桥梁预制节段箱梁受力问题及拼装施工

刘 炜 赵 照 许达文

（1.中交（天津）疏浚工程有限公司，天津 300450；2.中交二航局第四工程有限公司，安徽芜湖 241000；3.中交烟台环保疏浚有限公司，山东烟台 264000）

1 工程概况

文章以镇江市高桥境的连镇铁路五峰山长江大桥北岸公铁合建段位为例，此工程由上层和下层共同组成上部结构，上层公路采用3×（3×40.7 m）+4×40.7 m连续梁，下层铁路13×40.7 m简支梁，铁路桥面距地面56～60m，共计330榀预制节段梁，单跨简支梁分为1#、3#、5#三种预制节段和2#、4#两种现浇湿接缝。整跨箱梁中，各节段规格不一，以1#节段重量最大，重量可达152 t，即墩顶块。

2 桥梁设计概况

（1）总体结构设计思路。

梁体墩顶块施工采取现场混凝土现浇的方法，各跨中节段均提前在指定工厂预制，到达指定地方后再进行安装，作业时应注意预制节段和现浇段衔接的部位过渡，将衔接处控制在15 cm左右。

（2）梁体结构。

为了满足宽度的需求，变宽段桥面常使用“挑臂变窄+箱室宽度变化”两种方式，其宽度要求约为25～46.5 m。变宽段箱室分为小箱室、大箱室，判断标准为单幅桥宽的值，该值小于17.0 m时为小箱室，反之为大箱室。

双侧加宽变宽段断面时，横桥向为4片主梁，左右幅箱室顶板间设湿接缝，通过此方法可增强桥梁的完整性。

单侧加宽变宽段时，横桥向主梁数量调整为3片，整幅结构保持完整（不分离），箱室顶板采用湿接缝连接的处理方法，左右幅墩间为顶横梁连接，保证桥面结构的整体性。

3 节段预制胶接拼接法

3.1 节段预制方法

（1）长线法。

根据桥梁设计线形组织预制工作，应用优势在于线形可控，但预制作业需占用较多的场地，对制梁设备、台座基础等配套设施提出较高的要求，常应用于连续梁桥、拱桥等类型的桥梁施工中。

（2）短线法。

基本特点在于控制精度要求高，其无须占用过多的场地，且未对制梁台座等相关装置提出过高的要求，可增强预制作业的灵活性，在简支桥梁施工中取得广泛应用。在实际预制工作中，可根据需求采取长短线相结合的方法，充分发挥两种方法的应用优势。

3.2 节段拼装装备

以逐跨拼装法节段胶接拼装装备为例，施工过程中节段梁通过吊杆吊装在造桥机主梁的下方，由于其未对节段梁顶板宽度进行明确限制，节段胶接拼接的方法应优先选用下承式，若受到现场施工条件制约，可及时进行调整，可应用上承式、中承式的方法。

3.3 节段胶接拼装技术

（1）逐跨拼装法。

主要被应用于连续梁、简支梁及先简支后连续的连续梁中，其具有施工效率高等特点，但其受经济跨距控制，通常情况下，该方法的跨度为40～64 m。

（2）悬臂平衡胶拼装法。

常应用于斜拉桥、连续梁的施工中，胶接拼装用胶较为重要，需具有密封、防水、修复节段接缝等特点，且满足耐腐蚀、耐久性等多重要求。

4 墩顶横梁现浇支架、支撑锚固支架体系

桥梁下部为双柱花瓶墩，此类工程作业时通常使用支架现浇的方式进行，涉及的连接方法主要有A1型墩与墩顶横梁之间固结、A2型墩与墩顶横梁间用支座连接。

（1）中横梁支架体系。

标宽段中墩墩顶横梁现浇支架集多类结构于一体，主要有扩大基础、钢管桩立柱、分配梁、连接系、托架、模板底分配梁系统、砂筒、贝雷梁、承台预埋件。

（2）端横梁支架体系。

①现浇支架体系。与中横梁支架体系一致，各组成部件无差异。

②支撑锚固支架体系。结合墩顶横梁自身的结构特点、承载力，进行节段拼装架作业时，在特定位置设立支撑锚固支架体系，以保证工程的正常进行[1]。横梁由精轧螺纹连接系统和钢管桩支撑两部分组成，考虑到钢管立柱顶部与墩顶横梁的连接稳定性要求，应在两者间设置锚固系统，通过各系统的作用，提高支撑锚固支架体系的稳定性[2-3]。

5 节段预制阶段线形的控制方法

节段预制作业中通常使用短线预制法，通过端木架和台车的协同运行，加强施工人员的配合，逐段落实各梁段的混凝土浇筑工作，确保各节段箱梁的施工质量可满足要求。主线平曲线半径为383.75 m，竖曲线主线最大纵坡3%。基于高精度折线拟合的方式构成平曲线与竖曲线，如图1所示。

图1 控制示意图

（1）平曲线。

在许可范围内适当调整两侧挑臂纵桥向长度，两端分别为垂直面、斜面，节段间紧密衔接，通过湿接缝补偿的方式减小误差。

（2）竖曲线。

在符合要求的条件下，可调整顶底板纵桥向尺寸，一侧应保持垂直，另一侧倾斜，衔接处可使用通湿接缝补偿的方法，减小误差。

（3）超高渐变段。

以超高设计要求为工作导向，针对节段两端面进行扭转处理，顶面、底面均设为扭转曲线。

6 节段梁拼接技术工艺

（1）工艺流程。

节段预制及转运→节段吊装→首节段精确定位→涂胶、临时张拉→安装湿接缝模板、浇筑混凝土→体外索预应力张拉→架桥机过孔至下一跨→循环施工。

（2）节段预制、运输、存放。

经节段预制作业后，若通过质量检验，应由运梁车转运至临时存梁区。按照要求将节段放置在指定位置，在存梁的作业实施中，按照5.6 m的间距放置枕木，节段到达指定位置后启用160 t履带式起重机，使提梁式起重机精准就位，孔位对齐后，向该处穿Ф32 mm精轧螺纹钢，配套合适尺寸的斜垫板，设置双螺母，拧紧后可起到加固的作用。此后，启用履带式起重机，由该设备有序吊装节段，并分两层存放妥善保管。

（3）节段吊装。

吊装施工中采用梁式起重机，该装置利用160 t履带式起重机转至100 t平板车上，再由该运输车辆运至架桥机的正下方，再启用架桥机天车，进一步转至待作业的点位处，固定确保无误后按照要求依序作业。在前述准备工作均完成的基础上，吊装运至现场的节段。

（4）首节段的定位。

节段吊装到位后，需要对墩顶横梁的轴线、标高进行检测，汇总所得结果并将其反馈给监控单位，根据实际情况发出监控指令。节段悬挂到位后，检测预应力孔道腹板，计算得出首段标高的实际差值，对其进行调整，将误差控制在2～3 mm，若满足要求，焊接劲性骨架，锁定首个节段。

（5）涂胶、临时张拉。

待完成首节段定位作业后，将泡沫垫圈及涂抹环氧胶粘贴涂抹在节段预应力孔道处，为了保持严密性，应避开周边1 cm左右的地方。拼接胶采用人工涂抹，单面、双面的厚度分别为2～3 mm、1～1.5 mm。涂抹处理后，检测节段上剪力键的位置并精准对位，若无误应进行临时预应力张拉。张拉环节应符合左右幅同步的标准要求，按照“顶板及底板的钢齿坎、跨中的钢齿坎”的顺序完成各处的张拉作业，张拉应力为35 t。经过张拉作业测定实际数据，按照检测结果进行调整，要求实测误差不超过2～3 mm。

（6）安装湿接缝模板、浇筑混凝土。

充分落实整垮梁胶拼工作后，可安装湿接缝模板，湿接缝的宽度应控制在15 cm，模板采取“钢模+木模”的组合形式，具体分配方式为直线段用木模、倒角、圆弧段用钢模，可使用铁皮连接模板，以保证其稳固性。应注意预应力管道的位置，在此连接的波纹管在作业前应及时拆除。将波纹管置入孔道后，向其中的空隙内填入泡沫胶，以达到密封固定的效果。接缝施工使用的材料为C55低收缩混凝土，由人工浇筑，做好收面和养护工作，确保混凝土的成型质量可满足要求。

7 梁体预应力体系

（1）体外预应力张拉。

以施工要求为准提前组织钢绞线下料，保证下料后的钢绞线可满足尺寸要求，下料后先对分丝板进行编号，遵循自下而上、从左向右的基本顺序，编号为1～27号。按照已编的序号进行体外预应力钢绞线穿束作业，作业前，应保证已完成湿接缝浇筑。穿束完组织体外束张拉作业，使用设备为26 t单根张拉千斤顶。

在体外束张拉施工中，应进行对称张拉、分级张拉，全过程应具有平顺性。对张拉质量的要求较高，须做好检查伸长量的工作。在节段需要的地方设置减振限位装置，在端部做好相关防护，操作顺位为注胶→包装→灌蜡→防腐→保护罩安装。

（2）体内预应力张拉。

逐跨按要求依次完成本联上部主梁的相关作业，张拉本跨纵向体外预应力钢束，按该顺序有序施工。若全联均合龙，张拉所有的纵向体内钢束，遵循先长束、后短束的基本原则，工程进行时应符合上下、左右平衡对称张拉的要求。

8 结语

桥梁节段拼装技术日渐成熟，以装配式为主，相关预应力张拉（体内外）、顶横梁现浇、节段胶接等技术得到了大量应用，为交通基础设施的建设提供保障。