定。

为了使膺架桁梁的布置与箱梁宽度匹配和落架方便，托架上布置横梁和砂箱。双横向桁架由拆装梁拼成单桁，通过套管螺栓连接双横向桁架，以增大宽度，砂箱在使用前需进行预压。

5.3 支架体系结构

支架体系由鱼腹式拆装梁、体外预应力体系、横向分配梁、砂箱组成。

两片拆装梁支架通过八个砂箱支座安放于支撑体系的横梁上，砂箱起到调节拆装梁高度及落梁的作用。

拆装梁上方60cm间距布置12m长的I16工字钢分配梁，直接在工字钢分配梁上布置箱梁浇注模板支架。

拆装梁膺架由两片桁架加横联组成，两道膺架分别布设在墩侧现浇箱梁腹板对应下方位置上，上弦杆间加横楞。由于单孔箱梁的混凝土数量大，拆装梁自身的刚度不足，需要进行加劲处理。通过方案比选采用如下图施加体外预应力的办法增加拆装梁的刚度。

加劲后组合式拆装梁桁架如图6：

采用图示7、8、9#为预应力索，通过C、D点下方的支杆对拆装梁体施加向上的预应力。

在实际施工中采用4根φ32精扎螺纹钢作为一束预应力索对拆装梁施加预应力，施工中仅需要采用穿心千斤顶对图2中7、9两索对称张拉（单根精扎螺纹钢单根施加138.25KN），张拉采用一次张拉到设计值后持荷2min完成，即可达到预应力施加效果，无需张拉8#索。

6 施工工艺

采用体外预应力拆装梁膺架法施工现浇箱梁主要工艺流程为准备工作→拆装梁拼装→拆装梁支架提升就位→箱梁现浇施工→支架拆除（落梁）→循环至下一孔跨。

6.1 施工准备

施工准备阶段首先应在下部结构施工过程中预留、预埋相关膺架结构安装的必要孔洞及构件。同时需要完成墩顶吊装设备的安装调试；完成拆装梁支架拼装相关准备工作。

6.2 拆装梁组拼

在桥位下方利用起重设备吊装杆件拼装拆装梁，拼装完成后利用滑道通过平纵移将拆装梁移至桥下起吊位置。

6.3 拆装梁膺架安装

6.3.1 利用安装于墩顶的吊装设备完成支撑体系的安装。endprint

6.3.2 拆装梁支架安装及预压

①第一片拆装梁提升

拆装梁在地面进入吊装位置后在拆装梁上安装吊钩，吊装示意图7：

②第二片拆装梁提升

第一片拆装梁提升就位后，下落吊钩，采用相同工序提升第二片拆装梁后横移就位。两片拆装梁间距按照安装于两侧腹板正下方进行控制，对于曲线箱梁按照平分腹板曲线中矢法控制。

③预应力体系安装

采用卷扬机牵引提升安装预应力支架及预应力索，施工中仅需要采用穿心千斤顶对图5-4中7、9两索对称张拉完成。

现场安装完成后照片如图8。

④支架预压

支架在使用前需对支架按照荷载组合重量级分布进行预压，以达到消除非弹性变形和控制弹性变形预留量的目的，实际施工中预压可采用堆码砂袋方法进行。

6.4 箱梁施工

在拆装梁顶面分布的工字钢分配梁安装完成后即可进入箱梁施工阶段，施工时注意调整底模高程，按照预压数据设置箱梁预拱度。考虑施工方便箱梁侧模需采用可纵向桥跨滑动的组合钢模板。模板安装完成后进入常规箱梁施工程序，不再赘述。

6.5 高空拆装梁支架的整体拆除（落架）

箱梁张拉压浆完成后既可进行支架拆除作业（落梁）。落梁采用精轧螺纹钢在梁顶穿过上扁担梁及箱梁通过下扁担梁连接在拆装梁上，通过上扁担千斤顶回油下放精轧螺纹钢落梁至地面。落架示意图如图9：

至此单循环膺架现浇施工流程结束。

7 结束语

捷尔得萨依大桥项目成功地采用无支墩、体外预应力拆装梁膺架施工现浇箱梁，充分利用了拆装梁在同类支架中刚度大、强度高的特点，解决了小半径的连续箱梁施工中无法使用移动模架的难题。其中“拆装式桁梁在工程中的使用”、“通过施加体外预应力增强支架刚度并改善支架受力状况的方法”、“高空支架整体下落拆除”等施工方法及思路为今后类似工程施工积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]许威.连续刚构桥体外预应力加固关键技术研究[D].重庆交通大学，2013.

[2]张云龙.体外预应力钢-混凝土组合梁结构行为的试验研究[D].吉林大学，2005.

[3]陈春平，李英田.体外预应力混凝土梁挠度试验研究[J].城市道桥与防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆装梁支架安装及预压

①第一片拆装梁提升

拆装梁在地面进入吊装位置后在拆装梁上安装吊钩，吊装示意图7：

②第二片拆装梁提升

第一片拆装梁提升就位后，下落吊钩，采用相同工序提升第二片拆装梁后横移就位。两片拆装梁间距按照安装于两侧腹板正下方进行控制，对于曲线箱梁按照平分腹板曲线中矢法控制。

③预应力体系安装

采用卷扬机牵引提升安装预应力支架及预应力索，施工中仅需要采用穿心千斤顶对图5-4中7、9两索对称张拉完成。

现场安装完成后照片如图8。

④支架预压

支架在使用前需对支架按照荷载组合重量级分布进行预压，以达到消除非弹性变形和控制弹性变形预留量的目的，实际施工中预压可采用堆码砂袋方法进行。

6.4 箱梁施工

在拆装梁顶面分布的工字钢分配梁安装完成后即可进入箱梁施工阶段，施工时注意调整底模高程，按照预压数据设置箱梁预拱度。考虑施工方便箱梁侧模需采用可纵向桥跨滑动的组合钢模板。模板安装完成后进入常规箱梁施工程序，不再赘述。

6.5 高空拆装梁支架的整体拆除（落架）

箱梁张拉压浆完成后既可进行支架拆除作业（落梁）。落梁采用精轧螺纹钢在梁顶穿过上扁担梁及箱梁通过下扁担梁连接在拆装梁上，通过上扁担千斤顶回油下放精轧螺纹钢落梁至地面。落架示意图如图9：

至此单循环膺架现浇施工流程结束。

7 结束语

捷尔得萨依大桥项目成功地采用无支墩、体外预应力拆装梁膺架施工现浇箱梁，充分利用了拆装梁在同类支架中刚度大、强度高的特点，解决了小半径的连续箱梁施工中无法使用移动模架的难题。其中“拆装式桁梁在工程中的使用”、“通过施加体外预应力增强支架刚度并改善支架受力状况的方法”、“高空支架整体下落拆除”等施工方法及思路为今后类似工程施工积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]许威.连续刚构桥体外预应力加固关键技术研究[D].重庆交通大学，2013.

[2]张云龙.体外预应力钢-混凝土组合梁结构行为的试验研究[D].吉林大学，2005.

[3]陈春平，李英田.体外预应力混凝土梁挠度试验研究[J].城市道桥与防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆装梁支架安装及预压

①第一片拆装梁提升

拆装梁在地面进入吊装位置后在拆装梁上安装吊钩，吊装示意图7：

②第二片拆装梁提升

第一片拆装梁提升就位后，下落吊钩，采用相同工序提升第二片拆装梁后横移就位。两片拆装梁间距按照安装于两侧腹板正下方进行控制，对于曲线箱梁按照平分腹板曲线中矢法控制。

③预应力体系安装

采用卷扬机牵引提升安装预应力支架及预应力索，施工中仅需要采用穿心千斤顶对图5-4中7、9两索对称张拉完成。

现场安装完成后照片如图8。

④支架预压

支架在使用前需对支架按照荷载组合重量级分布进行预压，以达到消除非弹性变形和控制弹性变形预留量的目的，实际施工中预压可采用堆码砂袋方法进行。

6.4 箱梁施工

在拆装梁顶面分布的工字钢分配梁安装完成后即可进入箱梁施工阶段，施工时注意调整底模高程，按照预压数据设置箱梁预拱度。考虑施工方便箱梁侧模需采用可纵向桥跨滑动的组合钢模板。模板安装完成后进入常规箱梁施工程序，不再赘述。

6.5 高空拆装梁支架的整体拆除（落架）

箱梁张拉压浆完成后既可进行支架拆除作业（落梁）。落梁采用精轧螺纹钢在梁顶穿过上扁担梁及箱梁通过下扁担梁连接在拆装梁上，通过上扁担千斤顶回油下放精轧螺纹钢落梁至地面。落架示意图如图9：

至此单循环膺架现浇施工流程结束。

7 结束语

捷尔得萨依大桥项目成功地采用无支墩、体外预应力拆装梁膺架施工现浇箱梁，充分利用了拆装梁在同类支架中刚度大、强度高的特点，解决了小半径的连续箱梁施工中无法使用移动模架的难题。其中“拆装式桁梁在工程中的使用”、“通过施加体外预应力增强支架刚度并改善支架受力状况的方法”、“高空支架整体下落拆除”等施工方法及思路为今后类似工程施工积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]许威.连续刚构桥体外预应力加固关键技术研究[D].重庆交通大学，2013.

[2]张云龙.体外预应力钢-混凝土组合梁结构行为的试验研究[D].吉林大学，2005.

[3]陈春平，李英田.体外预应力混凝土梁挠度试验研究[J].城市道桥与防洪，2013（09）.endprint