大跨度连续刚构0#块施工技术

大跨度连续刚构0#块施工技术

谢维飞

（中铁二十五局集团有限公司华南区域指挥部，广东广州510405）

摘要：连续刚构桥作为跨越能力大、施工难度小的桥型在跨越江河、峡谷等情况下广泛采用。本文结合穗莞深城际轨道新塘至洪梅段项目主跨180m某特大桥的施工过程，详细阐述0#块托架设计及验算，0#块托架的安装、预压及检验，0#块模板设计及钢筋、混凝土和预应力施工，为其他类似的大跨度桥梁0#块施工提供借鉴和参考。

关键词：大跨度；连续刚构；托架；0#块；施工技术

前言

该桥跨全长360m，主要采用（90+180+90）m的三跨变截面预应力混凝土连续梁桥，横截面为单箱双室，采用三向预应力。

主墩编号为4#和5#，其墩顶0号梁段为单箱双室箱梁，采用纵、横、竖三向预应力。箱梁顶板宽13.8～16.1m，底板宽10.4～13.4m，腹板厚度0.4～1.4m。两翼悬臂长6.0m，梁高4～9.5m，桥面设置2%的向外侧单向横坡。主墩墩顶设有薄横隔板5道，与主墩薄壁墩身厚度对应。0号梁段砼为C55混凝土。

1总体施工部署及施工流程

0号梁段采用墩身前后方向各设置3个钢筋混凝土圆柱实心墩作为临时支墩，临时支墩上部沿顺桥向贯穿支墩预埋2I45a工字钢作为用于支撑托架的牛腿横梁。0#块具体施工工艺流程如下：

托架设计与施工→底模及外模安装→预压→底板钢筋绑扎→腹板及隔墙钢筋绑扎→腹板预应力管道及竖向预应力筋安装→内模安装→顶板及翼缘板钢筋绑扎及预埋件安装→顶板纵向、横向预应力管道安装→砼灌注至顶板下1米→顶板及翼缘板钢筋绑扎及预埋件安装→灌注剩余混凝土→砼养生→砼外模、内模拆除→预应力筋张拉及孔道压浆→底模拆除→托架拆除。

20#块托架的设计与施工

2.10#块托架设计及验算

（1）0#块托架的设计

连续梁主墩墩身前后方向各设置3个钢筋砼圆柱实心墩作为临时支墩，临时支墩直径为1.2m，主筋采用22根φ20螺纹钢筋伸入承台80cm，主墩承台大小不够临时支墩设置的，在浇筑承台时对其进行加宽处理，配筋与承台相同，并用木板将两者中间部分分割开来，便于以后对增加部分的拆除。

承台墩身浇注完毕后，支定型钢模板模浇注临时支墩。临时支墩上部沿顺桥向贯穿支墩预埋了2I45a工字钢作为用于支撑托架的牛腿横梁，且墩身和临时支墩上均预埋了δ＝10mm钢板，待拆除模板后，同面相邻两临时支墩之间，临时支墩与墩身之间设置2[16a槽钢横撑，2[14a槽钢剪刀撑增强临时支墩稳定性，剪刀撑之间、剪刀撑与横撑之间均用钢板满焊。临时支墩顶部用M50砂浆抹平至0#梁底，用塑料薄膜或油纸与梁体隔断，以便后期拆除临时支墩。

临时支墩浇注完成后，在预埋牛腿横撑处设置2[14a槽钢、2I25a工字钢的牛腿斜撑，并与牛腿的预埋钢板满焊连接，横撑各受力点加焊1cm厚钢板加劲板。从牛腿横撑向上依次设置顺桥向2I32a工字钢垫梁、横桥向2I45a工字钢横梁、顺桥向I32a工字钢底模板纵梁组成支架平台，I32a工字钢底模纵梁和2I45a工字钢横梁相交处坡缝用三角楔支垫平整。支架搭设完毕后，在平台上安装由[10槽钢背带与0.6cm钢板组合成的底模模板及部分端模，为方便0#块底模及临时支墩的拆除，在底模上2I45工字钢横梁处预埋φ50cmPVC管，作为后期吊孔。0#块托架两边卧铺I45或I32工字钢，作为人行过道，随后设置高度大于1.2m护栏。

经过midascivil7.8软件对挂篮模型计算，由上图可知0#块托架整体最大变形值为4.02mm，此变形值为各构件累计最大变形值，位于底板两边I32工字钢纵梁处，可作为0#块预压理论依据。

0#块托架变形分为弹性变形与非弹性变形，0#块施工前前对托架进行预压，消除非弹性变形，并测出弹性变形值；同时由于0#块托架是由各类型钢叠加组合而成，材料之间的挤压缝隙也将根据材料情况而不同。计算模型中各构件均模拟为符合规范要求的新材料，所有焊接点与搭接处均满足规范要求。

2.40#块托架应力计算

经过midascivil7.8软件对托架模型计算，由上图可知托架最大应力值为+149.7Mp和-148.0Mp，分别位于临时支墩横梁（双I56工字钢）位置和腹板纵梁（双I32工字钢）位置。

由计算可知：σ<1.3[σ]=1.3×145=188.5Mp满足规范要求。

式中：[σ]为A3（Q235）钢材容许应力值。

说明：托架最大应力值149.7Mp出现于双拼I56工字钢横梁牛腿支点处，是因为梁单元弯应力与轴向应力在此处应力集中而引起的应力突变，可忽略此突变数据。在施工托架横梁时，对横梁支点处采用加劲板加固。经计算，由下图可知：

临时支墩最大应力为8.72Mp，位于临时支墩内侧牛腿预埋钢板位置。

[σ]<[Ra]=17.5Mp，符合设计规范要求。式中：[Ra]为C30混凝土设计轴心抗压强度。

30#块托架牛腿横梁验算

3.1横梁变形值（构件挠度验算）

4.3横梁与斜撑焊缝验算

软件计算可得，牛腿处所受0#块荷载为443.8KN，施工过程中焊缝高度hf=8mm，斜撑受力情况如下：

5计算结论

通过以上对横涌海特大桥跨横涌海主墩（4#、5#墩）0#块牛腿托架的受力计算可知，该牛腿托架各结构稳定，各构件受力均衡，能承受横涌海连续梁拱桥0#块施工各类荷载，且有较大的安全系数。

5.10#块托架的安装

根据连续梁的跨径及0#块结构形式，设计相适应的0#块托架，在临时支墩或临时支座施工阶段，同时对0#块托架构件进行下料加工，待主墩临时支墩全部施工完成后，开始0#块托架的拼装：

（1）焊接牛腿斜撑

在预埋牛腿横撑处设置2[14a槽钢、2I25a工字钢的牛腿斜撑，并与牛腿的预埋钢板满焊连接，横撑各受力点加焊1cm厚钢板加劲板。

（2）牛腿垫凳安装

在测得0#块牛腿标高后，根据0#块底面标高与0#块横梁、纵梁及底模所用材料，确定牛腿上部垫凳高度（此时须考虑梁体的纵坡对各点标高所造成的影响），使用各类工字钢与钢板进行调节，垫凳安装完成后，应及时与牛腿横梁焊接起来，焊缝不小于10cm。

（3）横梁安装

根据连续梁0#块结构形式及临时支墩间距，跨横涌海特大桥（90+180+90）连续梁横梁采用双拼I56工字钢。由计算可知，0#块托架横梁在牛腿垫凳处出现应力集中现象，故应采取加劲板保护措施，增大此处截面抗弯能力。

（4）钢楔及纵梁安装

安装纵梁前，先在横梁上安放设计图纸所要求的钢楔子，从而保证纵梁与横梁的链接为面对面连接，钢楔子坡度严格按设计图纸制作（坡度与0#块底板坡度一致）；连续梁0#块纵梁均采用I32工字钢，在腹板处采用双拼I32工字钢加强其受力强度，部分小跨度连续梁根据现场实际情况可采用双拼[32槽钢替代I32工字钢。

在安装0#块底模纵梁时，应考虑底模厚度情况下严格控制纵梁标高，以保证0#块结构及线性满足设计规范要求。

（5）底模安装

连续梁0#块底模均采用带[10或[8槽钢背肋的定型小块钢模板，待0#块纵梁安装完成，标高调整后，铺设0#块底模并重新复核模板标高。

墩顶牛腿安装流程与临时支墩牛腿托架系统安装一致，在此不再赘述。

5.20#块托架的预压与检验

（1）0#块托架的预压

为消除托架的非弹性变形，检验托架结构安全和保证结构线形，并为预拱度设置提供依据，需对托架进行预压。

0#块托架及0#块底模、侧模安装完毕后采用“吊装预制块预压法”进行超载预压。

a.混凝土浇筑应水平分层，水平分层法从中间向两端浇注，一次整体灌注成型。其浇注顺序为：先浇注底板，再浇注腹板及横隔板、最后浇注顶板翼缘板。

b.对于结构复杂、高度大、砼方量大的0#块，经设计确定竖向施工缝位置及处理措施后分两次浇筑，保证大体积砼的施工质量及0#块托架及模板稳定性。

c.0#块托架的预压重量为0#块全部钢筋混凝土重量及所有0#块模板、支架重量、人工机具荷载的总和的1.2倍（最大荷载）。

d.通过计算0#块托架各区域的混凝土单位面积重量，考虑砂的实际密度，计算出吊装预制块的预压高度。

e.托架预压使用2.4～2.5t预制块吊装堆载预压，按腹板与底板位置混凝土重的不同而分别堆高。

（2）0#块托架的检验

连续梁0#块托架通过吊装预制块预压对其进行全面检验，预压过程及卸载过程中，项目部测量班全程跟班作业，并测得各预压重量工况下观测点的变形值。

观测点布置于0#块底板，用钢管将标高引至顶板高度，以便预制块堆载后能准确测得各点沉降数据。每个0#块底板不测约15个沉降观测点，分别布置于5个断面的两个腹板及底板中部位置。

在0#块托架预压预制块全部吊装完成后，测量班每6小时对各点沉降进行一次观测，待其标高稳定无变化后开始逐步卸载，同时观测各荷载工况回弹数据。

60#块的施工

6.1模板的设计与安装

整套0#块模板由外模、底模、内模和端头模组成。外模采用定型组合钢模板分节吊运至墩顶托架上拼装；底模采用组合钢模板分块调运至托架上组拼；内模由小块钢模板现场根据结构断面组拼；端头模采用竹胶板，端头模上的纵向分布筋穿出槽口和波纹管穿出空位置及尺寸按照设计图纸尺寸加工。

6.2钢筋的加工与安装

钢筋在加工场集中下料制作成半成品，运输到现场进行绑扎。由于0#块钢筋密集，施工时要认真对照图纸，分两次绑扎。

第一次钢筋安装：首先进行底板底层钢筋绑扎，然后进行腹板和横隔板钢筋绑扎（同步进行），最后进行竖向预应力钢筋的固定。箱梁内部构造钢筋复杂，波纹管较密，钢筋安装施工时钢筋与管道相碰时，只能移动，不能切断钢筋。

第二次钢筋施工：在顶板模板安装完成后，首先进行腹板上层纵向预应力束管道的埋设，然后进行顶板底层钢筋的绑扎，当钢筋与预应力管道发生冲突时，适当挪动钢筋，不得截断。随后进行顶板纵、横向预应力管道的安装，最后进行顶板顶层钢筋的绑扎。

6.3预应力管道安装

纵向预应力管道采用埋设塑料波纹管成孔，竖向和横向预应力管道采用埋设金属波纹管成孔。纵向和横向预应力波纹管在腹板和顶板钢筋绑扎时安装固定。纵向预应力波纹管道定位间距直线段不大于80cm，横向预应力管道直线定位钢筋间距不大于50cm，曲线段适当加密，在曲线要素点位置必须定位;竖向预应力管道定位间距不大于60cm。定位钢筋采用8U型钢筋，管道下部采用Φ12钢筋作为水平支撑筋，支撑钢筋与钢筋骨架点焊固定。

6.4挂篮施工孔洞预留

箱梁0#块混凝土浇筑前，要进行挂篮施工预留孔的设置。预留孔位置如与预应力管道位置发生干涉可适当前后移动预留孔位置，尽量避免作横向移动，梁板最端头预留孔道距梁段边缘距离不得小于50cm。

6.50#块混凝土分层浇筑及养护

对于主跨大于100m连续梁的0#块，由于结构复杂、混凝土方量较大，根据规范要求，可进行分层浇筑。其浇注顺序为：先浇注底板，再浇注腹板及横隔板、最后浇注顶板翼缘板。当混凝土自流高度大于2m时，用溜槽或导管输送，同时注意加强捣固，不得存在空洞或漏振。第一层浇注底板至底板倒角以上50cm左右，第二层浇注腹板至顶板倒角交界处，第三层浇注顶板及翼缘板。

梁体混凝土浇注完毕后及时养生，混凝土的养护直接影响了梁体混凝土强度，以及由于内外温差而引起的裂缝。人工养护，根据季节采取必要的保温措施。

6.6预应力张拉施工

当梁体混凝土强度达到设计强度的95%且弹性模量达到设计要求后，且必须保证张拉时混凝土龄期大于5天，方可进行张拉。张拉时的强度要求以现场同条件养护混凝土试块的试压报告为准。预应力分阶段一次张拉完成。

张拉顺序为：先腹板束，后顶板束，从外侧到内侧左右对称进行。各阶段先纵向预应力束，后竖向预应力束再横向预应力束，并及时压浆。

张拉程序为0→初应力（0.2σcom）→σcom→持荷5min锚固→锚固。σcom为张拉时的控制应力（包括预应力损失在内），其值根据设计图纸要求而定。

6.7管道压浆

预应力管道压浆采用真空注浆法施工，施工工艺流程如下：

压浆用水泥浆配合比专项试验→波纹管留孔→压浆设备准备→切割锚头部分钢绞线、封锚→锚头安装控制阀门→连接真空泵对孔道抽真空→制浆、压浆。

70#块托架的拆除

7.1拆除顺序

拆除时按照“先垫凳、钢楔及底模，后纵横梁及牛腿；先非承重结构，后承重结构；先小杆件，后大杆件；先外部悬空杆件，后其它杆件”的原则即安装的反程序进行。拆除前用预埋孔将0#块底模横梁以上吊起，再拆除钢楔子和垫凳，以创造底模及分配纵梁与横梁的拆除空间。

通过0#块托架安装时所留预埋PVC孔道下放钢丝绳，将底模及纵横梁吊住，然后拆除掉牛腿横梁上的型钢垫凳，再将横梁慢慢放下，拆除掉横梁与纵梁之间的钢三角楔，从而创造出0#块底板与底模之间的空隙，再逐步拆除。

7.3底模拆除

在底模与0#块底板形成了一定的空隙后，开始松开底模板之间的螺栓连接，再使用卷扬机或塔吊辅助拖出小块0#块底模模板。拆除底模板时应注意临时支墩、临时支座及综合接地端子位置的避让处理。

7.4型钢纵横梁拆除

底模全部拆除完毕后，先解除纵梁与墩顶预埋钢筋的焊接、横梁之间的精轧钢或槽钢连接，再拆除0#块托架纵梁和横梁。杆件较重，拆除时应先用钢缆绳套住以防坠落。吊移时，用卷扬机配合慢速吊放，同时，塔吊配合二次吊移，并注意不要撞碰成品砼构件表面与栈桥。

7.5牛腿横梁及斜撑拆除

使用底模预留PVC管孔道，悬吊绳索吊住临时吊篮，再用卷扬机将吊篮提至牛腿位置，先拆除牛腿斜撑，再拆除牛腿横梁。

8结语

跨横涌海特大桥（90+180+90）m连续梁0#块施工过程中，采用设置临时支墩搭设作业平台进行浇筑，很好地完成了0#块的施工任务，同时也验证了此方法施工大跨度连续梁0#块的可靠性。

参考文献：

[1]周水兴．路桥施工计算手册[M]．北京：人民交通出版社，2001

[2]邵旭东．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2007