多跨预应力混凝土连续箱梁桥合龙段施工技术

张 同 文

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002)

1 工程概况

主桥上部结构为变截面四跨预应力混凝土连续箱梁桥，跨径布置为70+110+110+70=360 m。主桥分为两幅设置，单幅桥宽16.5 m，两幅间距为6 m，桥梁全宽39 m，桥面机动车道横坡为2%，人行道横坡为向内1%。主桥上部结构采用C50混凝土，箱形截面，单箱单室结构，桥面2%横坡通过调整主梁腹板高度来形成，箱梁底板水平，人行道横坡由人行道枕梁高度不同实现。

2 合龙段施工

2.1 边跨合龙段施工

1)边跨合龙段箱体底板、翼板采用支架法施工，箱体顶板采用吊架法施工。边跨现浇段、悬臂段15号块浇筑完成，拆除挂篮底、侧模系统后，拆除边跨现浇段支架围护，搭设边跨合龙段支架，铺设合龙段底、侧模板，并预压；顶板吊架参照中跨合龙段吊架施工；

2)按设计图纸绑扎合龙段钢筋，纵向主筋先绑扎一端，埋设波纹管并穿纵向预应力钢绞线，安装竖向预应力精轧螺纹钢筋，并先将劲性骨架一端先按图纸要求焊接到预埋钢板上；

3)根据前3天测定的一天中气温较低时刻，迅速将劲性骨架另一端焊接好，焊接做到对称、均衡、同步，至此劲性骨架已将合龙口完全锁定；

4)在合龙口锁定前对中跨端合龙位置和边跨端合龙位置设置配重，跨中和边跨合龙位置配重均为合龙段重量的一半；

跨中和边跨悬臂段合龙口位置采用水箱配重，水箱采用钢管作为围挡骨架，内用竹胶板后背木方拼装，内侧铺双层塑料布防止漏水。合龙口锁定后，将合龙段主筋的另一端绑扎好，并将模板与13号块、边跨现浇段全部锁紧。边跨合龙段混凝土方量30.59 m3，重量为81.2 t，边跨合龙段施工时配重40.6 t；中跨合龙段混凝土方量42.89 m3，重量为113.8 t，中跨合龙段施工时配重56.9 t；

5)灌注边跨合龙段混凝土，每浇筑2 m3～3 m3，便放出所浇筑混凝土重量一半的水；直至混凝土浇筑完成，放完所有水。混凝土浇筑完成后立即覆盖进行养护；

6)合龙段混凝土应采用地收缩混凝土，28 d混凝土限制干缩率不大于2×10-4；

7)对随梁试块进行检测，待合龙块混凝土强度达到设计强度的90%且龄期达到7 d后，张拉合龙钢绞线束至100%σcon，解除劲性骨架锁定，解除的方法是用四把割枪同步割除四个劲性骨架的一端焊缝，注意解除过程保持同步性。同时对称张拉顶、底板钢绞线束，张拉顺序为先长束后短束；

8)进行封锚压浆；

9)在压浆达到设计强度以后，拆除挂篮和卸除桥上所有荷载。

边跨合龙段示意图及边跨合龙配重水箱布置图分别见图1，图2。

2.2 拆除临时固结，完成边跨体系转换

待边跨合龙段预应力张拉压浆完成后，拆除边跨合龙段模板及边跨现浇段支架，拆除次序由边跨合龙段向现浇段方向进行。拆除箱梁临时固结，解除工作尽量保持同步，临时固结的拆除按如下步骤解除：先拆除临时支座，锚固钢筋用砂轮机切割，再解除临时固结精轧螺纹钢筋，最后拆除承台上的支承钢管，拆除临时支座和临时固结时宜先拆除边跨侧，再拆除中跨侧。当所有临时固结全部解除后，梁体形成单悬臂简支梁体系。在拆除前与拆除后均要观测箱梁悬梁端的竖向变形。

2.3 中跨合龙段施工

1)在两端边跨合龙段临时固结解除完成后，安装中跨吊架，用来施工中跨合龙段；

2)按设计图纸绑扎合龙段钢筋，纵向主筋先绑扎一端，埋设波纹管并穿纵向预应力钢绞线，安装竖向预应力精轧螺纹钢筋，并先将劲性骨架一端按图纸要求焊接到预埋钢板上；

3)根据前3天测定的一天中气温最低时刻，迅速将劲性骨架另一端焊接好，焊接做到对称、均衡、同步，焊接完成后，劲性骨架已将合龙口完全锁定；

4)在合龙口锁定前对中跨合龙位置两侧设置配重。合龙口锁定后，将合龙段主筋的另一端绑扎好，并将吊架模板与15号块全部锁紧。

中跨合龙段示意图和中跨合龙配重水箱布置图分别见图3，图4。

1)灌注中跨合龙段混凝土，每浇筑2 m3～3 m3，每侧便放出所浇筑混凝土重量一半的水,直至混凝土浇筑完成。混凝土浇筑完成后立即覆盖进行养护；

2)对随梁试块进行检测，待合龙块混凝土强度达到设计强度的90%且龄期达到7 d后，张拉合龙钢绞线束至100%σcon，解除劲性骨架锁定，解除的方法是用四把割枪同步割除四个劲性骨架的一端焊缝，注意解除过程保持同步性。同时对称张拉顶、底板钢绞线束，张拉顺序为先长束后短束。在张拉钢束前应瞬间拆除主墩支座上的临时水平约束，使之形成活动支座;

3)进行封锚压浆；

4)在压浆达到设计强度以后，拆除吊篮和卸除桥上所有荷载；在中跨合龙段施工完成后，箱梁受力体系由原先的单悬臂简支梁变成连续梁。

中跨合龙段吊架布置图见图5。

2.4 合龙段劲性骨架验算

每个合龙段设置8个劲性骨架，劲性骨架布置示意图见图6。

2.4.1合龙后温升或温降产生的摩擦力计算

计算因温升或温降产生的摩擦力需分边跨和中跨合龙段两种情况，最不利情况属于中跨合龙段。大桥半幅半跨梁段及挂篮自重、风荷载、施工荷载的总重量为：

(273.7+256.1+239.9+224.9+211.2+230.5+215.1+201.5+189.4+178.9+193.4+183.4+175.4+169.1+164.3)×2+1 813.4+81.2+113.8+561.8+92+26+13.3=8 915.1 t。

考虑1.1倍超载，则半幅半跨桥总荷载为：

G=8 915.1×10×1.1=98 066 kN。

支座摩擦系数按μ=0.05考虑，则因升温或降温中跨合龙段产生的一侧水平摩擦力为：

F=μG=0.05×98 066=4 903 kN。

2.4.2锁定装置的本体强度验算

单根Ⅰ40b工字钢的截面面积为：A=9.41×103mm2，共设置16根Ⅰ40b工字钢，则允许轴力为：[N]=140×9.41×103×16×10-3=21 078 kN。

合龙段两侧温度变化产生的水平摩擦力为4 903×2=9 806 kN<[N]=21 078 kN，满足要求。

2.4.3锁定装置的焊缝强度验算

焊缝高度取10 mm，焊缝长度为16根Ⅰ40b工字钢两边与下部预埋铁焊缝长度之和，每边为1 m长，共16×2×1=32 m。

22 MPa<[τ]=160 MPa。

满足要求。

3 合龙段施工要点

1)为缩短合龙时劲性骨架的安装及焊接时间，合龙时安排四台焊机实施同时对称焊接，即底板对称安排两台焊机，顶板对称安排两台焊机，焊接时应同时进行对称焊接两根劲性梁。为了确保焊接时的工作效率，每台焊机配备两人。

2)劲性骨架安装前必须预先放样，清除预埋板顶面的毛刺及氧化膜，确保劲性梁安装位置准确，并与预埋板贴紧焊接。

3)劲性骨架施焊时，在预埋钢板周边混凝土浇水降温，避免烧伤混凝土。

4)选择日最低温度条件下合龙，使合龙段混凝土在养生阶段始终处于受压状态。

5)采用平衡重即在边跨合龙时在15号块件上压重，重量相当于1/2合龙段混凝土梁重，在混凝土浇筑进程中同步卸载，以避免在混凝土浇筑过程中梁体产生挠动影响合龙段混凝土质量。

6)为了防止合龙段出现裂缝，应在混凝土中适量掺加微膨胀剂。混凝土浇筑前应对已浇块件腹板和翼板外侧接触面进行凿毛。

7)合龙施工期间加强测量监控，尤其是临时固结解除、合龙束张拉等对梁体挠度影响较大的工序实行全程测量监控。

4 结语

桥梁合龙段的施工工艺和质量控制是否得当，将影响整个桥梁的高程和线形控制。所以，在合龙段施工前，应制定合理的施工技术方案，严格控制线形，做好施工过程中的临时锁模和桥梁混凝土浇筑控制，以保证桥梁合龙段施工顺利进行。