移动支架异步施工法在波形钢腹板组合桥梁中的应用

苏立超

（1.邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台 054001）

近些年波形钢腹板组合桥梁在国内得到了广泛应用，在跨径方面已建成通车的连续梁桥最大跨径为160m，斜拉桥最大跨径为200m，连续梁桥或连续刚构桥主跨跨径有望突破185m。波形钢腹板组合桥梁用预制拼装法、满堂支架法、挂篮悬浇法建造的数量已超百座，而顶推施工法、悬臂拼装法和移动支架法作为该类桥梁新的施工工法各建成1座。本文以国内第一座移动支架异步错位施工的波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥（88+156+88）m—河北省邢台市七里河紫金特大桥为例，从施工技术管理和监控监测方面探讨和介绍，为平原地区建造大跨径和特大跨径波形钢腹板组合桥梁提供了一种经济、安全、高效的施工方法。

一、工程概况

七里河紫金特大桥跨径组合为（88+156+88）m，桥面总宽13m，采用移动支架异步错位法施工，全桥0、1号块为墩顶现浇段，2～15号块为异步施工移动支架现浇段，16号块为中、边跨合龙段，17号块为边跨现浇段，如图1异步施工示意图所示。

主梁设计。箱梁采用单箱单室直腹板箱型截面，箱梁顶板宽13m，底板宽6.5m，根部梁高9.0m，跨中梁高4.2m，从支点到跨中下缘按1.8次抛物线变化。混凝土采用C60混凝土。

波形钢腹板设计。钢材采用Q345D钢板，波形钢腹板选用1600型，厚度为14mm～24mm，波形钢腹板标准节段长4.95m，采用搭接贴角焊和螺栓连接相结合的方式。

抗剪连接件设计。顶、底板抗剪连接件采用横向钢筋贯穿波形钢腹板圆孔与顺桥向焊接在波形钢腹板上的L型带板相结合的嵌入式抗剪连接件，贯穿钢筋、混凝土销，以及L型带板共同传递剪力。

图1  异步施工示意图

预应力体系设计。预应力采用体内预应力与体外预应力结合的设置方式，体内预应力采用15.2钢绞线，体外预应力采用15.2低松弛环氧涂层钢绞线成品索。

二、移动支架法工艺

（一）工艺介绍

移动支架异步错位施工是以移动支架取代传统挂篮形成落地式支撑体系，通过以折代曲逐段现浇形成主梁结构，而异步错位是鉴于波形钢腹板组合桥梁顶板和底板施工的独立性，在施工中浇筑箱梁底板混凝土要超前顶板混凝土1个节段。

（二）主要施工流程

在墩顶设置临时固结，河床上搭设1、2号块落地式支架，安装1、2号块波形钢腹板，绑扎0、1号块箱梁钢筋和2号块底板钢筋，浇筑墩顶0、1号块箱梁混凝土和2号块底板混凝土，异步推进至下一个循环，即每一个循环为N号块箱梁+（N+1）号块箱梁底板一个组合，逐段推进至边跨合龙，后中跨合龙。

（三）主要施工工艺控制重点

1.墩顶0、1号块施工

为保证波形钢腹板与混凝土的有效结合，采用0、1号块一次现浇成型的施工工艺，因此要做好该处支架基础、支架搭设和预压等过程控制，确保施工过程中内力和变形可控。鉴于0、1号块的复杂性，要求技术人员对设计图纸要看懂、吃透，认真开展图纸审核，由曲线要素演算出各个构造的空间位置，将系统抽象的设计图纸拆解为具体、形象、操作性强的工序施工次序详细分解书或采用BIM技术解决管道碰撞和可视化交底。

1号块波形钢腹板宽7.6m、高约7m，钢板厚度为24mm，自重约10t，其定位精度直接影响到后续节段钢腹板的施工质量。1号块波形钢腹板的定位主要是其空间姿态的定位，必须采取有效措施确保波形钢腹板、钢筋、体外束预埋件、模板等精准定位。采用起重机与人工配合起吊安装波形钢腹板。为提高安装效率，安装前由测量人员事先将钢腹板轴线投影在底模板上标出。波形钢腹板安装采用“上挂下支、内撑外顶”的组合方法，即波形钢腹板顶面采用固定在箱梁顶模板上的组合型钢支架作为悬吊装置，底面翼缘板采用焊接于底模板上的马镫作为支垫，箱室内采用液压式钢管组合件进行内部支撑和轴线调整，箱室外采用可调螺栓将波形钢腹板顶至模板，通过这样的组合方法可以使相对独立的波形钢腹板在施工时形成稳定可靠的空间框架结构，充分确保了波形钢腹板的精准定位。

2.内衬混凝土施工

内衬混凝土是在墩顶部位附近的波形钢腹板钢腹板内侧设置钢筋混凝土构造，有助于剪应力的流畅传递，增大波形钢腹板的抗屈曲能力，缓和局部应力，研究表明内衬混凝土可以极大地提高组合腹板的抗剪刚度。该桥内衬混凝土设计长度为24.8m，止于5号块与6号块节段连接处。内衬混凝土施工时要做好钢板表面的前处理，去除涂装和锈迹，充分保证钢板和混凝土的有效结合；做好内衬混凝土和波形钢腹板端模的支设和混凝土浇筑，避免在该处出现露浆、漏振、过振等问题。因内衬混凝土与钢板结合部的受力较为复杂，且浇筑高度大，应在模板立面开浇筑观察孔，采用附着式振捣器对内衬混凝土进行分层振捣，小型插入式振动棒带辅助装置对钢筋较密处进行辅助振捣，同时要做好混凝土养护工作。

3.波形钢腹板异步施工

波形钢腹板异步施工是采用混凝土顶板和底板错位施工，即底板混凝土浇筑要早于顶板一个节段。标准节段N号块施工流程为：搭设N、N+1、N+2节段支架（预压）→绑扎N、N+1节段底板钢筋，安装预应力管道→安装N、N+1节段波形钢腹板→测量复核→浇筑N、N+1节段底板混凝土→绑扎N节段顶板钢筋，安装预应力管道→测量复核→浇筑N节段顶板混凝土→穿纵向预应力钢筋→张拉预应力钢束→孔道压浆→下一节段施工、N-1节段支架前移，其中N节段顶、底板钢筋混凝土和N+1节段底板钢筋混凝土相关工序可一次浇筑成型，如此开展异步错位施工，无需分多次作业。

搭设支架时要充分考虑成桥预拱度、施工预拱度、支架弹性变形和非弹性变形、基础沉降、张拉预应力等诸多因素对节段空间位置的影响，结合施工单位和监控单位联测数据，根据立模指令进行相应调整。波形钢腹板要精准定位，且保证安装稳固，需重点做好抗剪连接件与顶底板混凝土之间的处理，防止出现露浆、漏振、过振等问题；同时做好节段与节段之间新老混凝土结合部位间的凿毛处理，浇筑前润湿接触面，保证结合良好。

因该桥跨径较大，国内在主跨156m的桥梁工程建设中采用移动支架施工经验不多，采用移动支架异步施工尚属首次，故该桥建设过程中要紧密结合监控单位进行严格的建模计算，精确收集现场各节段各工序测量数据，提前做好各节段沉降变形观测和控制，事先计算好理论线性，在逐段施工中要随时结合理论线性和实际落模线形调整其预拱度，以保证混凝土浇筑后满足设计要求，需重点加强合龙前支架落架时的标高监测，收集经验数据。

4.抗剪连接件施工

波形钢腹板与顶底板混凝土的连接是波形钢腹板预应力混凝土梁桥的关键构造，该桥上下翼缘出抗剪连接件均采用角钢连接件，施工前应予清除至洁净面，以免影响钢混组合界面的黏结，同时做好贯穿钢筋的安装和固定工作。

5.合龙段施工

连续梁桥施工中，应先合龙边跨，后合龙中跨。在进行合龙段施工前，要根据边跨合龙与中跨合龙时的现场空间状态实际量测定尺制作合龙段波形钢腹板，以确保波形钢腹板的加工精度和安装精度，合龙时选择当日温度最低时。

6.体外预应力施工

拆除临时锁定装置后，严格按设计提供的张拉顺序和张拉力张拉顶、底板纵向体外索，进行体系转换。体外预应力施工的关键问题是做好减震器、转向器的预埋和体外索的张拉，穿索时要做好体外索的涂层保护，不要硬性拉拽拖体外索，易造成涂层破坏，影响其耐久性。

7.临时固结解除

为保证桥梁在悬臂施工中具有抵抗不平衡弯矩的能力，墩梁要进行临时固结，国内在墩顶临时固结设计方面常用硫磺砂浆，然而硫磺砂浆在主梁较大自重影响下容易产生电阻丝断路，且设计的预应力钢筋或精轧螺纹钢极为密集，影响后期拆除，故该桥将临时固结设计为钢筋混凝土结构。在该桥临时固结拆除采用绳锯切割技术，该工艺可实现静态拆除，切割效率高，环境污染小，切割面规范平整，且切割下的垫块可用于路缘石、防护河堤等其他构筑物上，最大程度地实现了建筑废弃物资源化利用。

8.防腐涂装

底漆、中间漆在工厂内涂装完成，为消除色差影响，面漆于全桥合龙后统一施作。未来可探讨采用爬壁机器人进行面漆除锈和涂装，爬壁机器人自带除锈和涂装系统，系统设置在封闭的作业空间内，避免了除锈和涂装对大气的污染。

三、移动支架法监控监测

鉴于采用移动支架法施工的大跨径波形钢腹板桥梁尚属首次，该桥在施工过程中严格执行“七里河紫金特大桥上部结构立模标高通知单”制度，通知单包括：底模设计标高、该节段成桥预拱度、该节段施工预拱度、挂篮调整值、底模立模标高，以及波形钢腹板空间姿态定位8个翼缘板点位的三维数据六部分数据组成。

为保证箱梁的线型和合龙精度满足设计要求，施工单位和监控单位采用两套独立检定合格的测量仪器进行平行测量，互相校核数据无误后方可进行下一道工序。根据箱梁施工的不同阶段：支架搭设后、波形钢腹板安装后、混凝土浇筑前、预应力张拉前后、拆除上一段支架后、浇筑下一节段混凝土前等实测挠度修正各块段立模标高，施工过程中要根据监测数据结合理论线形及时进行修正。经过施工与监控的紧密配合，桥梁成桥美观。

四、结语

波形钢腹板具有桥型美观轻盈、承重能力强、建设跨度大、抗震性能好、工业化程度高等诸多优点，正向着大节段、装配化方向发展，国内对波形钢腹板的应用越来越多，特别是大跨径桥梁中其优势更为明显，然而波形钢腹板相应的国家或行业标准亟待完善，国内对波形钢腹板组合梁的认识还不够，特别是波形钢工字组合梁受力和构造的复杂性，其相配套的新工法、新标准、新装备也有待开发和研究。