简支连续小箱梁在高速公路跨河大桥施工中的应用*

2015-09-18

建筑施工 2015年2期

上海建工五建集团有限公司上海 200063

0 前言

随着国家经济的快速发展，城市快速路、高速公路等建设也日益增多，在道路建设中各类不同结构类型的桥梁建设也大幅度的增加。现阶段随着桥梁建设技术的不断发展，桥梁建设不仅要求实用和经济，还要追求外观。

就现阶段在桥梁建设中大量采用的现浇连续梁和简支梁而言，随着简支连续梁的发展，其施工技术日益成熟，优点日趋明显。简支连续梁施工既省去了现浇连续梁支架模板搭设的烦琐，又具有现浇连续梁较好的连续性能，而且具有施工简单、可大批量生产、工程建设周期短等特点，因此，近年来越来越多地被应用于桥梁建设中[1-3]。

1 简支连续梁的特点

1.1 简支连续梁的定义

该结构形式从名称上理解即为先采用简支梁的施工方式进行预制（张拉正弯矩区预应力），采用架梁设备逐孔安装，置于临时支座上成为简支梁状态（需设置临时支座并安装好永久支座，在每一联端部无需设临时支座），及时连接桥面钢筋及端横梁钢筋，然后通过预留的湿接头施工（永久支座上）形成与现浇梁形式的一联多孔的桥梁，最后通过预应力张拉完成体系转换（张拉顶板负弯矩预应力），拆除临时支座形成连续梁结构[4]。

1.2 简支连续梁的特点

简支连续梁与现阶段被广泛采用的简支梁和现浇连续梁相比，其特点在于：

1）具有现浇连续梁刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适等优点；

2）具有简支梁安装的简便性，可根据工程安装环境选用不同的安装设备；

3）等同于简支梁施工，可作为标准构件，采用工厂化预制，统一管理，可根据工程进度安排需求、适时加工，可提高项目建设的经济效益；

4）避免了现浇连续梁整体施工时需大量搭设支架体系的烦琐，减少了施工风险。

2 工程概况

2.1 工程简介

昆山中环青阳港大桥两侧辅道桥原均为现浇箱梁，由于障碍物影响工程进度，同时为节约工程投资，对西侧辅道桥进行了设计变更，调整为装配式部分预应力混凝土连续箱梁（即简支连续梁）。预制箱梁典型横断面见图1。

2.2 简支连续小箱梁设计概况

本工程先简支后连续的结构按A类预应力混凝土构件设计，梁长30 m，标准梁高1.6 m，中跨梁顶面梁宽2.4 m，边跨梁顶面梁宽2.85 m，梁底均宽1 m。最大梁重94 t（边梁）。

图1 预制箱梁典型横断面

小箱梁预制时预留17 mm预拱度，制作完毕达到设计强度的90%（不少于7 d养护）后，张拉正弯矩区预应力N1#、N2#、N3#、N4#钢束（图2）。在箱梁安装完成，浇筑湿接头后张拉箱梁顶板负弯矩预应力（图3），完成体系转换。

图2 预制箱梁钢束构造示意

3 工程实施方案

3.1 方案的选择

由于场地狭小不适用双机抬吊进行安装，因此结合现场及工程进度安排，本次预制梁安装选用了架桥机（DF35/120Ⅲ型）进行安装，在桥台后设置喂梁点，采用龙门架（临时倒装门架650 kN）进行喂梁，如图4、图5所示。

图3 箱梁顶板负弯矩钢束构造示意

图4 桥台后喂梁点平面示意

图5 桥台后喂梁点断面示意

3.2 架梁工艺

专业设备安装应由具有拼装资质的单位和具有拼装资格的人员进行拼装。设备安装必须有相关图纸及技术文件，如临时拼装设施应通过专家认证，现场负责安装人员必须熟悉设备的有关机械、电气等图纸资料，掌握相关技术性能和参数，安装前必须制订安装方案，并对参与人员做好相关交底工作。

本次架梁在路基上设置2 座临时倒装门架对箱梁进行装卸。首先在桥头拼装架桥机并过孔至第1跨。桥下运梁车将箱梁运至临时倒装门架下，临时倒装门架将箱梁提起放置在桥面运梁车上，桥面运梁车将箱梁运至架桥机下，运梁车给架桥机喂梁，架桥机架梁。

根据现场架梁顺序及选用架梁工艺，首先必须确保提梁点的地基承载力，布置好喂梁点场地和设施，确保吊装工艺安全可靠。其中必须对喂梁点地基承载力、门架基础等进行验算。最后在设备拼装结束后需要进行一次全面检查，即通过试机来检验设备的可靠性。

3.3 临时支座设置

简支连续梁不同于其他梁的安装方式，在安装过程中需要通过设置临时支座使得梁体临时形成简支梁状态。因此采用的临时支座必须满足小箱梁的承重和施工拆卸方便的要求。一般常用方法是采用硫磺砂浆或钢砂筒等易拆除的临时构件。

本次实施方案根据选用的架梁工艺，采用了临时支座采用钢套箱的形式，中间填砂，局部标高采用木方进行调整，该形式临时支座在架梁过程中能使梁体快速就位，随用随放，标高可快速调整，拆除简便（图6）。

图6 临时支座示意

3.4 湿接头施工工艺

在小箱梁架设完成后（轴线标高调整完毕），使小箱梁开始向连续梁转换，开始施工湿接头，即后浇带。对梁与梁之间的预埋钢筋进行连接，采用绑条焊或搭接焊，现浇段混凝土采用与梁板相同强度等级的混凝土（图7）。

图7 梁与梁之间的钢筋连接

为保证箱梁施工整体稳定，采用吊模施工湿接头。底模采用16 mm竹胶板、横肋采用140 mm×75 mm木方，采用φ12 mm拉杆，如图8所示。

3.5 预应力张拉施工工艺

图8 湿接头施工示意

在小箱梁湿接头施工完毕并达到张拉强度后，开始对小箱梁进行二次张拉，即进行小箱梁顶板负弯矩预应力束的张拉、压浆和封锚。完成小箱梁向预应力连续梁的体系转换，这是先简支后连续桥梁同简支梁桥的本质区别（图9）。

图9 体系转换施工顺序

湿接头混凝土达到设计强度的85%后，且混凝土龄期不小于7 d时，才可张拉负弯矩钢束。钢束T1、T2、T3采用两端张拉，张拉顺序为T3→T2→T1钢束，钢束张拉采用双控，锚下控制应力为0.75fpk。预应力其他工艺类同一般箱梁预应力施工工艺。

4 简支连续梁施工过程中需注意的问题

4.1 简支梁的制作

作为公路工程而言，一般预制梁因其施工简便，施工单位往往为控制其成本均会选择在现场进行预制，然而由于本工程的特殊性（无预制场地、加工量较少），因此采用了工厂化加工后运输至现场安装。对于工厂化加工的预制梁，一般施工单位会提供施工图纸，明确技术要求后就让预制梁厂开始加工，但在梁加工后至现场安装时往往会存在诸多问题，因此对于梁厂加工质量需要派专人进行监督，并做好如下质量控制[5-7]：

1）浇筑箱梁混凝土前应严格检查伸缩缝、护栏、泄水孔、支座等附属设施的预埋件是否齐全，确定无误后方可浇筑；

2）施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置的准确性；

3）预制梁顶、底板及腹板较薄，应选用合适的骨料粒径并做好配合比试验；

4）梁端2 m范围内及锚下混凝土局部应力大、钢筋密、要求早期强度高，应充分振捣密实，严格控制其质量；

5）严格验收梁底支座预埋钢板设置，控制好桥面横坡及斜交角度；

6）根据工程进度安排，严格控制预制梁的预拱度设置，防止现场安装时因预拱度过大而造成桥面不平整。

4.2 架梁设备的选用

对于预制梁安装的设备有多种方案可选择，诸如履带吊、汽车吊、架桥机、龙门架等。一般会从安装环境、经济效益、安全性和可行性上综合考虑选用的设备。在本工程施工中由于安装环境较差，从可行性上综合考虑选用了龙门架喂梁，架桥机架梁的施工工艺。

本次选用的龙门架和架桥机，对于设备的安装和拆除需要制定专项方案，同时对于整个架梁工艺需要组织相关的专家对方案的安全性和可行性进行专项论证。其中需要注意的为架桥机作为标准设备在拼装完成后需要有相应检测资质的单位进行验收。而龙门架作为非标准设备，事实上是属于改装类的，需要在专家论证时明确其设备性能指标和装拆要求。

设备在拼装结束后需要进行相关部件的调试后才能进行向外委托的检测，检测合格后才能使用，但是现阶段对于向外委托的检测，一般采用试吊的方式进行检测，即试吊1 榀梁作为检测内容。

4.3 安装过程中的危险源控制

从整个架梁工艺内容分析，采用架桥机架梁存在诸多危险源，对于施工单位需对每个施工步骤进行认真分析，制定危险源辨识表（表1），制定可靠的危险源防治措施，明确架梁施工重大风险源等级。

表1 危险源辨识表

在风险等级明确后，需要对所有参与人员做好危险源交底工作，让每个参与施工的人员了解，让安全管理人员知道如何管理，对现场架梁施工有一个全过程的了解。如：设备的安装过程、梁的起点与桥面运输和就位、架桥机的过孔等都存在着重大危险源，需要从方案制定时就明确相关的操作要求，在实施过程中需要有经验的安全管理人员进行安全监督，防止因个别人的违章行为造成危险源的发生。