寬翼緣PC斜拉橋單懸臂澆注施工技術(shù)

/寬翼緣PC.斜拉橋單懸臂澆筑施工技術(shù)孫小猛(中鐵四局集團其次工程有限公司，江蘇蘇州215131)摘要：牽索掛籃在寬翼緣預應力混凝土斜拉橋單懸臂澆筑施工屬于國內(nèi)首創(chuàng)，且為解決寬翼緣施工及削減牽索掛籃自重問題，和一次澆筑全斷面施工方法不同，其接受同步澆筑(n+1)#節(jié)段主梁箱室部分和n#節(jié)段翼緣板的施工方式，是本橋在主梁懸臂施工中的創(chuàng)新之處，因此探討、總結(jié)一套寬翼緣同步施工式牽索掛籃單懸臂澆筑施工技術(shù)，以確保斜拉橋箱梁懸澆成功，同時為類似橋梁主梁施工供應參考。關(guān)鍵詞：寬翼緣；牽索掛籃；斜拉橋；懸臂澆筑中圖分類號：U445.4文獻標識碼：A工程概況葑溪大橋作為無錫市新建惠澄路的重要節(jié)點工程，位于無錫市惠山區(qū)煤石大橋旁邊，大橋連續(xù)跨越了京杭大運輸河、京滬鐵路以及新長鐵路連接線。大橋聯(lián)系了無錫主城區(qū)和惠山新城，對于區(qū)域交通起到了特殊重要的作用。主橋的設計依據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境接受了凹凸塔預應力混凝土斜拉橋[1]，橋面寬40.5m，主梁兩側(cè)帶有5.7m寬翼緣板。凹凸塔分立運輸河兩岸，低塔高31.8m，高塔高41.1m。取凹凸塔母子寓意，結(jié)構(gòu)新穎 。該橋結(jié)構(gòu)體系為：6號墩接受塔、梁、墩固結(jié)，5號墩接受塔、梁固結(jié)，塔、墩分別結(jié)構(gòu)形式。主梁為頂寬40.5m、梁高2.8m的箱梁，主跨接受雙箱單室雙主梁形式，邊跨接受單箱四室結(jié)構(gòu)。斜拉索接受標準強度為1670MPa的熱擠PE7系列平行鍍鋅鋼絲成品索，雙索面布置，高塔設12對，低塔設8對，塔上拉索間距2.3m，梁上索距主跨6.0m，邊跨4.5m。考慮到南岸地質(zhì)條件較好、南岸中跨不影響通航、掛籃加工時間長以及工期驚惶等因素，南岸1#′～8#′及北岸1#塊接受支架現(xiàn)澆施工；由于北岸中跨跨運輸河通航施工，平安風險較大，北岸中跨2#～12#塊接受牽索掛籃懸澆施工，合龍段接受吊模法施工。主橋施工總體布置示意圖見圖1。圖1總體施工布置示意圖單懸臂節(jié)段循環(huán)施工技術(shù)針對無錫葑溪大橋的地理環(huán)境和結(jié)構(gòu)特點，探討寬翼緣預應力混凝土斜拉橋單懸臂澆筑施工技術(shù)。通過牽索掛籃同步施工(n+1)#塊箱室部分和n#塊翼緣板，解決此類橋梁寬翼緣板后澆施工困難及施工周期長的問題[2]。2.1施工步驟主梁單懸臂節(jié)段循環(huán)施工步驟：掛籃走行、定位→掛索、掛籃立模標高設定、掛籃鎖定→索導管、底板鋼筋和預應力筋安裝→橫梁、肋板鋼筋和預應力筋安裝→第一次索力張拉→芯模吊裝、頂板鋼筋和預應力筋安裝→n#塊翼緣板和(n+1)#塊箱室混凝土澆筑→其次次索力張拉→澆筑剩余混凝土→混凝土養(yǎng)護→三向預應力張拉→體系轉(zhuǎn)換→掛籃下降、前移。2.2施工要點(1)掛籃走行牽索掛籃走行系統(tǒng)主要包括梁面走行系統(tǒng)和尾端導向系統(tǒng)，分別見圖2和圖3。梁面走行系統(tǒng)包括頂推千斤頂(YC30A)、滑道、墊梁和擋塊等，尾端導向系統(tǒng)為在縱梁尾端設置的反力輪。圖2梁面走行系統(tǒng)圖3梁底反力輪在主梁頂面鋪設墊層找平，安裝滑道及其擋塊、錨固裝置。滑道縱、橫向偏差限制在±5mm以內(nèi)，滑道槽內(nèi)清理干凈后，涂上一薄層黃油作潤滑劑以削減掛籃走行時的摩阻力。掛籃兩側(cè)C型掛鉤后側(cè)各安裝1臺100cm行程的千斤頂(YC30A)，千斤頂前端頂在擋塊上，后端頂在滑道的反力擋塊上，頂推掛籃走行。反力輪貼于梁底混凝土表面，隨掛籃前移。反力輪起到導向和平衡力矩作用，并協(xié)調(diào)掛籃走行穩(wěn)定性。(2)掛籃提升、就位掛籃走行到位后，將后反力輪翻轉(zhuǎn)和掛籃平面水平，以免影響掛籃提升。中、后橫梁位置上分別布置8個吊點。掛籃提升就位利用提升吊掛系統(tǒng)，其由反力支配梁、千斤頂和吊桿組成。掛籃提升就位見圖4。圖4掛籃提升就位(3)掛籃立模標高設定及鎖定在掛籃立模標高設定時應實行底模預設下拱的措施來消退掛籃自身變形的影響。掛籃提升就位后，通過中、后橫梁的吊掛系統(tǒng)、后橫梁上的豎向微調(diào)千斤頂以及拉索來調(diào)整立模標高。標高設定完畢后，在掛籃吊掛系統(tǒng)處用千斤頂將掛籃和主梁之間頂緊，然后進行抄墊，最終利用中、后吊桿和主梁鎖定。掛籃中、后橫梁上固定連接有方形的抗剪柱，抗剪柱伸入到斜腹板和底板交界處開設的定位孔內(nèi)。定位孔四周預埋鋼板成盒狀，將抗剪柱四周和梁體預埋鋼盒之間用鋼楔塊抄死，鋼楔塊應面接觸抄墊，使掛籃和梁體連成一體。(4)索導管定位和掛索將全站儀架在已澆筑梁前端橋軸線點上，將索道管中心坐標換算至索管頂口或底口坐標進行放樣，先在勁性骨架上按索導管和箱梁前端底板的相對高差關(guān)系在勁性骨架上放樣出高程[3]。同時在勁性骨架的兩側(cè)水平各焊接一根角鐵，將X方向線做在焊好的水平角鐵上，同時紀錄Y坐標以備調(diào)整索道管時限制索道管的橫橋向位置。將兩側(cè)水平角鐵上的兩點用弦線重新蹦緊、或用長角鐵將同水平的兩點建立連接就可進行索道管調(diào)整。利用汽車吊和塔吊接受軟牽引的方式掛索。掛索時，先安裝索塔端再安裝掛籃端。對于斜拉索，由于拉索角度變更會使得牽引接長桿和斜拉索不共線，從而引起局部額外彎曲應力，并在螺帽處受拉側(cè)引起微裂紋，微裂紋發(fā)展后即造成牽引桿斷裂[4]。因此，拉索接長桿和張拉桿接受鉸接的方式。(5)斜拉索安裝、張拉和調(diào)索牽索掛籃鎖定完畢后即可進行牽索安裝。利用塔吊和汽車吊安裝完索塔端錨頭，再安裝梁端弧形首處錨頭?；⌒问滋幭冗B接接長桿和錨頭內(nèi)撐套，調(diào)整好錨杯位置，保證錨杯螺母和錨墊板間4cm左右空隙。本牽索掛籃牽索張拉通過和張拉千斤頂撐腳相連的接長桿將牽索張拉力傳至縱梁上。該裝置中錨座、球座、反力梁墊塊均設有縱橫向微調(diào)裝置，以便斜拉索和各傳力系統(tǒng)精確定位。調(diào)整索力包括兩次，第一次張拉索力在砼澆筑前施加，其次次索力在砼澆筑至50%時進行調(diào)整。通過調(diào)索來精調(diào)掛籃施工過程中的標高狀況，調(diào)索前后要觀測掛籃標高的變更，以便剛好調(diào)整索力。(6)混凝土施工混凝土澆筑應遵守“從低到高、兩端向中、對稱澆筑”的依次，依據(jù)(第一次)底板→腹板→(其次次)頂板翼緣；澆筑頂板及翼緣板混凝土時，從兩側(cè)向中心推動，以防發(fā)生裂紋。砼接受商品砼，砼攪拌運輸車運至現(xiàn)場，泵車泵送入模，水平分層澆筑，插入式振動器搗固密實，頂板砼澆筑完成后，用平板振動器振動一次，人工收面并拉毛。懸澆段接受蒸汽養(yǎng)護和加熱養(yǎng)護的混合養(yǎng)護方法，來減小混凝土的等強時間，從而縮短循環(huán)施工工期。(7)體系轉(zhuǎn)換主梁懸臂施工時，斜拉索通過張拉桿和張拉千斤頂相聯(lián)，千斤頂再和掛籃的弧形首相聯(lián)，此時斜拉索作為掛籃的前支點受力。施工完畢后，拉索已張拉至100%設計索力值，須將斜拉索轉(zhuǎn)移至主梁上，掛籃才能前移。預應力張拉完畢后，即可進行體系轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換程序：先旋緊梁端錨杯螺母，保證其和錨墊板緊貼，拆掉撐腳和反力支配梁上的反拉桿，將撐腳和油壓千斤頂推向錨塊承壓板并定位固定，由千斤頂張拉拉索并旋緊錨固螺母于錨板上，而后拆除牽索張拉設施，解除了掛籃和斜拉索的約束，此時牽索荷載全部轉(zhuǎn)換至主梁承受，完成體系轉(zhuǎn)換。合龍段施工技術(shù)依據(jù)結(jié)構(gòu)特點、施工方式，并從結(jié)構(gòu)平安、加快施工進度等方面考慮，合龍段接受吊模的施工方式。合龍段合龍段長2.0m，合龍段處箱梁中心高2.8m，頂板、底板厚度均為0.28m，直腹板厚0.4m，斜腹板厚0.35m，合龍段混凝土總方量45m3，其中主梁39.2m3，翼緣板5.8m3。3.1施工步驟合龍段主要施工步驟：移除掛籃并解除5#墩臨時約束→安裝合龍段吊架和模板→合龍段兩側(cè)水箱配重→勁性骨架鎖定→綁扎鋼筋、安裝預應力筋→MT1、MB3張拉至500kN→澆筑混凝土，水箱配重同步放水→混凝土養(yǎng)護→張拉合龍段預應力，并同步拆除勁性骨架。3.2合龍前后體系轉(zhuǎn)換合龍段施工前，解除5#墩臨時固結(jié)，5#墩聯(lián)結(jié)方式由塔、梁、墩固結(jié)轉(zhuǎn)變成塔、梁固結(jié)方式，此時兩邊跨已施工完畢，合龍段兩側(cè)為單懸臂狀態(tài)。合龍段施工完畢后，主梁由懸臂轉(zhuǎn)變成連續(xù)體系。3.3合龍質(zhì)量限制通過合龍時間選擇、剛性連接限制、水箱配重和混凝土早強及養(yǎng)護等措施對合龍段施工質(zhì)量進行限制。合龍段時間選擇為了使混凝土在初凝過程中處于升溫的受壓狀態(tài)，不出現(xiàn)拉應力，合龍段混凝土澆筑選擇在一天中的最低溫度時間進行。依據(jù)無錫地區(qū)日溫度變更規(guī)律，合龍段混凝土澆筑選擇在晨1:00~5:00時間內(nèi)完成。剛性連接限制合龍段施工時，為了使兩側(cè)梁體盡可能變形協(xié)調(diào)，以保證混凝土接合順暢、穩(wěn)定，在合龍段兩邊梁段設置了縱向剛性支撐及鋼板預埋件，起剛性連接作用。水箱配重合龍段在施工時的標高限制接受水箱配重的方法，即計算出合龍段混凝土的質(zhì)量在兩邊梁段上的支配，依據(jù)支配的質(zhì)量計算出兩邊梁段的撓度，依據(jù)撓度等效原則在合龍段兩邊梁上對稱設置水箱并確定加水量?；炷猎鐝娂梆B(yǎng)護在合龍段混凝土澆筑后，為盡量避開已完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和徐變、結(jié)構(gòu)體系變更及其他施工荷載影響，其混凝土應快速達到設計強度，以便及早張拉預應力。因此，在混凝土中適量摻加了微膨脹劑和早強劑。為了避開日照引起溫升加劇，造成合龍段混凝土產(chǎn)生收縮裂紋，在混凝土表面覆蓋土工布，并以長流水養(yǎng)護，使合龍段混凝土保濕適溫、水濕狀態(tài)。結(jié)語通過牽索掛籃同步施工(n+1)#塊箱室部分和n#塊翼緣板，解決寬翼緣板后澆施工困難及施工周期長的問題，并總結(jié)了單懸臂節(jié)段循環(huán)施工技術(shù)和合龍段施工技術(shù)等一套關(guān)鍵施工技術(shù)，得到如下結(jié)論：(1)無錫葑溪大橋接受牽索掛籃同時澆筑(n+1)#箱室和n#翼緣板，解決了該橋?qū)捯砭壈搴鬂彩┕だщy的問題。每個循環(huán)節(jié)段同時施工待澆段箱梁和已澆段箱梁兩側(cè)的寬翼緣，這樣比翼緣板后澆縮短了2-3天的時間，懸澆段施工周期可達8天/節(jié)段，提高了施工速度，縮短了懸澆段施工周期。(2)通過對牽索掛籃單懸臂澆筑施工技術(shù)的探討以及在無錫葑溪大橋的成功應用，驗證了該套施工技術(shù)的科學性及好用性，為寬翼緣預應力混凝土斜拉橋懸臂施工供應了可行的解決方案，對同類橋梁施工具有參考價值。參考文獻：陳明憲.斜拉橋建立技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2003.黃新.寬翼緣預應力