湘江特大桥（75+3×135+75）m刚构连续梁施工

王珣

摘 要：湘江特大桥采用（75+3×135+75）m连续梁两跨湘江，主跨跨度大，保证连续梁施工线形和高精度合拢施工难度大。

关键词：湘江；刚构；连续梁；挂篮；悬浇

1 工程概况

湘江特大桥右岸端位于长沙县暮云镇燕子塘村北侧，左岸端位于湘潭市九华经济区石牛湾。工程断面位于湘江兴马洲洲头下游约1.7km处。

湘江特大桥大桥全长4518.77m，里程桩号为DK19+395.95～DK23+914.72。湘江特大桥孔跨组成为：2-（75+3×135+75）m刚构连续梁；1-（40+56+40）m连续梁；1-（48+80+48）m连续梁；1-（32+48+32）连续梁；87-32m及5-24m简支梁组成。

全桥孔跨布置为：2×24m简支梁+7×32m简支梁+1×24m简支梁+（32+48+32）m连续梁+2×32m简支梁+1×24m简支梁+2×32m简支梁（40+56+40）m连续梁+9×32m简支梁+（75+3×135+75）m连续梁+9×32m简支梁+（48+80+48）m连续梁+2×32m简支梁+（75+3×135+75）m连续梁+30×32m简支梁+1×24m简支梁+26×32m简支梁。

本文重点阐述湘江特大桥（75+3×135+75）m刚构连续梁施工。

2 刚构连续梁施工

湘江特大桥（75+3×135+75）m预应力混凝土连续刚构采用挂篮悬浇施工。墩顶现浇段（0#段）采用落地支架法施工；悬灌梁段采用三角挂篮悬臂施工；边跨、中跨、次边跨合龙段均采用合龙吊架施工，吊架底篮及模板利用挂篮的相应部件改制；边跨现浇段采用膺架法施工；钢筋由工厂集中加工制作，运至现场由履带吊或浮吊提升、现场绑扎成型；混凝土由搅拌站集中供应，搅拌车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振捣器捣固，混凝土采用覆盖塑料薄膜养护。大跨度梁施工过程中按要求进行悬浇过程中的应力和线形监控、体系转换过程中的施工控制。

2.1 墩顶现浇段（0#块）施工

⑴连续刚构施工

刚构主墩32#、33#、51#、52#墩0#块施工采用钢管桩落地支架直接浇筑0#块。

②0#块支架搭设

0#段支架采用钢管桩和型钢拼装而成，管桩直接支撑在承台上，钢管桩间设置连接系，在墩身每隔一定间距设预埋件与内面一排灌装连接，以保证桩身的稳定性。桩顶铺设主梁，主梁上铺设分配梁，形成0#段施工平台。

③支架预压

支架预压采用砂袋作加载物，加载的荷载强度与梁的荷载强度分布一致。

当试压沉降稳定后，记录各测点的沉降值，经过计算，对底模标高进行调整，使预留拱度值更加准确，同时也是对支架的强度、刚度和稳定性的检验。

④模板

箱梁底模采用大块钢模板（挂篮底模），两悬臂端梁底纵坡的调整，利用调模装置调整坡度，从而使底模达到坡度要求。

外侧模采用大块钢模板，在梁变宽部分利用调模装置调整立模宽度，当内外侧模板拼装后用Φ18对拉螺杆对拉，拉杆间距按水平0.5米，竖向1.0米布置。顶板底模与外侧模连接处镶橡胶条塞紧，以防漏浆。其它根据现场实际情况采用钢木组合模板。

⑤钢筋及预应力孔道安装、混凝土灌注及养护、预应力施加、孔道压浆等工序见后详述。

⑵连续梁0#块施工及临时固结

31#、34#、50#、53#墩属于次边跨主墩，施工0#块时也采用落地支架的形式，方法同刚构0#施工；0#块支架施工完成后，在0#块底腹板大小里程侧左右对称支撑4根Φ1000×12mm钢管砼桩，箱梁底腹板处提前预埋2cm厚铁板与钢管砼桩施焊固结。见“图1 0#块临时固结示意图”。

2.2 悬浇梁段施工

⑴施工挂篮

①挂篮简介

挂篮采用三角架斜拉式挂篮，包括三角架、走道梁、前后上横梁、前后下横梁、吊挂系统（前、后主吊带、后副吊带、外模吊杆）及相应的锚固、紧缩装置和底平台等部分组成。

②挂篮拼装

挂篮结构构件运达施工现场后，利用履带吊或浮吊吊至已浇梁段顶面，在已浇好的0#梁段顶面拼装，拼装完毕后，对挂篮施加梁段荷载进行预压，充分消除挂篮产生的非弹性变形，悬灌施工过程中，将挂篮的弹性变形量纳入梁段施工预拱度计算。

③挂篮静载试验

挂篮拼装完毕后，进行荷载试验以测定挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况。荷载试验时，加载按施工中挂篮承受最不利的梁段荷载+规定加载系数进行加载，测定各级荷载作用下挂篮产生的挠度和最大荷载作用下挂篮控制杆件的内力。根据各级荷载作用下挂篮产生的挠度绘出挂篮的荷载—挠度曲线，为悬臂施工的线性控制提供可靠的依据。根据最大荷载作用下挂篮控制杆件的内力，可以计算挂篮的实际承载能力，了解挂篮使用中的实际安全系数，确保安全可靠。

④挂篮的移动

在每一梁段混凝土浇注及预应力张拉完毕后，将挂篮沿行走轨道移至下一梁段位置进行施工，直到悬灌梁段施工完毕。

⑤挂篮拆除

箱梁悬灌梁段施工完毕后，进行挂篮结构拆除。拆除顺序为：箱内拱顶支架→侧模系统→底模系统→主桁架，吊带系统及行走锚固系统在其过程中交叉操作。箱内拱顶支架采取拆零取出，侧模、底模系统采用卷扬机整体吊放，主桁架采取先退至墩位附近再利用吊机进行拆零。

⑵悬臂灌注施工

悬浇施工主要包括挂篮前移、挂篮调整及锚固、钢筋及孔道安装、混凝土灌注及养护、预应力施加、孔道压浆六个工序循环进行。附“图2 挂篮悬浇节段施工”。

悬灌梁段施工长度按设计要求一般为2.5～4.0米，当混凝土强度和弹性模量以及砼龄期达到设计要求后进行预应力张拉。

①挂篮前移：在前一梁段施工完毕后，解除放松各吊点，使模板脱离梁体，解除梁上后锚点，进行锚固转换，行走小车托力转换在滑道上，通过穿心千斤顶和钢绞线拖拉主桁，使整个挂篮前移至下一梁段位置。

②挂篮调整及锚固：挂篮就位后，先把锚固体系转换给梁体的锚筋后，然后通过测量仪器进行中线、高程测量、定位，通过千斤顶进行标高调整，经过检查确定合格后，最后进行全面锚固。

③模板就位

箱梁梁段模板安装的尺寸允许偏差，应符合规范要求。

2.3 边跨直线段施工

边跨直线段采用支架现浇施工。

支架预压：见“墩顶现浇段（0#段）施工”中支架预压。

模板：底模、外模采用大块钢木组合模板，内、外侧模板拼装后用Φ18的对拉螺杆对拉；内模采用组合钢模，箱梁内顶板采用钢管支架支模，钢管支架直接支撑在底模板上，脚手架底垫同标号的混凝土垫块，调模、拆模采用木楔调整完成。

混凝土灌注：采用泵送砼浇注，砼施工顺序由支架悬浇端向边墩端推进浇筑，以减少支架沉降的影响。

2.4 合龙段施工及结构体系的转换

根据设计图纸要求，连续刚构合龙施工时先合龙次边跨，再合龙中跨，最后合龙边跨。合龙温度应符合设计要求，施工温度高于设计合龙温度时则采取措施顶推后合龙。合龙段两端悬臂标高及轴线偏差应符合设计和规范要求。

⑴次边跨和中跨合龙

次边跨及中跨两者合龙方法基本一致。

①吊架及模板安装

次边跨和中跨合龙梁段均采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统改制。

安装步骤为：

第一步：将挂篮的底篮整体前移至合龙段另一悬臂端；

第二步：在悬臂端预留孔内穿入钢丝绳，用几组滑车吊起底篮前横梁及内外滑梁的前横梁；

第三步：拆除挂篮前吊杆；

第四步：用卷扬机调整所有钢丝绳，使底篮及内外滑梁移到相应位置，安装锚杆、吊杆和联接器将吊架及模板系统锚固稳定；

第五步：将主桁系统退至0#梁段后拆除。

②设平衡重

采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。配重及合龙步骤见“图3 次边跨及中跨合龙段施工过程示意图”。

③普通钢筋及预应力管道安装

普通钢筋在地面集中加工成型，运至合龙段绑扎安装，绑扎时将劲性骨架安装位置预留，等劲性骨架锁定后补充绑扎。底板束管道安装前，应试穿所有底板束，发现问题及时处理。合龙段底板束管道采用钢管，或者用双层波纹管替代，管道内穿入钢绞线芯模，以保证合龙段混凝土浇注后底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬浇梁段。

④合龙锁定

A、次边跨合龙段施工：

合龙前使合龙段两共轭悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的体积改变。合龙前除“T构”悬臂端按平衡要求设置平衡重外，如施工控制有要求时还将对合龙段处采取调整措施。

B、中跨合龙段施工：

中跨合龙施加顶推力前，必须先解除次边跨主墩临时支座的锁定，并切断该墩临时支座锚固钢筋，完成体系转换。

然后在中跨悬臂端施加设计要求的顶推力，最后安装合龙段体外支撑劲性钢骨架。

⑤浇注合龙段混凝土

合龙段混凝土浇注过程中，按新浇注混凝土的重量分级卸去平衡重（即分级放水），保证平衡施工。合龙段混凝土选择在一天中气温较低时进行浇注，可保证合龙段新浇注混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂。

⑥预应力施工

次边跨合龙段砼浇筑达到设计张拉强度后，根据设计图纸要求先张拉部分预应力束，解除临时固结及次边跨主墩临时支座，张拉完成其它预应力束，压浆封锚。

中跨合龙段砼浇筑达到设计张拉强度后，根据设计图纸要求先张拉部分预应力束，然后解除临时固结，张拉完成其它预应力束，压浆封锚。

⑦拆除模板及吊架。

⑵边跨合龙

①施工准备

A、悬臂梁段浇注完毕，拆除悬臂挂篮；

B、清除悬臂端的施工材料、机具，材料、设备有序在墩顶范围堆放；

C、在“T构”两悬臂端预备配重水箱；

D、近期气温变化规律测量记录。

②边跨合龙段支架及模板

边跨合龙段将挂篮三角支架拆除，直接利用挂篮吊架进行施工

③设平衡重

采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工监测单位确定。配重及合龙步骤见“图4 边跨合龙施工步骤图”。

④普通钢筋及预应力管道安装与次边跨、中跨合龙段相同。

⑤合龙锁定

合龙前使悬臂端与边跨等高度现浇段临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的体积改变，锁定时间按合龙段锁定设计执行。临时“锁定”是合龙的关键，合龙“锁定”遵循又拉又撑的原则，即“锁定”包括焊接劲性支撑和张拉临时预应力束。劲性支撑采用“预埋槽钢+连接槽钢+预埋槽钢”三段式结构，其断面面积及支承位置根据锁定设计确定。合龙时，在两预埋槽钢之间设置连接槽钢，连接槽钢布置在箱梁体外，待合龙段混凝土达到强度后，拆除连接槽钢，避免影响合龙段预应力张拉后混凝土的有效应力。临时预应力束按设计布置，临时预应力张拉吨位按锁定设计确定，劲性骨架顶紧后进行张拉，临时束张拉锚固后不压浆，合龙完毕后将拆除。合龙锁定布置见“图5 边跨合龙锁定布置示意图”。

⑥浇注边合龙段混凝土

施工方法见前述次边跨、中跨合龙混凝土施工。

⑦预应力施工

合龙段永久束张拉前，采取覆盖箱梁悬臂并洒水降温以减小箱梁悬臂的日照温差。底板预应力束管道安装时要采取措施保证管道畅通，待合龙段混凝土达到设计规定强度和相应龄期后，先张拉边跨顶板预应力束，再张拉底板第一批预应力束，按照设计要求的张拉吨位及顺序双向对称进行张拉。横向、竖向及顶板纵向预应力施工同箱梁悬灌梁段施工，合龙段施工完毕后，拆除临时预应力束并对其管道压浆。

⑧直线段支架下落，拆除模板及支架，拆除吊架。

⑶平衡设计

合龙段施工时，每个“T构”悬臂加载应尽量做到对称平衡。合龙前，悬臂受力以弯矩为主，故平衡设计遵循对墩位弯矩平衡的原则，平衡设计中考虑如下几种施工荷载：

①合龙吊架自重及混凝土浇注前作用于合龙吊架的荷载。

②直接作用于悬臂的荷载。

③合龙段混凝土重。

平衡配重在合龙锁定之前加到相应悬臂端，可使合龙锁定之后骨架处于“不动”状态，避免薄弱处受剪破坏。

⑸合龙锁定设计

合龙锁定采用“拉压杆”设计方法，即用劲性骨架承受压力，用临时预应力束承受拉力。劲性骨架根据温度荷载计算其所需截面积，同时应验算其压杆稳定性；临时预应力应确保降温时劲性骨架中既不出现拉应力，又要满足升温时骨架不致受压过大而失稳，具体张拉吨位根据合龙期间可能出现的温度范围计算，合龙锁定温度选择在设计要求的合龙最佳温度范围内。

3 结束语

本文重点阐述湘江特大桥刚构连续梁的施工方法及施工工艺。对该施工工艺的运用和总结具有非常重要的应用价值和实际工程意义，为该类型桥梁的施工技术积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]王钧利 主编.桥梁施工技术及质量控制.中国水利水电出版社，2006。

[2]黄绳武 主编.桥梁施工及组织管理.北京：人民交通出版社，1996。