刚构连续梁0号块嵌入横梁施工技术研究

胡 昊 潘从贵

(1.中铁十一局集团第四工程有限公司 武汉 441300； 2.武汉南四环线高速公路建设管理有限公司 武汉 441300)

为减少施工干扰，保障施工安全，在跨越既有线时桥跨经常会设计成连续梁，但因地形地势、夹角和跨度的原因，有时连续梁的墩柱不得不选用门式墩。

昌赣铁路堆上特大桥斜跨既有盐化专用线时，因下部空间要求和线路整体坡度限制，连续梁被设计嵌入门式墩横梁中，其0号块与门式墩横梁整体固结形成刚构体系，因而连续梁0号块需与门式墩横梁整体一次性浇筑。现场采用钢管立柱+工字钢纵梁+贝雷片横梁的支撑形式，按照先内后外，相互穿插的钢筋安装顺序，实现连续梁0号块嵌入门式墩钢筋同步绑扎，分阶段施加门式墩横梁横向预应力实现连续梁与门式墩横梁之间的预应力优化。

1 工程简介

堆上特大桥位于江西省樟树市，以32 m+48 m+48 m+32 m预应力混凝土刚构连续梁斜跨既有盐化专用线，是在建南昌至赣州铁路客运专线全线为数不多的大跨度刚构连续梁，梁体全长161.5 m。梁体为单箱单室斜腹板结构，49号门式刚臂墩构造为横梁顺桥向宽3.5 m、高3.22 m，横桥向宽23.8 m，桥墩为矩形墩，顺桥向宽3.5 m，横桥向宽3 m，墩高24.265 m。承台顺桥长8.6 m，横桥向7.9 m。嵌入49号墩门式墩横梁0号段顺桥梁长8 m。门式墩横梁跨度大(跨度为23.8 m)。

2 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

3 连续梁0号块施工技术要点

3.1 支架搭设

3.1.1施工要点

传统的连续梁0号块施工支架仅需承担0号块自身重量，而连续梁0号块嵌入门式墩横梁现浇支架不仅需要承担连续梁0号块及门式墩横梁共同的重量，还要完成既有线跨越。因而必须要求现浇支架具有良好的承重能力与跨越性能。钢管立柱+工字钢纵梁+贝雷横梁的支架形式就同时具有这2种性能[1]，可以最经济的方式妥善解决大重量、大跨度跨越营业线安全风险高的问题。

连续梁0号块嵌入门式墩横梁底模由15 mm 竹胶板及顺桥向方木及横桥向方木组成。顺桥向方木间距按贝雷梁间距布置，横桥向按贝雷梁节点间距布置。

贝雷梁采用单层加强型，上下设置加强弦杆；共计7组，门式墩横梁下设置3组，每组5片；连续梁0号块悬挑出门式墩横梁部分设置4组，每组3片[2]。每榀贝雷片间设置横向支撑架，下弦杆设置水平支撑架，保证贝雷梁整体稳定。支架平面布置如图2。

图2 支架平面布置图(单位：mm)

为保证支点处剪力要求，在纵梁与贝雷梁交点处增设加强竖杆。加强竖杆采取磨光顶紧的办法与上下弦杆顶紧，不得采用焊接。

纵梁采用4根I56b工字钢，与贝雷梁采用U形螺栓连接提供施工平台，承受混凝土荷载、模板自重及施工荷载，并将荷载传递给立柱；纵梁在位于立柱支撑位置设置加强筋板。

立柱采用直径810 mm、壁厚8 mm 钢管，立柱间设双[25b槽钢连接体系并设置扶墙杆，保证支架的整体稳定。

门式墩横梁倒角位置单独设置支架支撑，荷载由方木支架传递给预埋在门式墩墩柱中的牛腿。

3.1.2强度验算

利用midas Civil有限元计算软件建立支架有限元模型，分别进行了支架结构强度验算，包括底模系统的竹胶板、方木验算，纵向分配梁和横梁验算，横向、纵向联结系及钢管柱验算，贝雷梁验算；支架结构稳定性验算。通过有限元软件计算结果的校核，证明了该支架结构合理的真实性。

通过上述计算可以得到如下结论。

1) 竹胶板在最不利荷载作用下最大正应力为5.7 MPa，比容许正应力50 MPa小；最大剪应力为0.8 MPa，比容许剪应力1.25 MPa小；最大挠度为0.24 mm，比容许挠度L/400=200/400=0.5 mm小，且小于1.5 mm，因此，竹胶板满足强度、刚度要求。

2) 方木在最不利荷载作用下最大正应力为4.1 MPa，比容许正应力11 MPa小；最大剪应力为1.0 MPa，比容许剪应力1.25 MPa小；最大挠度为1.47 mm，比容许挠度L/400=600/400=1.5 mm小，且小于1.5 mm，因此，方木满足强度、刚度要求。

3) 钢管立柱顶横向2I56b工字钢分配梁在最不利荷载作用下最大正应力为138.8 MPa，最大剪应力为40 MPa，满足要求，分配梁的挠度也满足要求。

4) 钢管立柱之间及其与桥墩之间的联结系在最不利荷载作用下最大正应力为142.5 MPa，比Q235钢材的容许应力140 MPa的1.25倍值175 MPa小，满足要求。钢管立柱最大应力为80.1 MPa，也比Q235钢材的容许应力140 MPa小，满足要求。

5) 贝雷梁在最不利荷载作用下弦杆、竖杆和斜杆的轴力分别为569，119.6和15.7 kN，杆件轴力分别小于容许的轴力值1 120，210和171.5 kN；贝雷梁的挠度也小于容许挠度值。

6) 该支架在最不利荷载作用下最小稳定系数为5.21，大于5，因此，不会出现整体失稳屈曲现象，该支架是安全的。

3.2 支架预压

为保证施工安全、顺利进行，支架搭设完毕，底模安装完成后，必须进行预压处理，以消除支架非弹性变形，同时取得支架弹性变形各及非弹性变形的实际数值，作为门式墩横梁立模抛高预拱值数据设置的参考。

预压方法依据支架正上方梁段混凝土重量分布情况，在搭好的支架上堆放混凝土块，预压重量是门式墩横梁、0号块结构自重及施工荷载总量的1.1倍，预压时间视支架沉降量定，控制支架日沉降量不得大于2.0 mm(不含测量误差)。在压载过程中实施全天候跟踪观测支架的变形情况并作好记录，待支架不再发生沉降、预压结束为止。

整理预压结果记录，形成一个总体的结果分析报告，通过对支架变形包括弹性、非弹性变形数据的监控，将预压结构分析报告中的数据用于指导门式墩横梁施工。

3.3 钢筋加工及同步安装

连续梁0号块嵌入门式墩横梁的钢筋间距均只有10 cm左右，钢筋布置相当密集，尤其是0号嵌入横梁部分的钢筋，一旦未按正确顺序安装，就会导致某些部位的钢筋无法正常绑扎，严重影响工程质量及施工进度。遵循先内后外、相互穿插的钢筋安装原则，按照连续梁0号块及门式墩横梁底板筋→连续梁0号块中隔墙筋→横梁骨架横向主筋→横梁内0号块腹板筋→横梁内0号块顶板筋→横梁骨架箍筋→横梁外0号钢筋的顺序依次进行绑扎，实现连续梁0号块嵌入门式墩横梁钢筋同步安装，提高了施工效率。

钢筋安装的同时需要预埋纵、横向预应力管道。安装底板钢筋时需要同时安装底板纵、横向预应力管道，由于底板预应力管道纵横交错，为了避免冲突，须在底板钢筋上下层间设架立钢筋及管道定位钢筋，确保预应力管道牢靠固定在正确位置。安装横梁骨架横向主筋前完成连续梁0号块腹板、顶板及横梁横向预应力束管道安装。

3.4 预应力管道布置

预应力混凝土门式墩横梁内布设的预应力束呈抛物线型布置，在横梁中心处最低，两端最高，单根预应力束长度达到24 m以上。连续梁0号块布设纵向预应力束，分底板束、腹板束及顶板束，底板束分布在横梁最下2层横向预应力束之间。预应力混凝土刚构连续梁0号块处预应力束布置见图3。

图3 刚构连续梁0号块处预应力束布置图

预应力管道必须严格按设计曲线坐标精确放样安装，接头处绑扎牢固，用胶布密封。传统的连续梁纵向预应力管道定位方法为每间隔50 cm设置1道定位钢筋，定位钢筋应与钢筋骨架绑扎牢靠，确保管道定位准确。对于连续梁0号块嵌入门式墩横梁，门式墩横梁仅有外层框架钢筋，定位钢筋无法与横梁外层框架筋进行有效连接，传统的定位方法已不再适用。且横梁预应力管道长度大，无法准确定位会严重影响连续梁0号块嵌入门式墩横梁预应力施工质量。针对此问题，本工法提出在门式墩横梁内定距设置定位钢筋网片，利用网格将横梁内的长预应力波纹管牢固卡在设计位置。尤其在连续梁0号块嵌入门式墩横梁部位，预应力波纹管布置密集，纵横交错，设置预应力束定位钢筋网片，可避免在施工过程中出现偏位。

3.5 模板安装

门式墩横梁及连续梁0号块模板均采用加工成型的钢模板。横梁采用平模，0号块模板分为内模及侧模，0号块嵌入门式墩横梁部位采用整体模板，模板间用螺杆连接。

3.5.1侧模安装

利用吊车将侧模提升至支架顶与底模板靠紧。侧模吊装就位后，在侧模翼缘板底设钢管支撑。随后根据已调好的底模来调整侧模高度及垂直度，然后在左右侧模之间穿直径20 mm的拉杆。为防止漏浆，侧模之间、侧模与底模之间应贴双面胶带。侧模立好后，在连续梁0号块两端头节段线上立腹板及底板封头模板，封头板采用钢模加工，钢模上钻穿钢筋及穿波纹管的孔道。预应力混凝土门式墩横梁预应力管道严格按照设计图纸准确定位。

3.5.2内模安装

连续梁0号块嵌入门式墩横梁钢筋绑扎完成，安装连续梁0号块内模。内模采用钢模，与外侧模之间设对拉杆，对拉杆上穿PVC管，底口应焊支撑钢筋，内模底口支立在钢筋上。然后安装腹板内模及顶板内模，顶板内模支架采用钢管搭设，钢管底支撑在垫块上，钢管间距约80 cm，顶部插入可调顶托，再放置方木。

3.6 混凝土现浇

结构钢筋布置密集，预应力管道纵横分布，给连续梁0号块嵌入门式墩横梁一体化浇筑带来诸多不便，影响混凝土的流动性及振捣效果。本工法提出一种微分层浇筑工艺，有效解决了连续梁0号块嵌入门式墩横梁部位混凝土振捣难的问题。

浇筑底板混凝土时，采用微分层，先两端后中间的顺序对称浇筑。底板厚度80 cm，须分4层浇筑。第一层浇筑15 cm完全覆盖最底层横向预应力管道，第二层浇筑20 cm完全覆盖底板纵向预应力管道，第三层浇筑15 cm完全覆盖中间层横向预应力管道，第四层浇筑30 cm完成底板混凝土浇筑。每层浇筑后须及时振捣密实，在浇筑上一层时振捣棒插入下一层深度5～10 cm，预应力管道集中处插入深度不大于5 cm。

浇筑腹板、顶板及门式墩横梁混凝土时，同样采用微分层，先两端后中间的浇筑顺序，横梁两侧端头及0号块端头部分须充分振捣密实，防止锚垫板处出现脱空。

3.7 预应力施工

3.7.1预应力张拉

连续梁0号块嵌入门式墩横梁预应力钢束张拉顺序为先张拉横梁预应力束，再张拉0号块纵向预应力束，待施工完指定节段后，张拉横梁剩余预应力束。通过纵、横向预应力共同作用，完成墩梁固结。采用横梁预应力束分次异步张拉，改善了连续梁与门式墩横梁之间的相互作用效果，解决了横梁预应力束一次张拉容易造成连续梁0号块顶板横向负弯矩过大的问题，提高了施工质量。

3.7.2孔道压浆

孔道压浆采用真空压浆工艺。先用真空泵使孔道内形成一定的气压差，再将水泥浆用压浆机压入孔内，使之填满预应力筋与孔道间的空隙，使预应力筋与混凝土牢固粘结为一整体[4]。

4 结语

本项目施工中，充分发挥钢管柱与贝雷梁的力学性能，实现了连续梁0号块嵌入门式墩横梁现浇施工平台的合理优化，以最小的材料消耗完成了高墩大跨度支架搭设，节省材料成本的同时具有良好的稳定性，保证了既有线行车安全。

贝雷梁可场外拼装场内吊装，节省了施工要点时间，缩短了工期。调整钢筋安装顺序实现连续梁0号块嵌入门式墩钢筋同步绑扎，提高了施工效率，具有良好的经济效益。

随着交通建设的高速发展，跨既有线桥梁施工日益增多，对施工质量要求也越来越高，在梁内增设预应力束定位钢筋网片实现长预应力束在大跨度横梁内的准确定位，利用门式墩横梁预应力束分次异步张拉，完成门式墩刚构预应力体系合理优化，提高连续梁整体施工质量，具有良好的社会效益，可为类似工程提供借鉴。