小箱梁结构桥梁施工技术探讨

赵兵伟

（石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050091）

小箱梁结构桥梁施工技术探讨

赵兵伟

（石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050091）

小箱梁桥以其独特的优势受到广泛运用。论文结合某桥梁项目，介绍了小箱梁结构桥梁的施工过程，主要有预先制造预制梁、安装支座和预制梁、布置桥面板钢筋及横梁钢筋、现浇铺设层混凝土等四个步骤，并对其中的重要步骤预先制造预制梁和安装支座和预制梁的施工工艺进行了详细说明，以供参考。

小箱梁桥；预制梁；支座；混凝土

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.042

1 引言

桥梁作为道路中最重要的组成部分，在我国的交通运输和经济发展中具有十分重要的作用。而良好的设计方案和精确的施工建造是保证桥梁发挥重要作用的第一步[1]。与传统的T梁桥和空心板梁桥相比，小箱梁桥具有以下优点：抗扭刚度大，桥梁整体受力性能好；具有良好的动力性能；桥梁受力均匀，稳定性好；桥梁结构简化，施工周期短；箱体模块化设计，工程材料简单普通，降低设计和建造成本；桥梁外形美观大方，景观性好。因此，小箱梁桥受到社会的青睐，成为桥梁建造的首选。

2 工程背景

某桥是一个25孔长为16m、宽为10m的板桥，由于年久失修和道路升级桥梁已经影响正常的通行，因此决定拆除新建。经过长时间的讨论和规划，专家决定新桥采用小箱梁结构。初步规划确定：新建桥梁中心桩号为K18+222；新桥总共4联：4×25+4×25+4×25+4×25，桥梁全长406m，如图1所示。上部结构采用预应力混凝土（后张）小箱梁，采用先简支后连续的施工方式；桥梁下部采用桥台柱式结构，并利用钻孔灌注技术设置桩基形成柱式桥墩结构；桥梁桥面设置在半径为2500m的左向圆曲线上和直线线路上。

3 小箱梁结构

本次项目采用小箱梁结构，小箱体预制梁的高度为1.4m；两端预制梁跨距为24.745m，重量为797kN；中间段预制梁跨距为24.650m，重量为748kN；预制梁总片数达到148块；所有预制梁都采用抗拉强度fpk=1 860MPa，公称直径d= 15.2mm的低松弛高强度钢绞线；现浇桥面的面板为12cm。桥梁横截面结构如图2所示，小箱体结构如图3所示。

图1 新桥结构图

图2 桥梁横截面结构图

图3 小箱梁结构图

4 施工过程和工艺

桥梁结构采用先简支后结构连续的构造方式，其中，预制箱梁采用部分预应力混凝土A类构件设计，现浇连续段按A类构件设计。桥梁建造流程大致为：预先制造预制梁、安装支座和预制梁、布置桥面板钢筋及横梁钢筋、现浇铺设层混凝土。

4.1 预先制造预制梁

预制梁的制造和安装对桥梁的强度、刚度和抗震性能尤其重要，可具体分成以下5个步骤：处理梁底地基→设置支架→安装模板→制造小箱体预制梁→设置预应力→拆除模板[2]。

4.1.1 处理梁底地基和安装模板

预先对桩号、桩位坐标等参数进行复核计算，如有不符及时反映复查。如无异常，应在地面路基上开始打钻孔桩、灌注混凝土。但需注意的是，在灌注混凝土之前应确定钻孔的直径、位置和钻孔底层的土质是否符合要求，允许误差的范围：钻孔轴线偏离标准轴线大约50mm以内；钻孔壁的倾斜程度应小于1%。钻孔桩应严格清孔，确保桩基混凝土质量及桩基础承载力。沉淀厚度要求：对于嵌岩桩d≤1.5m时，t≤50mm；d>1.5m时，t≤100mm；对于摩擦桩d≤1.5m时，t≤200mm，d＞1.5m或桩长＞40m或土质较差时，t≤300mm。桩基完成后应对其展开无破损检验，进一步保证结构的质量和桥梁的安全性。然后需对地面路基进行处理，首先对承载台基进行回填，然后利用细沙石整理路面并进行碾压，使其平整光滑。为了使连续箱梁浇筑混凝土能够满足地基的承载要求，需在路面上铺设10cm厚C2素混凝土地基。由于墩柱施工要求采用钢模板，且每节长度应不小于2.0m。值得注意的是，钢模板由于长期的存放会有锈迹出现。在施工过程中，应先使用脱模机将接触面上的锈迹处理干净，以防止混凝土中出现铁锈杂质。

4.1.2 制造小箱体预制梁

预制梁是主要的承重部分，因此其工艺处理应十分谨慎，如图4所示。除了按照《公路桥涵施工技术规范》中的相关规定外，还需要特别注意以下几点：

图4 小箱体预制梁整体结构图

1）只有在确定伸缩、护栏等基本结构的预埋件无误后，才能进行小箱梁混凝土的浇注。建造过程中，应确保预压力束的铺设轨道和钢筋设置点的位置准确。由于小箱梁的底板和腹板的厚度不足，应设置合理的骨料轨道，并应该通过实验进行验证。在小箱梁两端2m的范围内，存在钢筋密度较大和锚下区域的混凝土应力较大的问题。同时又希望在早期时候小箱梁的强度尽可能高一些，因此，在浇注混凝土的过程中应充分振捣密实，保证小箱梁的质量。

2）当小箱梁与桥面现浇层的浇注时间差异较大时，两者会产生较大的收缩差。为了防止这种情况的发生，存梁期应小于或等于90d。这样，还能有效的抑制小箱梁的上拱度出现较大的情况。在小箱梁筑造过程中，需在跨中区域的下面设置13mm的圆曲线或抛物线，用来确保全桥的平整度和美观性。

3）箱梁预制时，注意确定桥面轨道、伸缩缝等基本结构的预埋件是否与图纸上一致。特别需要注意的是，在小箱梁结构中应预先埋有护栏所用的钢筋。

4.1.3 预应力的施加工艺

对预制箱梁进行预应力的过程，是施工质量是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序，向来被称为桥梁安全的“生命线”[3]，而桥梁工程对预制箱梁施工质量的要求更严格，如对张拉控制力、张拉强度、伸长量等方面数据的精确度都有很高的要求，其过程如图5所示，特别注意的有以下事项：

图5 施加预应力操作图

1）按照预先做好的坐标记号，同时利用定位钢筋对预应力的轨道进行准确的定位施工。为了防止出现错位和轨道过度下垂的情况，将定位钢筋和预制梁中腹板的箍筋点焊连接。在施工过程中应以预应力轨道结构为主，当它与其他钢筋发生干扰时应保证轨道的位置始终不变。

2）预制小箱梁的过程中，当小箱梁混凝土的凝固时间超过7d时，检查其强度是否已经达到设计所需强度等级的100%。如满足此要求，才能对预压束进行张拉。在施工过程中，适当延长混凝土的凝固时间可以提高弹性模量，从而降低全桥的反拱度。施加预应力的过程中，应同时张拉正、负弯矩钢束的两端，保证桥梁纵向受力的合理性。为了确保桥梁横向受力均匀，应相对桥梁中心线对称张拉横向钢束。

3）如需确定预应力是否合理，应同时采用张拉力与引伸量两个参量进行评定。只有当预应力钢束的张拉力达到设计值的100%，且实际引伸量未超出理想值的6%，才能确保桥梁预应力合理，缺一不可。

4）填筑孔道水泥浆时，必须保证压浆饱满。且只有当其强度达到40MPa时，预制梁才能进行吊装。

图6 支座设置图

4.2 安装支座和预制梁

4.2.1 安装支座

在梁板未安装前，采用全站仪在盖梁上精确放出橡胶支座、临时支座的纵横轴线，如图6所示。但是需要通过水准仪对各支座垫石顶面标高进行测量复核，如不符合要求须进行凿平。板式橡胶支座采用GJZ和GJZF4型系列产品。在连续墩顶，须安装临时支座。临时支座采用砂筒形式，解除临时支座可采用手锯法直接锯掉钢管或者采用电热法加热硫磺砂浆使其融化后间接取出临时支座。另外,还可以其他类型的临时支座如钢圈砂箱，这时砂的顶面垫放强度足够的混凝土预制块，通过调整钢圈内砂的厚度，达到控制临时支座顶面标高的目的，保证桥面设计保持不变。在施工过程中，应尽量保持临时支座顶面和固定支座顶面的标高尽量保持在同一水平面上。在浇筑连续段混凝土时，应保证其底部与固定支座顶面保持接触。

4.2.2 安装预制梁

安装预制梁步骤较为复杂，安装过程如图7所示，工艺流程分为以下几个步骤：

图7 预制梁的安装

1）首先安装临时支座和固定支座，但在联接端部可以取消临时支座。施工完成后，安装预先留好的记号孔安装预制梁。将预制梁放在临时支架的上端，形成简支状态。紧接着，连接桥面板上的所有钢筋和桥段处的横梁钢筋。

2）将混凝土墩上顶部的钢筋联接起来，同时将桥段处的横梁上的钢筋绑扎起来。接着在连续段的顶端上设置预应力束的波纹管，并完成穿束的施工任务。浇筑混泥土7d后，应对混泥土连续段和桥段横梁等区域进行检查，确保其混泥土强度到达设计值的100%。为了确保桥梁的受力性能良好，当温度达到最低值时才能进行对负弯矩钢筋进行预应力张拉和水泥浆压制。

3）浇筑完混泥土墩上顶部的连续区域时，应将桥梁顶面的剩余区域完成。当处理桥梁顶端剩余区域时，应采用湿接缝混凝土从桥梁中间部分向两端支点进行浇筑。

4）检查临时支座的位置，然后对桥梁顶面浇筑混凝土。在浇筑之前，应将预先留在预应力钢束轨道口处的钢筋连接起来。施工结束后，将临时支座全部拆除。拆除过程中应特别注意温度，温度过高会影响橡胶支座的质量。

5）最后，安装防护栏和防水层等基础设施，还需对桥梁的

4.3 布置桥面板钢筋及横梁钢筋

应严格遵守施工技术规范，采用接头错开的方式将短钢筋连接成长钢筋，但严禁在钢筋应力较大的区域进行连接。如果钢筋连接处发生断裂急需再次连接起来，必须采用焊接的方式。在焊接过程中，焊接的长度不宜过大应满足标准要求，并必须保证焊接的质量较高。在施工过程中，应该以预应力的轨道线路为主。如与普通钢筋发生干扰时，应确保预应力轨道的位置不变，将普通钢筋的位置作出调整。为了更好的安装预应力钢束，有时会将普通钢筋弯折或裁断。当施工完成时，应即使将处理过的普通钢筋还原。焊接和绑扎是连接钢筋的主要方式。当钢筋直径大于或等于12mm时，如无要求应采用焊接方式连接起来；当钢筋直径小于12mm时，如无要求应选用绑扎方式。如需接长钢筋，可选择焊接的方法，但应该保证焊缝长度不易过长，且确保焊缝的质量。钢筋铺设结构如图8所示。

图8 钢筋铺设结构图

4.4 现浇铺设层混凝土

首先需要进行防水处理，桥面可采用三涂FYT-1改进型桥面防水材料。桥面防水应在全桥护栏以内桥面范围以内，防水层抗渗要求0.25MPa以上，防水层应避免车辆碾压。然后设置桥梁的防护栏，护栏均采用C30混凝土。安装防护栏时，应根据图纸设置伸缩缝的宽度，并在间隔4～6cm的地方设置断缝，断缝的宽度约2cm。为了保证桥梁的质量，应采用沥青麻絮或者防水密封胶材料将断缝填满。最后现浇铺设层混凝土，摊铺混凝土距离防水层施工完毕之间的时间应应不大于15d。桥面现浇层的材料为C50混凝土。为了确保新、老混凝土能良好的结合在以其，应在铺设前打扫桥梁顶面上的浮浆和油污。桥面上，防水混凝土铺装层施工高程应高出设计高程1cm，在混凝土强度达到设计强度的100%时，采用铣刨机精铣刨至设计高程。

5 结语

小箱梁桥以其抗扭刚度大、动力性能良好、受力均匀等独特优势受到社会的青睐。本文结合某桥梁项目，对小箱梁结构桥梁的施工过程做了详细的介绍，并较为全面的分析了重要步骤的施工工艺，对小箱梁桥的施工过程有一定的帮助。

【1】钟冠星，潘朝慧.30m先简支后连续预应力小箱梁的设计与施工[J].中国市政工程，2006（8）：38-40.

【2】陈兆毅.某预制小箱梁的病害分析与加固研究[D].大连：大连理工大学，2008.

【3】何余良.多梁式钢-混凝土组合小箱梁桥受力特性及试验研究[D].杭州：浙江大学，2014.

To Explore the Structure of Box Girder BridgeConstructionTechnology

ZHAO Bing-wei
（ShijiazhuangRoad andBridgeConstruction Group,Shijiazhuang 050091,China）

The small box girder bridge with its unique advantages has been widely used.In this paper,a bridge project,it introduces construction process of the box girder bridge structure,mainly pre fabricated precast beams,a mounting bearings and precast beam, arrangementofbridgedeckreinforcementandgirderofsteel,castinsitelayinglayerofconcreteandsoonfoursteps,andon oneofthemost important steps in advance of made precast beams and installation support and the precast beam construction technology are described in detail,forreference.

boxgirderbridge;concreteprecastbeam;bearing；concrete

U448.21+3；U445

A

1007-9467（2016）06-0150-04

2016-01-20

赵兵伟（1979～），男，陕西礼泉人，工程师，从事道路桥梁建设与养护研究，（电子信箱）393049835@qq.com。