变截面连续箱梁施工技术探讨

2024-05-18高承明

科学技术创新 2024年9期

高承明

（中铁一院集团南方工程咨询监理有限公司，甘肃兰州）

1 两种施工方法优劣

相比于悬臂浇筑法，悬臂拼装法主要有如下优势：①梁段可在桥梁下部结构施工完成前就开始预制，能有效缩短桥梁施工工期；②由于悬臂拼装法采用预制梁段，因此预制梁段混凝土的龄期比悬臂浇筑法更长，能有效减小预制梁段拼装后混凝土产生的收缩和徐变[1]；③由于悬臂拼装法所使用的梁段在预制场集中预制，工厂化的生产有利于质量的控制，相比于悬臂浇筑法，悬臂拼装法施工的梁段质量更好[2]。

但悬臂拼装法也有其自身的缺陷，由于梁段在预制场集中预制，因此需要采用运输车辆将预制梁段运输至现场进行拼装；预制梁段在现场吊装、拼接，产生的接缝和预应力张拉均使其整体性相对较差[3]；由于梁段已提前预制完成，加之施工中有很多不确定因素，导致悬臂拼装法能调整的余地较小，对施工变形控制不利[4]；悬臂拼装法需要吊装预制梁段，对预制场建设、起吊设备等要求高，从而导致其施工成本也大幅上升[5]。

两种施工方法也有一些相同之处，如均需对0#块进行现场浇筑，均需对梁段进行分节浇筑或拼装，也都需要对称施工，都需要对梁段进行预应力张拉等。

2 悬臂浇筑法施工工艺

2.1 预压

挂篮安装完成后，应对安装好的挂篮进行预压，以检测挂篮的承载能力以及模拟挂篮在梁段荷载作用下的实际变形，同时可消除挂篮的非弹性变形，获得弹性变形数据，为模板安装高程提供数据支撑。挂篮结构示意如图1 所示。

图1 挂篮（菱形）结构示意

预压最大荷载应为最大梁段重量的1.2 倍，预压时应分级进行，可按照0→0.5 q→0.75 q→q→1.2 q的分级进行。每一级加载完成后，应在1 h 内测量其变形值并记录，加载的顺序应按照“悬臂端→墩中心”方向进行，全部加载完毕后，每间隔1 h 测量挂篮的变形值，连续测量4 h，当发现最后两次测量之间的变形值小于2 mm 时可停止预压，卸载可按照加载等级反向进行，测量卸载后挂篮的变形值并记录。根据上述数据，可绘制出荷载——挠度曲线，以明确挂篮的承载能力和变形数据。

预压结束后，可按照下式来计算梁段底模高程：

式中：H 代表梁段底模高程（m）；h0代表梁段底设计高程（m）；h1代表施工时挂篮受到的荷载、混凝土的收缩和徐变产生的挠度（m）；h2代表挂篮在施工中产生的弹性变形（m）。

2.2 悬臂浇筑施工

悬臂浇筑的梁段长一般为3～5 m，采用一次浇筑工艺，自悬臂端向墩中心对称、分层浇筑，先浇筑底板，然后浇筑腹板，最后浇筑顶板混凝土，分层厚度不应超过300 mm，并在下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土。在浇筑混凝土时，应时刻注意挂篮主桁架、前后横梁、腹板、底板、顶板位置的挠度变化情况，若实际挠度与预留不符，必须及时采取措施防止挂篮超过下垂极限，浇筑完成后，应及时检查箱梁尺寸、中线、高程等。

预应力张拉应对称进行。对于纵向预应力，应先张拉腹板，后张拉顶板，采用4 台千斤顶同时对称张拉；对于横向预应力，应由0#块向跨中对称张拉；对于竖向预应力，应由应由0#块向跨中对称张拉。张拉技术后，应及时检查预应力筋的伸长值，实际伸长值与理论伸长值差值在6%以内为合格，否则应查明原因，重新张拉。预应力筋的理论伸长值可按下式计算：

式中：ΔL 代表预应力筋的理论伸长值（mm）；L 代表预应力筋的长度（m）；Ep代表预应力筋的弹性模量（MPa）；k 代表预应力孔道对预应力筋的摩擦影响系数；μ 代表预应力孔道与预应力筋的摩擦系数；x 代表张拉端至计算截面的预应力筋长度（m）；θ 代表张拉端至计算截面的夹角（rad）；P 代表张拉力（kN）。

预应力施工完成后，应在24 h 内进行压浆。宜采用真空辅助压浆工艺，同时在浆液中掺加满足设计及规范要求的膨胀剂。对于竖向预应孔道，从相连的一根向另一根压浆；对于纵、横向预应力孔道，应自孔道的一端向另一端压浆。采用真空辅助压浆工艺时，其真空度达到-0.1 MPa 再开始压浆。

边跨现浇段施工时，可参照满堂支架法现浇箱梁工艺进行施工，示意如图2 所示。

图2 边跨现浇段施工示意

2.3 合龙

合龙段应选择在一天中气温最低时进行，先对边跨进行合龙，然后对次边跨合龙，最后再进行中跨合龙。合龙时，为保证浇筑混凝土时两端高程、结构受力以及调整成桥以后混凝土的徐变，应在合龙前在两端增加配重。配重可采用水箱，配重应尽量靠近悬臂端，且应均衡。配重不宜选择过大，也不应过小，具体可按下式进行计算：

式中：M 代表配重质量（kg）；M1代表基本附加配重（kg）；M2代表施工机具、人员、模板等的附加配重（kg）；M3代表混凝土高差、内力及徐变附加配重（kg）。

配重应随混凝土浇筑而逐渐释放，和浇筑混凝土一样，释放配重也应对称、均衡进行，释放的配置应和浇筑的混凝土保持一致，且应分级进行，一般每5 t 可分为一级。中跨合龙段施工如图3 所示。

图3 中跨合龙段施工示意

3 悬臂拼装法施工工艺

3.1 梁段预制

和预制箱梁类似，梁段也需在预制场内集中预制梁段。因此，悬臂拼装施工也需建设预制场。梁段预制可分为长线法和短线法，长线法占地较大，预制场地基要求较高，梁段浇筑及养护较为分散，但成桥后线形较好；短线法仅需3 个梁段长即可完成所有梁段施工，但其施工精度要求较高，相对于长线法，其工期较长。长线法和短线法施工台座施工如图4 所示。

图4 长线法和短线法施工台座施工

3.2 悬臂拼装

悬臂拼装法0#块的施工和悬臂浇筑法相同，1#块是全桥中最重要的梁段，也是后续梁段拼装的基准梁段，一般采用湿接缝进行连接，其施工工艺流程如图5所示，其余后续梁段一般采用胶接缝拼装。

图5 1#块悬臂拼装施工工艺流程

悬臂拼装之前，应首先对预制梁段的拼接面进行清洁处理，同时确定胶接缝所用的材料及拼接工艺，拼装过程中应时刻监控已拼接梁段的挠度、高程及轴线，发现异常时应及时进行调整。拼装前应对所使用的机具设备进行检查，验算其强度、刚度以及稳定性，确保其安全系数在2 以上，将吊装所用的机具设备安装完成后，应进行专门验收，同时进行1.25 倍设计荷载的静载试验和1.1 倍设计荷载的动载试验。悬臂拼装施工时，应同时对称拼装，确保桥墩两侧受力平衡，不发生倾斜。除1#块以外的梁段拼装时，应在涂胶前先进行试拼装，胶粘剂应经检验合格后方可使用，主要应对其力学性能和作业性能进行检验，确保其性能满足悬臂拼装施工的要求。胶粘剂应使用机械进行拌和，并且在使用过程中应持续搅拌，不得中断，涂抹时应在拼装面涂抹均匀，其厚度应小于3 mm，且不应小于2 mm。对拟拼装梁段施加临时预应力进行挤压时，挤压力应不超过0.2 MPa，胶粘剂应在拼装面的接缝处均匀的被挤出，且挤压时间不应超过3 h。若拼装施工的时间超过胶粘剂外露时间的70%时，在胶粘剂固化前，应将被挤出来的胶粘剂进行清除，同时在对梁段的预应力孔道进行封闭，以防胶粘剂被挤入预应力孔道内。

梁段的拼装面应保持干燥、清洁，确保其表面平整，拼装前应清除拼装面的浮浆、油脂、灰尘等容易影响拼装的污染物。拼装过程中施加临时预应力所采用的预应力筋应能满足多次重复张拉的要求，并在施加永久预应力后拆除其临时预应力筋。拼装结束后，应立即对梁段施加永久预应力，此时可放松梁段吊钩，并应及时对梁段进行压浆及封锚。悬臂拼装施工示意如图6 所示。