連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段施工技術(shù)

連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段施工技術(shù)合龍段施工是懸臂澆注剛構(gòu)橋一道非常關(guān)鍵的工序。新澆混凝土從澆注完成直至達(dá)到張拉強(qiáng)度，需一定的時(shí)間，在此時(shí)間段內(nèi)，混凝土的收縮、徐變，結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變，施工荷載，以及外力等因素會引起結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，若合龍段施工方法不當(dāng)，或?qū)⒁鸷淆埗位炷恋拈_裂甚至壓碎。因此，合理選擇、優(yōu)化合龍段的施工方法非常重要。1.工程概況xx高速公路xx1號特大橋?yàn)檎w式分幅設(shè)計(jì)橋梁。主橋采用68m+120m+68m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋共計(jì)4個(gè)“T”構(gòu)，每個(gè)“T”構(gòu)兩側(cè)各設(shè)13個(gè)對稱梁段，累計(jì)懸臂總長55m。0#梁段長10m，邊跨現(xiàn)澆段長6.4m，均采用牛腿托架施工。全橋共計(jì)4個(gè)邊跨合龍段，2個(gè)中跨合龍段，均為3m長梁段，每個(gè)重77.4t。2．施工方法按設(shè)計(jì)要求，xx1號特大橋采用先合龍邊跨，待邊跨縱向預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完畢，再合龍中跨的施工順序。2.1氣溫狀況當(dāng)懸臂長度達(dá)到最大時(shí)，氣溫對整個(gè)“T”構(gòu)的線形影響亦達(dá)到最大。xx1號特大橋全橋4個(gè)“T”構(gòu)以及邊跨現(xiàn)澆段于9月底全部施工完畢，此時(shí)當(dāng)?shù)貧鉁匾验_始迅速下降。近20天的氣溫觀測表明，天氣晴朗時(shí)，全天氣溫最低值出現(xiàn)在凌晨2點(diǎn)以后，約為14℃～17℃，符合設(shè)計(jì)要求，可進(jìn)行合龍段施工。2.2聯(lián)測待掛籃懸臂澆注完成所有梁段后，須對整個(gè)“T”構(gòu)的線形進(jìn)行測量，確定溫度對箱梁標(biāo)高以及梁長的影響。并檢查合龍段兩側(cè)的豎向以及軸向誤差是否符合設(shè)計(jì)要求，如偏差過大，須根據(jù)監(jiān)控單位意見進(jìn)行調(diào)整?？衫每v向預(yù)備束進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，利用懸臂端水箱配重進(jìn)行豎向調(diào)節(jié)。xx1號特大橋懸臂澆注時(shí)線形控制良好，豎向與軸向誤差均未超過設(shè)計(jì)要求。2.3水箱配重懸臂澆注完成后，應(yīng)將橋面上多余的設(shè)備、物資等清除，保證懸臂兩端荷載大體相當(dāng)。按合龍段重量，制作相當(dāng)?shù)乃?。合龍邊跨時(shí)，于“T”構(gòu)兩端分別放置盛水等同于合龍段1/2重量的水箱。澆注混凝土?xí)r，合龍段側(cè)水箱同步放水。合龍中跨時(shí)，于合龍段兩側(cè)分別放置盛水等同于合龍段1/2重量的水箱。澆注混凝土?xí)r，兩側(cè)水箱同步放水。2.4合龍?jiān)脐柊哆吙缫蛟脐柊?#墩邊跨現(xiàn)澆段牛腿狀況不佳，決定采用掛籃現(xiàn)澆的施工方法進(jìn)行合龍。合龍段大部分荷載由掛籃承受。2.4.1掛籃、底模就位前移邊跨掛籃，待吊帶靠近邊跨現(xiàn)澆段端面，將掛籃底模前端與現(xiàn)澆段梁底相接。因掛籃吊帶體積較大，施工不便，在掛籃上前橫梁處增加吊點(diǎn)，將其換為5根JL32精軋螺紋鋼，并套入波紋管，方便拆卸。中跨掛籃亦應(yīng)同步前移，保持“T”構(gòu)平衡。2.4.2放置水箱水箱應(yīng)位于“T”構(gòu)兩懸臂端對稱位置，如位置不同，須按力臂進(jìn)行調(diào)整。2.4.3鎖定合龍段勁性骨架在設(shè)計(jì)要求的氣溫條件下，鎖定勁性骨架。可由4～6個(gè)焊工同時(shí)施焊，盡量在氣溫回升前鎖定完畢。焊接時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備冷水降溫，以防焊裂混凝土。2.4.4解除盆式支座臨時(shí)約束鎖定完成后，應(yīng)及時(shí)解除現(xiàn)澆段梁底箱梁盆式支座臨時(shí)約束，使整個(gè)梁段能沿橋縱向自由變形。2.4.5預(yù)張拉合龍段頂板、底板縱向鋼束。鎖定前應(yīng)完成張拉的準(zhǔn)備工作，待鎖定完成后，可按縱向鋼束控制張拉力的10%～15%立即進(jìn)行張拉，以減小晝夜溫差對勁性骨架的影響。2.4.6安裝合龍段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段極易出現(xiàn)縱向裂縫，特別是在頂板下緣。因此，合龍段應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)配筋。可將頂板下緣鋼筋加密，型號加大，并增加防裂鋼筋網(wǎng)片。底板鋼筋也可適當(dāng)加強(qiáng)，如加密箍筋等。合龍段底板預(yù)應(yīng)力管道密集，相鄰管道間間距較小，安裝時(shí)應(yīng)特別注意。合龍段縱向波紋管兩端封閉，波紋管襯管不能穿入，故縱向鋼絞線應(yīng)于澆注前穿束，以免管道堵塞，造成施工不便。2.4.7外模、內(nèi)模就位外模、內(nèi)模采用掛籃模板系統(tǒng)。2.4.8澆注合龍段混凝土為了使合龍段混凝土盡快達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，及早張拉縱向鋼束，實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，可將合龍段砼提高一個(gè)標(biāo)號。xx1號特大橋合龍段砼由C50提高為C55，并加入早強(qiáng)劑。結(jié)果表明，此舉大幅縮短了張拉前的養(yǎng)生期。混凝土澆注應(yīng)選在當(dāng)天氣溫最低時(shí)刻，使混凝土澆筑后至達(dá)到一定強(qiáng)度之前處于升溫過程之中，這樣當(dāng)氣溫達(dá)到最高時(shí)，混凝土本身已能承受部分應(yīng)力。澆注過程中，合龍段側(cè)水箱同步放水。澆注完畢后及時(shí)用濕麻袋覆蓋，使新澆混凝土在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前始終保持濕潤，以減小日照對混凝土變形的影響。2.4.9張拉縱向預(yù)應(yīng)力、壓漿待合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%時(shí)，即可張拉預(yù)應(yīng)力。縱向鋼束采用分批張拉，由長到短、由底板到頂板分為3批對稱張拉，豎向、橫向預(yù)應(yīng)力同時(shí)張拉。合龍段底板預(yù)應(yīng)力管道密集，而底板混凝土較薄，如果張拉出現(xiàn)問題容易使底板出現(xiàn)開裂甚至爆裂。另外，采用分批壓漿時(shí)，如果出現(xiàn)管道穿孔，必將影響下批預(yù)應(yīng)力束的施工。為保證預(yù)應(yīng)力施工的順利完成，可采取以下措施：⑴預(yù)應(yīng)力管道安裝必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，管道應(yīng)順直，管道至混凝土表面、相鄰管道間間距必須符合設(shè)計(jì)要求。⑵應(yīng)嚴(yán)格遵循張拉規(guī)范操作，持續(xù)、緩慢進(jìn)行，并由專人觀察梁體反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，查明原因后再進(jìn)行。⑶張拉下批縱向預(yù)應(yīng)力束時(shí)，上批預(yù)應(yīng)力管道壓漿強(qiáng)度必須達(dá)到85％以上。⑷壓漿前采取壓水來檢查管道是否出現(xiàn)穿孔。如果出現(xiàn)穿孔，則此束管道和應(yīng)待穿孔束張拉完成后再分別壓漿。⑸合龍段預(yù)應(yīng)力管道壓漿應(yīng)從低點(diǎn)向高點(diǎn)壓入，以保證壓漿密實(shí)。必要時(shí)可采用真空壓漿技術(shù)輔助施工。2.4.10拆模張拉完畢后及時(shí)拆除合龍段模板，既減輕荷載，又不會妨礙梁段自由變形。2.5合龍萬州岸邊跨萬州岸邊跨合龍采用吊架現(xiàn)澆的方法進(jìn)行施工。合龍段吊架為掛籃的底模及外模系統(tǒng)，保證具備足夠剛度。利用掛籃，將模板由懸臂端移至現(xiàn)澆段處，錨固完畢，便可退回掛籃。待懸臂兩端掛籃拆除完畢，即可開始合龍段施工。工序與合龍?jiān)脐柊哆吙缁鞠嗤?.6合龍中跨中跨合龍段采用吊架現(xiàn)澆。2.6.1吊架就位中跨合龍段吊架結(jié)構(gòu)形式與合龍萬州岸邊跨吊架同，亦為掛籃外模、底模系統(tǒng)。施工中跨13#梁段時(shí)，應(yīng)根據(jù)外模與底模長度，分別于13#梁段頂板、底板適當(dāng)位置預(yù)留錨點(diǎn)。合龍中跨時(shí)，前移掛籃，錨固外模、底模，然后回退掛籃，拆除掛籃主桁架、行走系統(tǒng)等。2.6.2頂推連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槎樟汗探Y(jié)結(jié)構(gòu)，連續(xù)箱梁在產(chǎn)生豎向撓度的同時(shí)，同時(shí)也會使主墩產(chǎn)生相對水平位移，造成主墩偏位，對主墩受力產(chǎn)生不利影響。為了消除此影響，在連續(xù)剛構(gòu)橋中跨合龍時(shí)對梁體施加一個(gè)水平頂推力，給主墩造成一個(gè)反向位移，來抵消合龍溫差、后期收縮徐變等因素引起的主墩水平位移。實(shí)際操作時(shí)可采用多個(gè)千斤頂同時(shí)在中跨合龍段之間施加水平推力,將合龍段兩端頂開一段距離,然后鎖定合龍段勁性骨架,再拆除頂推千斤頂。2.6.3其余工序與合龍?jiān)脐柊哆吙缦嗤?.關(guān)于勁性骨架和預(yù)張拉鎖定合龍段勁性骨架后，合龍段兩側(cè)梁體聯(lián)為整體。當(dāng)溫度升高時(shí)，梁體縱向伸長，此時(shí)勁性骨架起傳遞縱向內(nèi)力的作用，如骨架剛度足夠，即可保證兩側(cè)梁體位移一致。當(dāng)溫度降低時(shí)，梁體縱向縮短，為減小勁性骨架所受軸力，保持變形一致，就需利用預(yù)張拉合龍束的方法，協(xié)同勁性骨架平衡內(nèi)力?？紤]到勁性骨架的受力平衡，預(yù)張拉鋼束的整體張拉力可由以下公式計(jì)算得到：N=Nt+Nf式中：Nt—梁段因溫差引起變形產(chǎn)生的軸力，由虎克定理可得：Nt=α·Δt·L·EA/（0.5L），EA為箱梁截面平均剛度。為混凝土線膨脹系數(shù)，L為計(jì)算跨度。Nf—支座摩擦阻力，可根據(jù)箱梁自重和支座的摩擦系數(shù)求得。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)具體鋼束數(shù)量，由鋼束總面積求得每束的張拉力。勁性骨架鎖定時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度觀測結(jié)果而定，應(yīng)在合龍段兩側(cè)梁體相對變形最小和溫度變化平穩(wěn)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)進(jìn)行鎖定，以免合龍段溫度產(chǎn)生拐點(diǎn)引起骨架受力狀態(tài)突變。為了減少鎖定時(shí)間，在鎖定之前應(yīng)完成預(yù)張拉的準(zhǔn)備工作。勁性骨架焊接完成之后，迅速張拉至設(shè)計(jì)要求。4.合龍段變形分析4.1邊跨合龍邊跨合龍段位于懸臂端和現(xiàn)澆段之間。現(xiàn)澆段牛腿托架經(jīng)預(yù)壓是相對穩(wěn)定的，而懸臂端在溫度變化、日照、風(fēng)力等影響下，會發(fā)生軸向伸縮、豎向撓曲及水平偏移等變形。在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉之前，尤其是砼澆注早期，這些變形可能導(dǎo)致砼開裂，故設(shè)計(jì)中設(shè)置了鎖定裝置，并通過預(yù)張拉，以預(yù)應(yīng)力來抵消兩端因溫度降低而縮短所產(chǎn)生的拉力，這樣通過鎖定裝置使合龍段砼得到保護(hù)。4.2中跨合龍中跨合龍時(shí)，由于兩端懸臂長度和截面是對稱的，溫度所產(chǎn)生的撓度也基本相等，通過鎖定勁性骨架，使合龍段兩端形成可以承受一定變形和剪力的剛結(jié)點(diǎn)，防止由于溫度等因素的影響使合龍段尚未完成施工就產(chǎn)生變形?？紤]梁體在合龍后的收縮、徐變的影響，在合龍鎖定前將梁體預(yù)頂一個(gè)位移值，即可抵消梁體后期收縮、徐變產(chǎn)生的收縮影響。5.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)合龍段為連續(xù)剛構(gòu)橋體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，也是剛構(gòu)橋施工的關(guān)鍵工序，如何合理安排工序和優(yōu)化施工方案是施工的關(guān)鍵。經(jīng)應(yīng)力檢測，xx1號特大橋合龍后結(jié)構(gòu)受力良好，施工相當(dāng)成功。⑴合龍前連續(xù)觀察氣溫變化及梁體相對標(biāo)高變化及軸線偏移量，觀測合龍段在溫度變化下梁體的長度變化，并對觀測結(jié)果進(jìn)行了分析總結(jié)，掌握梁體在溫度變化下橫向、縱向及標(biāo)高的變化值。⑵合龍段采用了掛籃模板系統(tǒng)作為合龍段施工吊架，既方便操作，又為施工節(jié)約了成本。⑶合龍段縱向鋼束張拉采用分批持續(xù)張拉、壓漿，有效控制了合龍段底板以及齒板的結(jié)構(gòu)安全。⑷選用早強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土，使合龍段混凝土盡早達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)體