東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換48橋梁建設(shè)2005年增刊文章編號:10034722(2005)SO一0048-04東海大橋70nl連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換丁勇(中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司,江蘇南京210031)摘要:東海大橋是我國在建的第一座跨海大橋,其遠(yuǎn)海段非通航區(qū)域采用了70m預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁,對箱梁合龍段的施工與體系轉(zhuǎn)換進(jìn)行了總結(jié),供同類型工程施工時(shí)參考.關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土梁;箱形梁;合

2、龍段;體系轉(zhuǎn)換;橋梁施工中圖分類號:U448.213;U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AConstructionofClosureSegmentsandSystemTransformationfor70?mSpanContinuousBoxGirdersofDonghaiBridgeDINGYong(The4thEngineeringCo.,Ltd.,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Nanjing210031,China)Abstract:DonghaiBridgeisthefirstbridgenowbeingbuiltoverseainChina.

3、OnthepartoftheBridgeoverseathatisfarfromthecoastandwherenavigationisnotrequired,the70一mspanprestressedconcretecontinuousboxgirdersareselectedforuse.Inthispaper,theconstructionoftheclosuresegmentsandsystemtransformationfortheboxgirdersissummarized,whichisexpectedtoserveasreferencetotheconstrctionofsi

4、milarworks.Keywords:prestressedconcretegirder;boxgirder;closuresegment;systemtransformation;bridgeconstructionl工程概況東海大橋跨越杭州灣北部海域,連接上海南匯區(qū)蘆潮港鎮(zhèn)與浙江嵊泗崎嶇列島的小洋山島,是上海洋山國際深水港的重要組成部分.橋梁全長約31km,左右幅分離,單幅橋面寬15.25m,雙向6車道,設(shè)計(jì)使用年限100年.大橋所處海域水深812m,潮位變化大,常年受臺風(fēng),季風(fēng)影響,施工環(huán)境惡劣,全年有效作業(yè)天數(shù)僅有180d,海上施工困難.為減少海上作業(yè)工作量,大橋非通航區(qū)域設(shè)計(jì)采用&

5、quot;先簡支后連續(xù)"的施工方案,其中遠(yuǎn)海段非通航區(qū)域布置5×70m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,梁跨布置情況見圖1.箱梁節(jié)段在預(yù)制場整孔預(yù)制,專用架梁浮吊吊裝,箱梁支承在臨時(shí)支座上,在墩頂合龍段現(xiàn)澆混凝土濕接頭連接,達(dá)到強(qiáng)度后張拉連續(xù)預(yù)應(yīng)力束,拆除臨時(shí)支座,使其支承在永久支座上,實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換,形成連續(xù)結(jié)構(gòu).!至墮二壁n+4濕接頭n+3濕接頭n+2濕接頭n+l濕接頭n+5號墩n+4號墩n+3號墩n+2號墩n+I號墩n號墩圖l梁跨布置2合龍段混凝土濕接頭施工2.1施工方案簡介箱梁梁高4m,頂板寬15.25m,底板寬7.25m,跨中頂板,底板厚25cm,腹板厚40cm,近梁端處頂板,

6、底板和腹板增厚至70cm,預(yù)制箱梁節(jié)段長68m,梁端腹板張拉齒塊位置突出60cm,梁重約20000kN.墩頂合龍段長2m,內(nèi)部設(shè)1.2m(高)收稿日期:20050428作者簡介:丁勇(1978一),男,2000年畢業(yè)于南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院交通土建工程專業(yè).東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換丁勇49×2.0m(寬)縱橋向進(jìn)人孔,底板下設(shè)計(jì)有2.4m×1.6m×0.7m抗震擋塊.梁端預(yù)埋有內(nèi)支撐預(yù)埋鋼板,連接鋼筋和預(yù)應(yīng)力孔道,預(yù)埋鋼板和孔道位置分布及墩頂布置情況見圖2,圖3.圖2墩頂橫斷面示意圖3墩頂合龍段立面不意受海上施工條件限制,鋼筋制作在岸上基地進(jìn)行

7、,成型后運(yùn)至海上現(xiàn)場綁扎.模板選用優(yōu)質(zhì)竹夾板,使用拉桿和吊桿固定.單個(gè)濕接頭混凝土方量約60m.,由海上混凝土工作船負(fù)責(zé)供應(yīng),混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C55,采用東海大橋首次使用的高性能海工混凝土,摻加高性能海工混凝土專用摻合料,每立方米混凝土材料用量:水泥171kg,海工一型摻合料256kg,水158kg,砂705kg,石1057kg,AEA膨脹劑53kg,LEX一9H外加劑5.28kg.2.2施工工藝2.2.1施工工藝流程濕接頭施工工序可分為正式支座安裝調(diào)整,合龍段內(nèi)支撐焊接,鋼筋施工,波紋管安裝,模板施工,混凝土施工等幾個(gè)主要步驟,工藝流程見圖4.按設(shè)計(jì)要求,內(nèi)支撐焊接和混凝土澆筑應(yīng)以一聯(lián)中固

8、定支座所在墩為中心對稱進(jìn)行,+3號墩支座為固定支座,故內(nèi)支撐焊接和混凝土澆筑這2道工序需按+2,+3,+4,+1的順序進(jìn)行,其余工序均可同步進(jìn)行.正式支座安裝及調(diào)整底模,抗震擋塊模板安裝抗震擋塊鋼筋綁扎主體鋼筋綁扎,底板波紋管安裝苧望窒苧IJ室苧澆筑混凝土內(nèi)支撐焊接麗頂板鋼筋綁扎,波紋管安裝圖4工藝流程2.2.2施工方法(1)正式支座安裝及調(diào)整正式支座采用HFqz和LQZ型防海洋大氣腐蝕球形支座,重約30kN,由于支座較重,且合龍段長度僅2m,梁端又留有預(yù)埋鋼筋,空間狹小,箱梁架設(shè)后安裝不便,故正式支座在箱梁架設(shè)前吊裝,支座中心允許偏差5mm,支座板平面允許高差1mm.支座底板用鋼楔塊抄墊找平

9、,調(diào)整就位后使用位能法對支座螺栓孔及支座底板灌漿,固定支座,填充支座底板與支承墊石間的空隙.灌漿使用水泥漿,配合比為:水泥:黃砂:膨脹劑:減水劑:水一1:1:0.1:0.008:0.36,灌漿后應(yīng)注意澆水養(yǎng)護(hù),防止因缺水造成砂漿干裂,強(qiáng)度無法形成.(2)合龍段內(nèi)支撐焊接箱梁合龍段設(shè)計(jì)有內(nèi)支撐,由梁端預(yù)埋鋼板,槽鋼,綴板等幾部分組成,梁端預(yù)埋鋼板分布見圖2,頂板位置4組(分布在腹板兩側(cè)),底板位置3組(分左,中,右布置),施工時(shí)用槽鋼將2片梁梁端預(yù)埋鋼板焊接相連,每隔60cm加焊綴板,以加強(qiáng)抗扭能力,其焊接情況見圖5.內(nèi)支撐對相鄰的2片梁起連接固定作用,以減小因風(fēng)浪,涌流沖擊橋墩基礎(chǔ)造成的梁體晃

10、動(dòng),以及梁體本身因溫度變化而伸長或縮短對現(xiàn)澆混凝土的影響,防止新老混凝土結(jié)合面出現(xiàn)裂紋,確保施工質(zhì)量.l綴板N圖5內(nèi)支撐焊接示意單位:c50橋梁建設(shè)2005年增刊按設(shè)計(jì)要求,內(nèi)支撐焊接應(yīng)在一天中氣溫最低的時(shí)段進(jìn)行,陸地上每天氣溫最低的時(shí)段在清晨2:O05:O0,由于海上氣溫變化慢,最低氣溫時(shí)段較陸地晚約1h,經(jīng)工藝試驗(yàn),內(nèi)支撐在每天早晨的4:306:30焊接,按照72+2,72+3,72+4,72+1的順序進(jìn)行,先焊底板后焊頂板.(3)模板施工濕接頭模板選用優(yōu)質(zhì)竹夾板作為面板,板厚15mm,使用5CITI×8cm木方作加強(qiáng)肋,用槽鋼作扁擔(dān),拉桿間距60cm,外套PVC管.因鋼模損耗小

11、,安裝簡便,光潔度好,有利于保證混凝土外觀質(zhì)量,模板設(shè)計(jì)時(shí)曾考慮使用鋼模,但考慮到模板的安裝,拆卸,倒運(yùn)等主要依靠人力操作,鋼模過重不利于施工,故選用木模.模板由底模(含抗震擋塊模板),外模,內(nèi)模3部分組成:底模,根據(jù)墩頂臨時(shí)支座布置情況制作,為便于安裝和拆卸,由小塊模板在墩頂拼裝而成,其底用型鋼和木方抄墊.外模,由腹板外側(cè)模,翼緣板底模和翼緣板側(cè)模組成,使用拉桿和吊桿固定.內(nèi)模,由橫橋向模板和進(jìn)人孔模板組成,橫橋向模板使用拉桿固定.進(jìn)人孔頂模使用吊桿固定,其側(cè)模用拉桿與腹板外側(cè)模對拉固定.外模,進(jìn)人孔模板安裝情況見圖6.為方便抗震擋塊及底板混凝土振搗,進(jìn)人孔底模暫不安裝,待混凝土澆注至進(jìn)人孔

12、時(shí)再封口,使用木方支撐,防止模板上浮.圖6外模,進(jìn)人孔模板安裝示薏(4)鋼筋施工,波紋管安裝濕接頭所用鋼筋除頂板橫橋向主筋為25I1級螺紋鋼外,其余大多為16級螺紋鋼,濕接頭鋼筋與預(yù)制梁預(yù)埋鋼筋的連接采用鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù).鋼筋綁扎順序:底板和抗震擋塊模板安裝完畢后,先綁扎抗震擋塊鋼筋,然后綁扎濕接頭主體鋼筋,再安裝內(nèi)模,外側(cè)模,翼緣板底模安裝完畢后綁扎橋面頂板鋼筋和防撞墻基礎(chǔ)預(yù)埋鋼筋.混凝土保護(hù)層厚度除頂板和箱梁內(nèi)部設(shè)計(jì)為3cm外,其余部位均為4cm.使用專門的工程塑料墊塊,墊塊強(qiáng)度與設(shè)計(jì)濕接頭混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度相同,用扎絲與主筋綁扎固定.預(yù)應(yīng)力孔道使用金屬波紋管成孔,波紋管安裝與鋼筋綁

13、扎同步進(jìn)行,濕接頭波紋管與預(yù)制梁波紋管的連接采用大一號的接頭外套,連接長度25cm,波紋管每隔50cm焊接定位鋼筋網(wǎng)片,當(dāng)鋼筋與預(yù)應(yīng)力孔道發(fā)生沖突時(shí)可適當(dāng)挪動(dòng),但不得隨意割斷.(5)混凝土澆注及養(yǎng)護(hù)濕接頭混凝土澆注按+2,+3,+4,+1的順序進(jìn)行,為控制施工縫裂紋的產(chǎn)生,混凝土選在天氣較好,氣溫較低時(shí)澆注,開始澆注與澆注完畢時(shí)的溫差控制在5以內(nèi),先澆注抗震擋塊,然后分層左右對稱澆注,每層厚度控制在30cm以內(nèi);澆注翼緣板時(shí)要注意由外側(cè)向腹板處澆注,防止模板沉降變形產(chǎn)生裂紋.混凝土振搗采用插入式振動(dòng)器,由于支座處鋼筋較密,頂板至底板高度達(dá)4m,振搗困難,為保證振搗質(zhì)量,在支座正上方頂板處割斷鋼

14、筋,開一臨時(shí)進(jìn)人孔,澆注底板混凝土?xí)r人下去,進(jìn)入模板內(nèi)部振搗,待振搗完畢再將鋼筋焊上.本橋采用的混凝土為高性能混凝土,和易性極好,不泌水,不怕過振,混凝土較粘稠,氣泡不易振出,其特性與普通混凝土相比有較大差異,振搗時(shí)稍微振一下即感覺已振好,較難判斷是否已真正振好,故應(yīng)嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,加強(qiáng)觀察,防止漏振,欠振.混凝土下料時(shí)使用減速料斗,避免混凝土直接沖擊波紋管,波紋管內(nèi)插內(nèi)撐膠管,在混凝土初凝前抽出查看,如發(fā)現(xiàn)膠管上粘有水泥漿則向孔道內(nèi)灌人少量水,再將膠管插入來回抽動(dòng),稀釋漿體,防止堵塞孔道.混凝土澆注完畢,有一定強(qiáng)度后即開始養(yǎng)護(hù),由于采用的是C55高強(qiáng)度混凝土,水泥水化熱高,初期收縮性大,且

15、濕接頭混凝土體積較大,如不加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)極易產(chǎn)生裂紋.養(yǎng)護(hù)采用灑水,噴淋的方法,頂板混凝土面覆蓋土工布,灑水保持濕潤,對于內(nèi)模,腹板,底板,翼緣板等無法灑水養(yǎng)護(hù)的位置,采用噴霧器噴淋,使模板處于濕潤狀態(tài),養(yǎng)護(hù)14d后拆模.3連續(xù)箱梁體系轉(zhuǎn)換3.1預(yù)應(yīng)力束張拉施工3.1.1預(yù)應(yīng)力體系合龍段預(yù)應(yīng)力束分為縱向束和橫向束,孔道分布情況見圖2,圖3,預(yù)應(yīng)力筋使用15.24低松弛鋼絞線,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa.縱向束分為底板束,腹板束和頂板束,除腹板束采用17一15.24鋼絞線外,其余均為12一15.24鋼絞線.底板束分為中梁底板束B6和邊梁底板束B8兩種,B6為8束,東海大橋70m連續(xù)箱梁合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換

16、丁勇51B8為1O束;腹板束分為w5和W6;頂板束分為T1T7計(jì)7個(gè)編號,縱向束全部為合龍束,除B8束單端張拉外,其余均為兩端張拉.橫向束分為頂板橫向束H1和隔墻橫向束H2,H3,H4,使用3一15.24鋼絞線,單端張拉.3.1.2張拉順序先張拉縱向束,依照,2+2,2+3,+4,2+1濕接頭的順序(底板束B6,B8按照SMn+2,SMn+3,SMn+4,SMn+5,SMn+1的順序)依次循環(huán)張拉T3,T4,2B6,2B8,W6,W5,T7,T5,T6,T1,T2,6B6,8B8(2B6,2B8指每片梁底板束中最外側(cè)的兩束,6B6,8B8指除2B6,2B8外的底板束),即最先張拉,2+2號墩頂

17、的2T3,然后張拉,2+3號墩頂?shù)?T3,接著張拉,2+4號墩頂?shù)?T3,最后張拉,2+1號墩頂?shù)?T3,直至2T3張拉完畢,再依照上述順序循環(huán)依次張拉2T4和其他縱向束.縱向束全部張拉完畢再張拉橫向束,按H1,H2,H3,H4的順序進(jìn)行.在張拉負(fù)彎矩鋼絞線前,應(yīng)拆除支座上,下板連接螺栓,防止支座約束梁體正常運(yùn)動(dòng).3.1.3預(yù)施應(yīng)力張拉主要使用機(jī)具:縱向束采用YCW400B型穿心式液壓千斤頂,公稱拉力3956kN;橫向束采用YDC240Q型千斤頂.高壓電動(dòng)油泵型號為ZB10/3204/800B型.安裝及工作程序:安裝工作錨板及夾片一安裝限位板一裝油頂一安裝工具錨板及夾片一兩端同時(shí)張拉至1O(測

18、量油缸伸長量)一利用紅鉛筆在鋼絲上做記號(觀察滑絲情況)一張拉至2OoA(測量油缸伸長量,估算09/51O的伸長量)一兩端同時(shí)分段張拉至O'k一持荷2min一補(bǔ)泵至(測量油缸伸長量)一回零一利用卡尺測量夾片回縮量一做記號觀察夾片回縮量.計(jì)算鋼絞線實(shí)際伸長量,按計(jì)算伸長量的-+6(兩端之和)控制,鋼絞線回縮量不得大于6mm.3.2孑L道壓漿與封錨張拉施工完成后,經(jīng)檢查簽證,確認(rèn)鋼絞線錨固良好后切除外露多余鋼絞線,鋼絞線外露長度35cm;孑L道使用清水沖洗,清除孑L道內(nèi)松散顆粒,高壓風(fēng)吹干;使用無收縮水泥砂漿將錨板及夾片,外露鋼絞線全部包裹,確保封裹嚴(yán)密不漏漿.孑L道采用真空壓漿,設(shè)計(jì)采用C40水泥漿,每立方米水泥漿材料用量:水泥1350kg(P?O42.5),膨脹劑135kg,水525kg,減水劑15kg,在壓漿之前,首先采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孑L道中的空氣,使孑L道內(nèi)的真空度達(dá)到8O以上,然后在孑L道的另一端再用壓漿機(jī)