整孔预制同步浇筑波形钢腹板梁工艺优化

整孔预制同步浇筑波形钢腹板梁工艺优化

江财发 张红杰

中交一公局第六工程有限公司 天津 300000

摘 要：孟州至偃师黄河特大桥预制波形钢腹板梁是国内首次使用大跨径波形钢腹板梁整孔预制顶底板同步浇筑工艺，本项目在国内无相似工程可供借鉴的情况下，通过全体参建人员的群策群力，现场技术人员不断总结，已经总结出一套完整的大跨径波形钢腹板梁整孔预制顶底板同步浇筑工艺流程，并可在推广使用，同时经过不断的和不同工艺借鉴总结，提出了该工艺的优化方案。

关键词：波形钢腹板梁；整孔预制顶底板同步浇筑；工艺简介；工艺优化

1 引言

波形钢腹板梁是一种利用波形钢腹板取代混凝土腹板的预应力混凝土箱型梁，其显著特点是顶、底板均采用混凝土，除梁的两端有一定长度的混凝土腹板外，剩余腹板均用10mm左右的钢板腹板取代混凝土腹板，利用波形钢腹板的褶皱效应。

本标50m装配式波形钢腹板组合梁，标准断面边梁顶宽均为485cm，中梁顶宽为470cm，梁底宽均为215cm，梁高300cm。主梁预制标准长度为边跨49.48m，中跨49.2m。

腹板采用波形钢腹板后，可有效解决常规混凝土腹板开裂问题，降低预制梁重量，进而减小墩柱、盖梁及桩基础工程量,节约建筑材料、改善经济指标，由于波形钢腹板的褶皱效应，可提高预应力效率、降低预应力束用量，各种材料各尽其能，改善结构性能，造型美观。

本项目由于采用波形钢腹板取代了混凝土腹板，与传统混凝土梁相比，减少了大量混凝土用量。与50mT梁相比，单跨上部混凝土用量减少25%（大约300方），重量减轻21%（将近600吨）；下部结构单排墩可减少混凝土大约160方。节约了大量地材的开采同时也降低了工程整体造价。

由于波形钢腹板梁相较于普通混凝土箱型梁有许多优点，所以该组合结构一出现就引起了大规模推广。国内外修建了大量的连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥。目前国内30-60米跨径波形钢腹板组合梁桥施工方法主要有满堂支架现浇、悬臂施工和顶推施工等，混凝土浇筑方式多为底板、顶板异步浇筑的工法。像国外的比较有代表性的是德国的Altwipfergrund桥，使用的是常见的挂篮施工顶底板异步浇筑工法（RW工法），国内比较有代表性的鄄城黄河公路大桥虽然是顶、底板同步浇筑，但是使用的是挂篮施工，贾鲁河大桥50米预制波形钢腹板组合梁施工工艺为横向预制拼装施工工艺，陕西宝平高速高家崖30m预制波形钢腹板组合梁为底、顶板二次浇筑工艺。二次浇筑容易发生质量病害，由于混凝土龄期不同，造成顶板的收缩应变会比底板大，进而会导致顶板在跨中区域产生横桥向裂缝，为了避免此病害，国道207孟州至偃师黄河大桥及连接线工程，首次使用整孔预制顶底板同步浇筑工法，为该梁型增加了一种可借鉴和复制的新施工工艺，本文简要介绍孟州黄河大桥波形钢腹板梁整孔预制一次浇筑工艺并，该工艺几个优化的地方详细说明一下。

2工艺流程介绍

安装第一层底板钢筋

波形钢腹板梁整孔预制顶底板同步浇筑工艺为国内首创，该工艺流程主要包括安装底板钢筋、安装侧模、安装波形板、安装内模、安装顶板钢筋、同步浇筑顶底板混凝土、拆除内模侧模、张拉压桨及移梁。该工艺详细流程如下图：

波形钢腹板连接高强螺栓扭矩检测

安装侧模

安装波形钢腹板

安装第二层底板钢筋、腹板及横隔板钢筋

安装内模

安装顶板钢筋、穿波纹管衬管

安装内模吊杆、横梁

同步浇筑顶板、底板混凝土

混凝土养生

拆除吊杆、内模

拆除侧模

底板正弯矩张拉压桨

移梁

清理、打磨，涂波形钢腹板面漆

本项目在2019年8月18日浇筑首片波形钢腹板梁，常规工艺本文不作赘述，仅介绍关键工艺，相应工艺流程及施工照片如下：

2.1安装底板钢筋：本项目波形钢腹板与箱梁底部混凝土的连接采用结合钢筋+单开孔钢板穿贯穿钢筋的埋入式连接，底板钢筋用胎架整体绑扎的话波形板无法安装。所以本项目波形梁底板钢筋分两次安装，第一次在安波形板之前安装，第二次在安完波形板之后安装，工艺照片如下图：

图2.1安装底板钢筋

2.2安装波形钢腹板：侧模安装完成后，安装波形钢腹板，本标波形钢腹板波高0.2m，波长1.2m，波形钢腹板高度2.756米。材质为Q345qd，每片梁原本设计为18个节段，波形板拼装需要大量时间。通过创新小组优化，协调设计及厂家，将节段缩至6个，节段长度从4.8米优化为最大节段达16.8米，通过大节段的设计减少了节段拼接口，提高了波形板节段拼装效率，节段全部采用高强螺栓连接。项目部通过设计一种大节段波形钢腹板吊装防变形吊具，解决了变形问题，该吊具设计有6个吊耳，保证波形板起吊过程中受力均匀，防止变形。

图2.2安装波形钢腹板

2.3安装内模：本项目波形钢腹板与梁顶混凝土的连接采用结合钢筋+单开孔钢板穿贯穿钢筋+焊钉连接，波形钢板顶部有钢翼缘板，造成内模无法和普通混凝土箱梁内模一样按横隔板分仓整体吊装。只能先安装内底模，再安装内顶模，而且由于内横隔板的影响，内模只能做成纵向1.5米长、横向分六块的小块。内顶模采用底部临时支撑、分块拼装、分段安内支架、整体吊杆加固的模式，由于本标内模尺寸小，拼缝多，所以安装完内模后需对内模拼缝进行二次添堵，防止漏浆。

图2.3波形钢腹板梁安装内模

2.4安装顶板钢筋：内模安装完成后，开始安装顶板钢筋，为了加快顶板钢筋安装进度，保证钢筋施工质量，本标对顶板钢筋进行了优化，减少现场焊缝。

图2.4顶板钢筋优化

2.5安装内模吊杆及横梁：本标内模采用悬吊式，所以顶板钢筋安装完成后需安装内模吊杆及横梁。

图2.5安装内模吊杆及横梁

2.6同步浇筑顶板底板混凝土：本标国内首次采用顶底板混凝土同步浇筑工艺，为方便混凝土下料和振捣，混凝土采用泵送，在内顶模和内底模每隔两米左右留一个直径25cm混凝土的下料口，先浇筑底板混凝土，泵管通过下料口直接伸入模板内腔布底板混凝土料，根据天气情况，温度高的话底板打上2～3个隔仓就从头开始浇筑横隔板和腹板混凝土，温度低的话为防止底板冒浆，底板全部浇筑完再从头开始浇筑横隔板和腹板混凝土；横隔板和腹板分层浇筑分层振捣，浇筑横隔板和腹板的同时，检查底板和齿块混凝土是否饱满，否则需及时补足混凝土，再振捣，横隔板和腹板浇筑完成后，继续浇筑顶板，同时将钢腹板和底板连接处的侧模盖板取开，对该处斜面进行二次收面。

图2.6钢腹板及底板混凝土连接斜面

混凝土浇筑完成后，进行混凝土养生，强度和龄期符合设计要求后进行预应力施工，移梁，打磨补涂面漆，至此一片50米波形钢腹板梁预制完成

3工艺优化

首片梁出坑后，总结出可优化的工序如下：

3.1：底板第一层钢筋可用移动式定位胎具定位板扎。正负弯矩齿块钢筋可用固定胎具加工成齿块钢筋骨架，模块化安装。保证钢筋安装质量的同时又可以加快施工进度。

图3.1钢筋安装优化

3.2：安装波形钢腹板时，波形钢腹板下缘外侧连接筋和底板第一层钢筋冲突，导致板安不下去。但是外侧连接筋是为了保证波形板运输、存放不变形，所以该连接筋在安板之前拆除、安完板后重新焊上。波形板上翼缘内侧连接筋和顶板钢筋冲突，波形板上部有翼缘板，所以上部内侧连接筋改为安完顶板钢筋后安装。

图3.2波形板连接钢筋优化

3.3：由于内模拆除后是零散的小块，内模安装可以先在边上组拼成内模节段，用钢管配顶托进行内模的节段安装，加快内模安装速度。内底模断面中间压板改为竹胶板，便于拆卸，便于放底板混凝土，便于底板混凝土振捣，侧面压板只在腹板有混凝土端和混凝土横隔板处压5块，防止冒浆，其他段落去掉不安装，便于侧面马蹄混凝土放饱满、振捣和收面。

图3.3内模安装优化

3.4内模设计优化思路：内顶模由吊杆上吊加固改为内支撑加固；横隔板采用后浇模式，加大内模安装和拆除的作业空间，从而可加大内模尺寸，减少内模块数，加快内模安拆进度；内模伸缩参考普通箱梁机械式或液压式；内模拆除配合滑道，减少人工操作，陕西宝平高速高家崖30m预制波形钢腹板组合梁内模就是横隔板后浇，内模采用内支撑加固配机械伸缩式配。

图3.5宝平高速高家崖大桥机械伸缩

滑移内模

3.5波形板设计构造优化方向： 优化波形钢腹板与顶部和底部混凝的连接方式，如波形板和底部混凝土连接由埋入式连接改为焊钉连接、型钢连接，如果是开孔钢板连接或开孔钢板+焊钉连接，伸入混凝土部分改为直钢板，见下图。

图3.6波形钢腹板与混凝土连接方式

优化波形钢腹板与混凝土的连接方式后，相应的顶底板钢筋也将可以优化，顶底板钢筋和波形钢腹板冲突将减少，从而顶底板可以在胎架上安装后整体吊装，提高工具式施工量，提高控制精度，保证钢筋安装质量的同时可以加快施工速度，参考陕西宝平高速高家崖大桥波形钢腹板和混凝土的连接方式使用的就是焊钉连接，其顶底板钢筋就是胎架施工整体吊装。

孟州黄河大桥项目50米大跨径波形钢腹板梁整孔预制顶底板同步浇筑工法自施工成功以来，创造了良好的社会和经济效益，为波形钢腹板梁的进一步推广增光添彩。经过我项目全体参建者的摸索和努力，以上优化项前三项已实施并取得良好的经济效益，保证施工安全和质量的同时加快了施工进度，通过参考陕西宝平高速高家崖大桥预制梁的施工工艺和普通混凝土箱梁施工工艺，第四个和第五个优化方向也是可行的。

参考文献

（1）《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》 DB41/XXXXX-2010

（2）《波形钢腹板组合梁桥技术标准》 CJJ/T272-2017

（3）《国道207孟州至偃师黄河大桥及连接线工程两阶段施工图设计》