大跨度预应力混凝土连续梁0#段施工控制技术——以纳雍特大桥为例

曾招雄

（中铁十五局集团第一工程有限公司，陕西西安，710018）

大跨度预应力混凝土连续梁0#段施工控制技术
——以纳雍特大桥为例

曾招雄

（中铁十五局集团第一工程有限公司，陕西西安，710018）

0#段是连接桥梁墩身和连续梁的重要部件，其施工质量对桥梁性能有较大影响。以纳雍特大桥为例，结合工程概况和大跨度预应力混凝土连续梁特点，用数值模拟方法对托架结构进行了受力分析，研究制订了施工方法，最终成功建设了0#段。结果显示：托架斜腿、纵梁、横向分配梁可能受到的最大应力均小于容许值的80%，对拉杆的抗剪承载力为设计值的3倍以上。0#段施工控制策略满足了山区超高空、复杂地形的大规模施工要求，为我国其它类似桥梁的施工提供了宝贵经验。

连续梁；0#段；托架；施工控制；应力分析；数值模拟

引言

随着我国中东部高速公路网建设和西部振兴战略的不断推进，需在西部高山峡谷修建大量高速公路。这就要求跨越山谷河沟修建大跨径桥梁，且墩柱往往百米以上。纳雍特大桥属于连续钢构桥，是山区常见桥型，不仅造型美观，还具备施工成本低、施工快等特点[1-5]。0#段是连接墩身和连续梁的重要部件，通过对高空施工0#段建设工程的工艺进行施工控制，能够很好地为其它类似桥梁提供施工经验。

1 工程概况

纳雍特大桥上部为（106＋200＋106）m连续刚构，左右幅梁部分离，箱顶宽12.0 m，底宽6.5 m；箱梁在0#段高度为12.5 m，现浇段和合拢段梁高均为4.5 m，桥面距底部拌合站220 m。

0#梁顶板厚50 cm，底板厚160 cm，腹板厚90 cm，对应墩壁设有2道横隔板，设有人洞。

0#块设计混凝土标号为C55，单个方量为786.9m3，钢筋112 446 kg。

2 施工方法

施工过程包括从托架安装开始，到养护结束的九个步骤。

2.1 施工托架安装

施工托架双肢墩之间采用K型架，两侧采用三角形支撑架，如图1所示。

图1 施工托架

按照施工托架设计图纸尺寸和型钢规格准确下料，各种型钢必须为国标，焊缝高度不小于7 mm。

每个0#段下面顺桥向托架一共6片，距离墩外侧25 cm为第一道，0#段腹板下侧距离90 cm，底板下侧间距为140 cm，托架由牛腿、斜撑、承重梁、分配梁组成。

（1）牛腿：采用40 cm槽钢配合6根直径32 mm精轧螺纹钢（通过墩身施工时预埋钢管成孔）锚固于墩身混凝土表面，每根精轧螺纹钢锚固力为300 kN。

（2）斜撑：由两根20 cm槽钢焊接成口字型，上下通过10 mm钢板连接，牛腿和承重梁中间槽口用20 mm螺栓连接。为消除浇筑混凝土斜撑将水平力传给墩身，在K型架下部用90 mm×140 mm×10 mm角钢焊接。

（3）承重梁：由双40 cm槽钢背靠背通过上下10 mm缀板连接，长6 m，通过砂桶坐落在牛腿上。

（4）分配梁：采用双14 cm工字钢，直接坐落在承重梁上缀板，间距60 cm，与缀板焊接，将承重梁焊接成整体。分配梁上面直接放20 cm×20 cm方木，水平仪找平，底模采用2 cm厚竹夹板，通过钢钉与方木连接。

0#段托架安装和拆除：在墩身液压自爬模上施工平台安装，0#段施工完毕后拆除。

2.2 底模铺设

托架上设置垫木及楔木，然后铺设0#块底模。脚手架立杆焊接在分配梁上，然后搭设脚手架管作为钢筋绑扎平台。

2.3 托架预压

托架安装完成后，经过预压可消除其非弹性变形，测出弹性变形值，为支设0#段底模提供预拱度设置的依据。

预压采用沙袋堆载，加载分级进行，从0%到100%观察48 h稳定，水准仪测出布设点高差，然后12 h观测一次。48 h内支架累计变形量趋于稳定方可卸载，卸载后再次测量高差，就可得出托架的弹性变形和非弹性变形。调整底模高度，进入下一步工序。

2.4 绑扎钢筋、冷却管及安装模板

钢筋在钢筋加工棚集中下料、加工，运输至施工现场绑扎。由于腹板钢筋比较高，高空风大容易倒塌，绑扎时搭设临时脚手架固定钢筋，钢筋绑扎后拆除临时脚手架。

由于0#段底板厚度为160 cm，宽度为650 cm，长度为1 600 cm，C55高标号砼，水化热较大，故需采用循环冷却水降低内外温差，减少温度应力。

底板中间布设一层冷却管，冷却管内径为φ50 mm、壁厚1 mm的铁皮管。在底板对角线预埋3个温度传感元件，分别在正中间处、在腹板隔板交汇处、在靠近外侧模板处。

外侧模采用挂篮外模，端头模采用5 mm钢板制作，端头模上预留钢筋孔位，绑扎钢筋前先将端头模安装好，纵向钢筋由端头模预留孔穿出。

2.5 预应力管道安装

预应力管道均为塑料波纹管，安装时应根据设计要求准确定位。

纵向波纹管端头采用钢板钻眼，在墩下平整场地进行，按照图纸钻孔，接头采用大一号同型波纹管作套管进行连接，套管长度为20 cm，接头用防水胶带缠绕封死以防止漏浆堵塞管道，锚头用真空吸浆专用锚头，保证管道的整体密封性。

2.6 顶板预埋件及预留孔

施工顶板时应在顶板、翼板设置内外模板滑行梁后吊带孔及挂篮后锚扁担锚固孔，所有预留孔采用φ50PVC管预留。所有预埋件及预留孔位置应根据箱梁结构及挂篮确定，预留位置应准确无误。浇筑混凝土前检查预埋护栏钢筋、塔吊、电梯、通风孔、泄水口等预埋。

2.7 混凝土浇筑

现场技术人员必须对原材料的初始温度、砼出机温度、砼入模温度、冷却水管进出水温、砼内外温度等都要进行认真测量和记录。

0#段分两层浇筑，第一次混凝土浇筑完后，在其顶部放置32 mm螺纹钢，间距0.5 m，增强两层混凝土之间的抗剪能力，顶部必须用抹子把模板顶面抹平成一直线。

2.8 管道处理

竖向和横向预应力压浆管及张拉槽在浇筑砼前应全部堵住，以防止浇筑砼时水泥浆进入管道堵塞，砼浇筑结束立即用高压水冲洗管道，纵向预应力管道在浇筑砼前安装衬管。

2.9 养护

在浇筑0#段冷却管覆盖混凝土完后，开始通冷却水，并用彩条布把底板全部包裹严密，进行砼表面保温，监控人员必须每隔2小时测一次温度，通过进口闸阀控制通水量，控制温差控制在25℃以内，温度冷却稳定后用C55水泥浆把冷却管注浆。表面采用洒水养生，养护时间不得少于14天。

3 托架受力分析

根据设计的六个依据，以及五个基本参数进行托架受力分析。

大桥设计依据有以下六大重要文件：（1）《纳雍特大桥设计图》；（2）《托架设计图纸》；（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；（4）《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTG 025-86）；（5）《钢结构设计规范》（GB50017—2003）；（6）其他相关设计资料。

基本参数为：

（1）混凝土容重：26 kN/m3，超灌系数：1.05；

（2）模板自重：1.5 kN/m2；

（3）施工人员、施工料具堆放、运输荷载：2.5 kN/m2；

（4）倾倒混凝土时产生的冲击荷载：2.0 kN/m2；

（5）振捣混凝土产生的荷载：2.0 kN/m2。

3.1 托架受力计算模型

采用Midas/civil软件计算。如图2所示，模板系统采用板单元，支架杆件采用杆单元模拟。托架主要承受由底模传递的荷载。取0#段根部截面及墩顶截面作为计算，将混凝土重量等荷载按照截面实际分布情况直接加载到模板单元上。

图2 0#托架加载模型

3.2 结果分析

（1）托架斜腿

图3 托架斜腿受力分析

如图3所示，受力最大的杆件位于中间K型支架两侧腹板对应的斜腿上，最大组合应力为101 MPa，小于容许值140 MPa，能够满足要求。

（2）托架纵梁

图4 托架纵梁受力分析

如图4所示，托架纵梁最大组合应力为77 MPa，小于容许值140 MPa，能够满足要求。

（3）托架横向分配梁

图5 托架横向分配梁受力分析

如图5所示，托架横向分配梁最大组合应力为105 MPa，小于容许值140 MPa，能够满足要求。

（4）对拉杆

φ32 mm精轧螺纹钢有效抗剪面积为804.2 mm2，容许抗剪120 MPa。在腹板部位对应的上牛腿设置4根精轧螺纹钢，其抗剪承载力为4×804.2×120=386 kN，共8个牛腿可承受386×8=3 088 kN，大于设计值852 kN，能够满足要求。

4 工程验收与结束语

纳雍特大桥施工前，通过多次托架方案比较、精确计算及专家论证，经过项目部科学安排、合理组织施工，施工中进展顺利，没有发生安全事故。证明该工艺能很好地满足山区超高空、复杂地形的大规模0#施工要求。

展望未来，随着交通事业的迅速发展，连续梁桥行车平稳舒适及跨越能力大等优点已使其成为我国大跨度预应力混凝土桥梁的主要桥型之一，悬臂施工也成为其建造的主要施工方法。0#段是整个连续刚构最为复杂且施工难度最大的地方，具有施工作业面小、尺寸大、钢筋复杂、施工时间长等特点。大部分连续刚构采用支架施工，对于高度超过100 m的高空，通过墩身施工预埋件安装托架，是最为经济省时的工艺。

本控制技术可为同行提供借鉴。

[1]周敉, 宋一凡, 赵小星. 预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制[J]. 长安大学学报:自然科学版, 2005, 25(6):43-48.

[2]宋丽加. 大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制研究[D].成都: 西南交通大学, 2007.

[3]高立明, 樊听龙. 预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的线形控制[J].施工技术, 2008(s1):234-236.

[4]范燕来, 杨才宝.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的应用[J]. 交通世界:建养, 2016(1):74-75.

[5]王志坚. 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术研究[J]. 交通世界:建养, 2016(1):92-93.

Construction Control Technology of 0# Segment in Large Span Pre-stressed Concrete Continuous Beam——A Case Study on Nayong Grand Bridge

ZENG Zhao-xiong
(1st Construction Co., Ltd. of China Railway Construction 15th Group, Xi’an, Shaanxi,710018, China)

The 0# segment is an important structure connecting bridge pier and continuous beam, its construction control has great influence on the performance of bridge. Nayong grand bridge is taken as an example to carry out its construction method combined with the general situation of the project and the characteristics of large span pre-stressed concrete continuous beam. Also, numerical simulation is implemented on stress analysis of its bracket structure. The analysis results show that, the maximum stress the slant leg, longitudinal beam and transverse distributed beam might endure is less than 80% of the allowable value; shear bearing capacity of the tie rod is more than 3 times the design value. There happens no safety accident in the construction process, indicating that the construction control strategy can meet the requirements of the high altitude and complex terrain in the mountainous area, which provides valuable experiences for the construction of other similar bridges in China.

Continuous Beam; 0# Segment; Bracket; Construction Control; Stress Analysis; Numerical Simulation

TU745.2

A

2095-8412 (2016) 06-1069-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.003

曾招雄(1980-)，男，工程师。研究方向：道路与桥梁。