单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁节段悬浇施工技术

谢广恕 （中铁四局集团市政工程有限公司，安徽 合肥 230041）

1 引言

波形钢腹板PC组合箱梁桥由于在腹板处采用了抗剪强度高、抗弯能力大的波形钢腹板，使其具备了独特的钢混截面构造。其施工方法主要采用挂篮进行模板及混凝土施工，采用塔吊进行钢腹板安装。针对该桥型的构造特点及施工工序特点，如何在施工过程中既能有效控制其施工质量，又能结合该桥梁构造特点优化施工工序，提高施工效率，具有重要研究价值。采用钢腹板超前安装及横隔板异步施工工艺在施工企业建设该型桥梁时具有重要的工程实际指导意义。

2 工程概况

某大桥设计为跨径55+93+83+55=286m波形钢腹板连续梁桥，主梁采用双幅单箱三室波形钢腹板箱梁，主梁顶底板混凝土采用C50，腹板波形钢腹板材料采用Q345qC钢材。全梁采取变截面高度设计，梁底呈二次抛物线变化。

图1 全桥实景图

3 悬臂段一般工艺流程概述

该大桥波形钢腹板连续梁桥悬臂段一般施工工艺流程主要为挂篮行走、锚固、调整就位→底板钢筋安装→波形钢腹板安装调整就位→内顶模板滑移就位→顶板钢筋安装→顶、底板混凝土施工→节段预应力施工→横隔板施工→下一节段施工。

4 悬臂段优化工艺概述

4.1 钢腹板超前安装

在悬臂段一般施工流程概述中，由于波纹钢腹板需锚固于顶底板混凝土中，顶底板混凝土浇筑需等波纹钢腹板安装完成后方可进行混凝土浇筑，波纹钢腹板安装、调整、固定时间成为节段施工周期重要制约因素。由于波形钢腹板具有一定的抗剪能力和抗弯刚度，因此在本段混凝土等强期内，提出超前安装下一节段波纹钢腹板的施工思路。钢腹板超前安装的实现，可以在很大程度上缩短节段的施工周期。

4.2 横隔板异步施工

由于在节段横隔板的浇筑施工与挂篮模板滑梁就位相冲突时，提出采用横隔板异步施工技术，将n#节段的横隔板施工调整到n+2#节段施工时进行，解决同一节段的模板滑梁就位与横隔板混凝土浇筑的矛盾，在模板滑梁就位的同时，横隔板能顺利浇筑，避免了因横隔板施工影响主梁施工。

4.3 优化后工艺流程概述

该大桥波形钢腹板连续梁桥悬臂段优化后施工工艺流程主要为：首节钢腹板节段完成施工（节段混凝土强度达到C20）→安装下一节段钢腹板（螺栓临时固定）→已浇节段预应力张拉、压浆→挂篮行走、锚固、调整就位→波形钢腹板精确安装调整就位→顶、底板钢筋安装→顶、底板混凝土施工→混凝土等强→下一节段钢腹板安装（循环）→横隔板施工（滞后2节段施工）。

5 悬臂段优化工艺可行性研究

5.1 钢腹板超前安装可行性分析

针对钢腹板超前安装的这一工况，主要考虑钢腹板安装后，上一节段的顶、底板混凝土是否会产生裂缝或者其他不可恢复的变形，故在进行钢腹板超前安装的敏感性分析时，混凝土的强度生成期间，混凝土弹性模量逐渐增大，为模拟混凝土弹性模量及强度增长对钢腹板安装的影响，采用Midas FEA有限元分析软件分别计算a2节段在不同混凝土强度时，顶底板及钢腹板的结构响应。

图2 （0、a1、a2）构件模型示意图

a2节段混凝土等强期间应力、位移变化表 表1

以上计算结果表明，随着混凝土的强度等级提高，a2节段混凝土的应力减少，即使在混凝土未有强度时（弹性模量为3000MPa），此时钢腹板应力最大为0.4MPa，混凝土的最大应力也小于0.1MPa，当a2节段混凝土强度达到C20时，混凝土抗拉强度设计值为1.06MPa，远大于钢腹板吊装时混凝土产生的极限拉应力，说明钢腹板的超前安装，可以选择在混凝土强度达到C20以上时进行。

5.2 横隔板异步施工可行性分析

横隔板的设置，会增加箱梁的抗扭刚度，使得主梁在有偏心荷载作用下，主梁不易产生较大的扭转变形。针对箱梁横隔板施工与当前节段的模板构造空间占位相冲突，采取横隔板滞后2个节段施工的措施。实际施工时，当出现偏心荷载时，主梁的扭转变形加大，使得主梁顶、底板应力发生变化，故在进行横隔板滞后2个节段施工的可行分析时，在滞后2个节段有横隔板和滞后2个节段无横隔板的有限元实体模型中，分别计算10t偏载作用时，顶、底板的结构响应。受力采用midas civl有限元软件进行建模受力分析。

图3 实体模型示意图

最大悬臂位置竖向位移汇总表（单位：mm） 表2

滞后2个节段顶、底板纵向应力汇总表（单位：MPa） 表3

以上计算结果可以得出，施工过程中，最大悬臂节段施工时，当存在10t的偏心荷载时，最大悬臂端的箱梁竖向位移偏差小于1mm；当未设置横隔板时，偏心侧横隔板位置处的顶、底板应力影响较大，顶板拉应力及底板压应力均有所增加，但顶、底板应力偏差均小于0.5MPa，考虑到顶板设置有体内束，综合考虑混凝土有一定的抗拉性能，认为即使出现10t的偏载作用工况，施工过程中的箱梁顶、底板一直处于受压状态，出现混凝土开裂的概率较小，悬臂施工过程中，可以不进行横隔板的施工，同时认为悬臂施工过程中滞后2个节段施工横隔板是可行的。

6 关键工序工艺要点

6.1 塔吊选型

根据每个T构各个节段距离塔吊最远钢腹板重心与塔吊中心的距离，结合该节段钢腹板的自身重量进行塔吊选型，能够满足各个节段钢腹板的吊装需求。

6.2 钢腹板超前吊装

在节段混凝土浇筑完成，强度达到C20等级后，在预应力钢束张拉前，利用塔吊配合人工安装下一节段钢腹板。

6.3 钢腹板初连接

节段钢腹板采取塔吊吊装，人工辅助配合的方式进行安装。根据钢腹板安装顺序，从悬浇段前端喂入相应位置，将下一节段的钢腹板尾部与本节段钢腹板的悬臂端初连接，单块钢腹板自重主要由拧紧后的螺栓承受。

6.4 预应力张拉、压浆，挂篮前移调整

待节段混凝土强度、弹性模量及最小龄期满足设计要求后，进行体内预应力张拉及孔道压浆。节段预应力体系完成施工后，方可进行挂篮前移。

6.5 钢腹板精确定位

钢腹板安装空间位置由平面及高程共同决定，具体调整原则为：先高程后平面。高程调整主要利用32螺纹钢作为钢腹板的前端吊点，辅以5t手拉葫芦进行高程调整；平面调整主要利用3吨手拉葫芦进行钢腹板左右调整，当钢腹板位置准确无误后，利用M20螺栓将横向限位槽钢与钢腹板交叉连接，并对单个钢腹板的垂直度进行微调。

7 优化后工效对比分析

通过表4对比分析得出，在悬臂节段施工关键线路上，优化工艺后可提高塔吊利用率，可以单独节省吊装钢腹板、钢腹板螺栓临时连接及顶模前移调整等工序，每循环可节约20h以上。

钢腹板安装工艺优化时效对比 表4

8 总结

综上所述，采用钢腹板超前安装及横隔板分段异步工艺技术可行，施工质量能得以有效控制，且采用此种技术解决了传统安装方式劳动强度大、工期长的问题。采用先进的钢网安装技术，缩短了节段施工周期，降低了工期成本。不仅施工进度快，安全质量也可以得到有效的控制，本施工技术研究对今后的波形钢腹板桥梁悬臂节段施工有较大的借鉴价值。