大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术研究

李学钰/ LI Xueyu

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

采用现浇桥梁简支箱梁施工技术进行整体桥梁施工，是目前国内外普遍采用的一种桥梁施工工艺，主要进行大跨度预应力桥梁技术工程施工。在此基础上，提出了一种新的大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术设计方案。不过最近几年，随着我国经济的快速发展，对城市立交桥、过街天桥等桥梁的修建也越来越多，桥梁跨度也随之越来越大。然而在有些情况下，由于不能对施工技术要点进行分析和研究，从而造成了一些工程事故的频发，其中大跨度桥梁的坍塌事故也占据了一定的比重。由于高速铁路的大量应用，因此有必要对国内大多数高速铁路桥梁采用的混凝土简支预应力箱梁的施工技术进行深入的研究。施工技术的优劣直接影响到工程的质量，要想提高高速铁路箱梁的施工质量，加快施工进度，降低工程造价，就需要一种优良的施工技术，并加以改进，从而产生很好的经济和社会效益。例如安徽省休宁县宁河大桥就采用了简支箱梁现浇技术进行施工，具有一定的施工效果[1]。因此，本文现提出大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术研究。

1 工程概况

某大跨度桥梁的区段18～25 号墩的桥跨为跨径的四跨预应力现浇桥梁简支箱梁，下端采用自压桩基和自重桥墩，上端为两幅分开的单箱单室箱梁，两侧箱体上翼缘间距为5cm，上端为两幅分开的单箱单室箱梁。箱梁的宽度为12.67m，底部宽度为6.3m，在横桥方向上，箱梁的底部是水平的，顶部是3%的单向斜率，它是由不同高度的腹板构成的，箱梁的中心轴为130m，中间的跨度为3.5m，在21、22 号桥墩的支点处，梁的高度为6.8m，两侧的跨度为2.8m，面板的厚度为25～40cm，底部的厚度为30～58cm，梁下弦为一条圆曲线，底部的厚度也为一条圆曲线。腹板厚度在45～65cm 之间。

在中支点21、22 号墩的两端和130m 的跨距上，分别设置一块厚度为155cm 的隔板。在各横梁中间开有一个贯穿入料孔。箱梁在纵向和横向方向上均采用双向预应力。箱形梁顶板、腹板及底板纵向绑扎用15-655 钢索，横梁使用23mm 的预应力钢丝条，在22、23 号墩的1～4 号墩附近，设垂直预应力筋，使用的是IV 级冷拉式垂直预应力筋。梁身混凝土采用C45，满足新规范C 级要求。

2 大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术设计

2.1 搭设混凝土结构模板支架

伴随着交通运输的快速发展，不仅是汽车的数量在迅速增长，同时汽车的载重也在不断地增大，大量的桥梁因为设计荷载标准偏低，设计承载力达不到目前的交通需求，已经出现了不同程度的病害，无法满足使用要求，必须降低使用标准，或者对其进行维护和加固。本文介绍了一种基于大跨度预应力的现浇桥梁施工方法[2]。目前，国内外专家和学者们对该计算模式的确定还存在着诸多疑问，难以形成共识，导致该方法不能得到广泛应用，直接影响到施工的设计和应用[3]。因此，对桥梁的混凝土结构模板的设计与计算方法进行深入的研究就显得尤为重要。现浇桥梁简支箱梁的施工流程为：支架搭设→铺设底模→安装钢筋→浇筑混凝土→预应力张拉→管道压浆→浇封梁端混凝土。

基于升板式建筑结构群柱稳定性的研究结果，推导出多层排架模板模型。将多层排架组合在一起，将其简化为等代柱模型，每一端都有铰接。等代柱模型以多层柱模型的排架柱高度为长度的计算值，以每一根排架柱的刚度之和为刚度的计算值[4]。这一类型的排架模板简单明了，便于实践运用，并具有很好的可视性。这种设计方法所需的长度比规范所要求的要大得多，因此所得到的稳定承载力也比规范所要求的要小得多，在许多情况下都会出现偏离。所有的计算模式都要依赖于实际施工项目，只有这样才具有现实的意义。到目前为止，这种方法均缺乏实测数据的支撑。目前对大跨度现浇桥梁工程的设计和计算方法，基本上都是按照工程规范进行施工[5]。

在工程中，超过5m的混凝土模板支架结构，在每隔5 排立杆的同时，从顶层向下，每隔3 个步距设置一道水平剪刀撑，在模型中只设置了水平向剪刀撑，对相对杆间距不同与步距不同展开了对比分析[6]。作用在该混凝土模板支架上的荷载包括：静荷载、风荷载、活荷载，可以计算出该支架的稳定性，其计算公式如下。

其中，φ代表轴心受压支架的稳定系数，n表示支架的轴心压力设计值，q表示混凝土模板支架抗压强度计算值。

施工前对相关人员进行专业培训和安全培训，提高模板支架搭设的效率和安全性。

2.2 现浇简支箱梁预应力张拉

由于大跨度的现浇桥梁简支箱梁的混凝土质量比较大，因此采用了连续浇筑的方法。第一次凝固前需要完成全部混凝土浇筑。在对箱梁混凝土进行浇筑时，按照腹板、底板、腹板、顶板依次浇筑的顺序进行预应力张拉的施工。图1 为简支箱梁浇筑混凝土的横切示意图。

图1 简支箱梁浇筑混凝土

在桥梁施工过程中，应采取预应力整体张拉的方法。张拉时，要使起重器的轴心、工作锚杆和工具锚杆的中心线一致。在张拉前，对钢绞线和锚杆的种类和数量进行了合理的选择，并选用了具有2 000MPa，公称直径13m 的低松弛高强度钢绞线。锚杆选择了M08-3 型和M12-1 型圆锚及与之相匹配的附件。预应力管道在锚固后，通过焊接的方法将锚固好。在简支箱梁的混凝土全部浇注完毕，其强度在设计强度85%以上，并且混凝土龄期至少5 天以上后，才能张拉预应力钢筋。在简支箱梁中，所有预应力钢筋都要在两头同时张拉，并且要把张拉应力控制在设计应力的80%以上。在张拉时，应对张拉的应力与伸长进行有效的控制。张拉完毕后，进行注浆，用C45 水泥压浆，并在注浆完毕后，对注浆质量进行了严格的控制，并对注浆后的水泥强度进行了测试。

最后的张拉工作是在简支箱梁的弹性模量达到100%强度后，混凝土的强度也达到了预定的数值之后完成的。当张拉力到达预定强度后，在5min 内维持负载，并计算出活塞外露时出现的数值。根据上述情况，对张拉的实际延伸量进行了计算。当延伸值与预定值的偏差超过5%时，应找出造成偏差的原因，并采取切实有效的对策。

2.3 安装墩上钢斜撑

在大跨度施工方案比选时，参建各方同意将桥域基础钻孔灌注桩施工平台上的钢管桩改造为钢斜撑，使边跨的80m 支点跨径降低到60m。这样既可将简支箱梁80m 分解成60m，方便用浮吊拼装，又可借鉴65m 跨径内的现浇桥梁顶推施工经验，用此方法成功地尝试并完成了大跨度简支箱梁的施工。图2 为桥梁工程上的钢斜撑示意图。

图2 钢斜撑

在进行大跨度预应力现浇简支桥梁顶推施工时，不仅确保了顶推施工跨径不超过45m，而且还有效地减小了顶推施工时在支点和跨中处梁的内力峰值。取消了桥跨临时墩的设置，避免了临时搭设的施工难度、风险以及额外的成本投入，从而减小了对施工地区原有地质和水文的扰动，更好的减小了对桥下车辆和船舶通行的影响。进一步发挥桥域台架施工平台的功能，利用损坏台架施工的钢支座，建立钢斜撑，减少钢构件的安装、拆卸和搬运。施工完成后，该斜撑易于拆卸，且可循环使用，可有效降低工程造价的成本。

工程要保证梁内支座钢板与支座同时进行安装，并将四角螺栓固定好，以确保底模与支座之间不存在漏浆。为了保证支座能够被安装到预定的位置，在制梁之前，必须用全站仪放出支撑垫石上的中心线，并将支座周围上下底板的中心点用红铅笔标出。

2.4 施工结果与讨论

在指定的简支箱梁区域进行施工，此时桥梁支架结构施工示意图如图3 所示。

图3 桥梁支架结构

桥梁支架连接部分覆盖完整，与墙体连接外观良好，本文设计的大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术的施工性能良好。为了进一步获取该桥梁工程的施工数据，使用检测仪进行检测，得到7 处不同测点的箱外裂缝分别为：3.25mm、3.74mm、2.69mm、5.17mm、8.61mm、4.92mm、6.48mm，均小于最大允许裂缝10mm。

3 结语

大跨度预应力现浇桥梁简支箱梁施工技术方法是一种切实可行的施工工艺，其施工质量进度、安全和成本均优于目前普遍采用的悬臂桥梁法施工工艺，是一种切实可行、先进的施工工艺，值得在大跨度预应力等断面连续梁桥施工中推广使用，本文对该工程的施工方案进行多方面优化设计，对该养护与加固工程施工工艺的分析，对同类桥梁的养护与加固具有一定的借鉴意义。以保证施工工程的顺利实施以及过程中的安全、稳定性。