桥梁工程索塔高拱变截面横梁施工技术探讨

王晓欢

（贵州路桥集团有限公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

横梁是桥梁工程建设中常用的一种结构形式，分为双横梁、单横梁。当前我国桥梁工程索塔高拱变截面横梁施工已有大量工程范例，本文研究的桥梁工程，采用非同心高拱宽预应力混凝土梁。索塔高拱变截面横梁设计可与索塔塔身密切结合，外观质量好，应力集中度低，但结构受力情况复杂，难以设计和建造，且存在较大的安全隐患。在保证梁架结构稳定的前提下，提高梁架施工效率，降低施工成本，保证施工安全、施工质量和施工进度是一个值得深入研究的课题。本文重点探讨了某桥梁索塔高拱变截面横梁施工关键技术和应用效果，为今后同类工程的建设提供参考。

1 工艺原理

横梁施工技术的基本原理是将拱形片架、牛腿支架作为一个整体进行预制，确认质量达标后吊运至横梁位置，借助预埋件和塔柱连接，共同构建横梁支架；横梁配筋在地圈框架上分块制作，借助钢架精确定位并吊装，最终完成横梁钢筋结构施工。施工流程见图1。

图1 索塔高拱变截面横梁施工技术工艺流程

2 施工技术要点

2.1 材料与设备

（1）主要施工材料如表1所示。

表1 主要材料表

（2）主要施工设备如表2所示。

表2 主要设备表

2.2 牛腿支架、拱形片架地面预制

（1）在保证塔柱内部强度并确认梁荷载可控的基础上，通过计算完成牛腿支架、拱架的设计，搭建组装平台进行预制。

（2）牛腿支架总计3个，共设有8根φ835×13mm钢管桩。钢管桩由I36b工字钢连接。在其顶部设置凹槽，镶嵌钢板，与I36b工字钢焊接，双片I36b工字钢间需强化横向连接。设置预制门支架，单个牛腿支架自重20t，计算确定吊装点并清晰标识，牛腿支架预制如图2所示。

图2 牛腿支架预制（单位：cm）

（3）需预制10个拱形片架，先搭设组装平台再制作，拱架高13.54m，长29.89m，拱盔材质为H300×300×10×15H型钢，节点板材质为δ20mm钢板，杆件材质均为槽钢，部分需承受较大作用力的腹杆采用2×14，2×36槽钢，焊接上述构件得到拱形片架，单片重20t。拱架预制加工图如图3所示。

图3 拱架预制加工图（单位：cm）

（4）在制作好的横梁构件表面涂抹防锈漆。

2.3 拱形片架预压

（1）常用拱形片架预压工艺包括整体加载工艺、局部加载工艺、反拉加载工艺等；这些工艺操作繁琐、施工速度慢、安全风险大。该桥梁工程索塔横梁支架采取完全焊接方式，基础部分为混凝土塔柱，非弹性变形量很小、刚度大，可通过计算确定支架弹性变形，因此决定采用地面加载预压工艺，对单片片架进行地面加载预压，通过计算检验拱架受力情况。

（2）按照施工荷载最大值的1.2倍进行拱形片架地面加载预压，加载过程分为四个阶段：第一阶段：荷载为施工荷载最大值的20%，第二阶段荷载为施工荷载最大值的80%，第三阶段荷载为施工荷载最大值的100%，第四阶段荷载为施工荷载最大值的120%；基于加载力、应力进行拱形片架加载试验，如加载力满足设计要求但应力小于设计要求，则继续加载至应力满足要求。拱形片架分阶段加载预压力如表3所示：

表3 片架预压力分级加载表

2.4 横梁钢筋分块预制及劲性骨架定位

（1）根据施工设计要求及施工设备产能，在地面组装平台上分块预制横梁钢筋，基于横梁内部结构及单次浇筑标高确定预制分块的位置及钢筋搭接等。

（2）预制好横梁钢筋后，基于劲性骨架精确定位，以保证后续施工时横梁钢筋不变形，方便后期模板安装及混凝土浇筑。

2.5 牛腿支架、拱形片架及钢筋吊装

（1）制作好牛腿支架后，通过塔吊配合完成支架吊装，经测量确定安装位置，使支架水平位置、垂直度符合施工设计要求。

（2）安装好支架后吊装纵向承重梁，再安装拱形片架，构成整体。

（3）安装好支架后铺设底模，再安装底板钢筋、腹板钢筋、隔板钢筋等，将各部分钢筋连成整体。

2.6 预应力体系安装

采用常规安装方式安装预应力体系，需精确定位预应力弧段，所用定位筋按照50cm间距布设，保证弧段线型及定位精确。

2.7 模板安装及混凝土浇筑

（1）横梁模板采用常规安装工艺，由于模板数量较多，可用汽车吊先在地面组装平台完成分块组装，以提高后期吊装效率。安装好模板后，基于施工设计规定的对拉杆进行钢绞线张拉，使模板形成整体，提高模板体系的稳定性，保障施工安全和施工质量。

（2）安装好横梁模板后开始浇筑混凝土，通过设置泵站，利用泵送管将混凝土泵送至施工部位，并利用布料杆完成混凝土布料。

2.8 预应力张拉、压浆及封锚

（1）横梁预应力张拉采用常规的智能张拉工艺，借助计算机控制张拉过程，张拉控制系统主要包括主控制器、自动式千斤顶、高压油泵以及油管。系统可以精确控制张拉力，测量预应力筋伸长量，根据实际情况智能调整张拉力，自动获取伸长量并调整，实现张拉过程的智能化。

（2）完成预应力张拉锚固及灌浆操作后应及时封闭外露的锚具，避免水分或其他杂质进入，密封锚具的混凝土应与构件表面一致，保证外观整洁。

3 质量控制

3.1 牛腿支架、拱形片架预制及吊装质量控制

（1）经测量放样精确定位预制平台，确保横梁支架结构合理，通过理论计算确认横梁支架结构的强度、刚度、稳定性符合施工技术要求。

（2）横梁支架所用材料需满足国家标准，使用前必须进行严格的质量检验，合格后才能进场使用，应重点检测钢管桩等回收材料的壁厚，如不符合施工设计要求，应先折减再进行计算分析，尽量避免使用已有损伤的材料，如必须使用时应先对损伤部位加固补强，确认符合施工设计要求才能使用。

（3）横梁支架须交给专门的钢结构加工厂预制，其各部分构件加工好后需要仔细检查精度、焊缝等技术参数，确认符合施工设计要求及相关技术规范要求后才能安装。

（4）需检测重点受力部分的焊缝情况，采用无损探伤检测法进行检测，检测合格后才能浇筑混凝土。

（5）通过放线测量精确定位支架构件安装位置，水平度、高程、垂直度需符合施工设计要求及相关技术规范。

（6）根据理论计算数据开展支架吊装施工，合理定位吊点，避免施工时支架变形。3.2钢筋预制及吊装质量控制

（1）预制钢筋前应根据施工图纸制定配料清单，并根据施工设计要求布设接头进行钢筋错位。

（2）预制钢筋前应做好施工技术交底，主要内容包括预制流程、技术指标要求及弯钩形式等。

（3）吊装钢筋前需基于劲性骨架确定吊装点位，以精确定位钢筋，同时有效避免施工过程中钢筋变形。

3.3 钢筋及模板验收质量要求

（1）钢筋安装，质量检测细目及指标见表4。

表4 梁体钢筋工程安装检查细目标准

（2）模板安装，质量检测细目及指标见表5。

表5 模板安装质量验收检测指标

4 结论

综上所述，由牛腿支架、拱形片架预制而成的横梁支架结构强度、刚度及稳定性较好，且安装操作简便，可有效解决传统桥梁高拱变截面横梁支架高空作业难度大，施工安全及施工质量难以保障的问题。

（1）预制横梁支架、钢筋再组装，可减少高空作业，提高施工效率，同时更好地保证施工安全。

（2）通过加载预压及应力、变形监测的方式进行横梁支架安装，可以有效控制施工安全风险，加快施工速度，同时节约施工成本。

（3）本文研究的施工技术适用于桥梁索塔高拱变截面桥梁索塔混凝土横梁的施工。