钢-混组合梁预应力镂空桥面板吊模法施工

2015-11-30马建侨

城市道桥与防洪 2015年11期

关键词：工字钢波纹管桁架

李飞，马建侨，李义

(天津城建集团有限公司，天津市 300211)

钢-混组合梁预应力镂空桥面板吊模法施工

李飞，马建侨，李义

(天津城建集团有限公司，天津市 300211)

天津海河吉兆桥设计为钢桁架与混凝土桥面板组成的钢-混凝土组合结构形式，混凝土桥面板位于钢桁架大面积镂空部位。通过比选，采用吊模结构，与钢桁架上弦杆组成桥面板的整体承重体系，进行混凝土浇筑。该工艺施工速度快、周转率高，不仅解决了跨海河施工支架搭设难题，也使模板更加贴合混凝土桥面线形。从整体吊模在钢-混凝土桥梁的应用和混凝土桥面板施工工艺等方面展开论述，有关经验可供相关专业人员参考。

钢-混凝土组合梁;桥面板;吊模;施工

1 工程概况

1.1 设计概况

海河吉兆桥桥梁及附属工程，位于天津市中心城区中环线和外环线之间，地处规划的天钢柳林地区城市副中心，经济地位和社会地位十分重要。主线修筑起点为雪莲南路与海河东路相交路口，修筑终点为吉兆路与柳盛道相交路口，全长906.842 m。

吉兆桥桥梁跨越海河，全长365 m，修筑面积约为14 800 m2，其中主桥为三跨钢桁架与混凝土桥面板组成的钢-混凝土组合结构形式55 m+90 m+ 55 m，桥面宽40 m，见图1。

钢桁架设计为九榀桁架结构(见图2)，混凝土桥面板全长200 m，厚度见表1。另在主桥中墩4#、5#位置处，每榀主桁架下弦杆内灌注C55微膨胀混凝土，浇注长度25 m(支点两侧各为12.5 m)，见图3。

1.2 总体施工流程

吉兆桥桥梁总体施工顺序是桥梁基础施工后，先安装钢桁架，再灌注桁架下弦杆内C55微膨胀混凝土，最后浇注桥面板混凝土。由于桥面板位于钢桁架大面积镂空部位，比较支架法、吊模法等优缺点后决定采用吊模法施工，此种施工工艺施工速度快、周转率高，不仅解决了跨海河施工支架搭设难题，也使模板更加贴合混凝土桥面线形。另外，桥面板与钢桁架结合时，考虑正、负弯矩区结合形式不同、预应力布置不同，将整体桥面板分为1#～5#段(其中1#、3#、5#段为桥梁正弯矩区，2#、4#段为桥梁负弯矩区)，并在中间预留施工缝进行预应力连接器的安装，以及设置后浇带进行单排密集区钢绞线分次张拉，见图4。

鉴于桥面板负弯矩区域的钢混连接方式采用了纵向可滑动、抗掀起T型连接键替代了传统剪力钉，此种结构能够有效的释放混凝土内应力，即混凝土与钢桁架能够在预应力张拉后产生相对滑移。为了保证混凝土能够顺利的滑动，故需要保证张拉过程中混凝土桥面板两侧需要有能够保证混凝土桥面板的位移量，综合以上几点，将整体混凝土桥面板分5块桥面板、4块施工缝、4块后浇带，共计13段，分5次浇筑。各段桥面板施工流程如下:钢桁架主梁高程复测→T型键或剪力键焊接施工→吊模的临时支架安装→双拼36 b工字钢纵梁摆放→穿对拉螺栓，吊装模板分配梁→方木摆放→铺设竹胶板→钢筋绑扎→穿波纹管及钢绞线→浇注混凝土→张拉预应力。

2 吊模结构设计

2.1 镂空部位吊模结构

镂空部位吊模结构从上到下由双拼36 b工字钢纵梁、临时托架、桥面板模板、模板分配梁和φ18对拉螺栓组成，施工安全系数1.5倍，见图5。

根据分段，在施工区域钢桁架每个横连杆件上两端各焊接一个临时托架形成支撑体系，用来支撑36 b工字钢纵梁。临时托架采用双拼14#槽钢及20#槽钢制作，见图6。

图2 桁架梁端三维示意图

图3 吉兆桥主桁架下弦杆内灌注C55微膨胀混凝土图

表1 混凝土桥面板厚度表

图4 混凝土桥面板分块浇筑图

图5 桥面板吊模示意图(单位:cm)

图6 临时托架结构图

将36 b工字钢进行双拼焊接，并且在顶面焊接铁板(10 cm×8 cm、1 cm厚)，中间设孔，用来定位对拉螺栓。工字钢纵梁沿桥纵向顺直摆放，与托架接触面平整并焊接牢固。工字钢纵梁在每个钢桁架镂空部位两边各设置1个双拼36 b槽钢作为纵梁的横连结构。

工字钢纵梁摆放固定后，穿对拉螺栓。对拉螺栓直径φ18 mm、长1.5 m，螺栓下端固定在模板分配梁上。根据计算，桥面板模板分配梁采用14#双拼槽钢制作，间距80 cm一道(边距不大于35 cm)，并预留螺栓孔，与工字钢螺栓孔对应。

槽钢顶部铺设桥面板模板，由间距30 cm的10 cm×10 cm方木与方木顶部铺设的2 cm竹胶板组成。在横连位置，由于净空仅有7 cm，因此在该部位采用竹胶板配6 cm×8 cm木板条，木板条间距15 cm，采取加密布设原则。

2.2 悬挑部位模板结构

边侧主梁中距翼板边为1.6 m，该段为悬挑部分，板厚28 cm，考虑到现场施工条件，采用槽钢吊架方法进行翼板混凝土板的模板施工，见图7。

图7 桥面板翼板支模示意图(单位:cm)

吊架主件采用14#槽钢焊接成三脚架形式，然后在主桁架顶面焊接已处理过的φ18对拉螺栓，下端将三脚架吊住，当吊架受力的时候将架体顶至桁架梁侧面，经过桁架梁反作用力保持吊架的平稳。在施工过程中，主要受力杆件为φ18对拉螺栓和三脚架。

3 钢-混凝土组合桥面板施工

吊模板铺设完毕后，进行混凝土桥面板施工，包括钢筋绑扎、波纹管布设、钢绞线穿束、混凝土浇注及预应力张拉等工作。

3.1 钢桥面高程复测及监测

在进行主桥桥面板施工前，先对焊接完毕的钢桁架进行整体的高程复测，重点对各跨跨中、4#、5#墩几个关键节点进行详细的量测，并做好数据统计。

同时与监测单位结合，由监测单位提前将本工程主桥的各类长期监测元件安装在指定位置，并对全桥进行混凝土施工前第一次监测，作为初始值，以便与后期各阶段监测数值进行比较分析。

桥面高程复测完成后按要求在负弯矩区上焊接T型键，正弯矩区焊接传统剪力钉。

3.2 钢筋与波纹管安装

桥面板钢筋采用自动数控机械加工、人工绑扎的方法形成。加工及安装严格参照设计图纸，并满足规范要求，特别注意桥面板分段处钢筋预留及锚槽处钢筋处理。

波纹管采用φ50 mm塑料波纹管，其管外观尺寸、管壁厚度以及环刚度等指标满足规范要求，在桥面板钢筋分项工程完成后，由现场技术人员预先将波纹管定做坐标进行标记，并由现场施工人员焊接双向U型定位筋[1]，再由桥面板分段处将已连接好的整根波纹管插入到定位筋中，保证了位置准确、避免了混凝土浇筑过程中波纹管偏位。

3.3 混凝土浇注

(1)混凝土配合比设计

桥面板混凝土采用C55和C60高标号混凝土，通过试拌实验确定水泥与掺合料比例(见表2)，以保证混凝土具有良好的流动性和和易性。通过采用低水胶比，保障高强度混凝土强度发展。通过掺加HX-F3高效减水剂，使混凝土在低水胶比下获得适宜的黏度，具有良好的流动性、黏聚性和保塑性，保障混凝土工作性。

表2 桥面板混凝土配合比(单位:kg/m3)

(2)混凝土浇注及养护

桥面板混凝土浇筑面积较大，混凝土标号较高、坍落度小、凝结时间短，考虑到以上主动问题，采用两台泵车从桥面左右两侧对称浇筑的方式，从低处向高处进行浇筑，浇筑过程中避免混凝土直接咋落到模板上，同时浇筑过程中对桥面板进行分层浇筑，加快水化热的散发，并在下层混凝土初凝前完成上层混凝土浇筑。混凝土浇筑并完成后面后，连续14 d覆盖洒水养护。

3.4 预应力张拉

主桥共包含170余根钢绞线，分段张拉后，通过高强度连接器进行连接，最后完成主桥桥面系的建立。张拉前针对设计文件进行专项方案编制及三层施工技术交底，对预应力筋及锚固材料进行试验，重新核算设计图纸中理论伸长量，将张拉应力及伸长量输入到张拉仪器中，张拉过程严格按照设计图纸要求从两侧向中间对称张拉，采取张拉应力与伸长量双控的原则。针对桥面板镂空部位的张拉锚头，采取在浮船操作平台上搭设支架，进行张拉千斤顶的升降、平移和张拉作业。