南平闽江大桥主梁施工技术探究
2017-07-17
1工程概况:
1.1 福建省南平市闽江大桥工程主桥为主跨272米的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全长为607m的半漂浮双索面双塔斜拉桥-连续梁协作体系。大桥3#、4#主塔为改进H型钢筋混凝土结构，单箱单室截面，塔高126.7米，主梁采用箱梁与双边箱梁相结合的断面形式。斜拉索为扇形布置，采用Ф7高强平行钢丝成品索，拉索两端采用冷铸锚，索外包挤彩色PE防护套，两端设内置式减振器。
1.2 主梁总体施工方案
主梁标准节段采用前支点挂篮悬臂浇筑工艺，锚跨及协作跨采用支架现浇，0号节段采用墩旁扇形支架浇筑，合拢段施工采用吊模施工。
1.3 主梁设计及其特点
主梁采用箱梁与双边箱梁两种主梁断面相结合的方式。全桥共设84对拉索，76个标准节段，3个合龙段，4个现浇段。
2 0#号节段的施工
主梁0#段现浇支架采用扇形支架进行施工，支架主要由钢管立柱、钢管平联、剪刀撑、承重梁、分配梁及锚固预埋件等几部分组成。主梁0#段现浇支架钢管立柱直接坐落于承台上。施工支架与主塔下横梁两侧预埋件焊接牢固。
索套管安装应严格按钢套管的平面位置，标高及角度精确测量定位。其步骤为：在模板调好的基础上，放出索套管中心在底模上的十字线，安装索套管定位架，然后吊装索套管，将索套管进行精确定位，必要时加微调装置调整，达到要求后，将索套管固定在定位支架上。
砼灌注顺序为先底板，后肋板、横隔梁，最后后顶板。
混凝土强度达到设计强度后张拉预应力，预应力张拉先张拉精轧螺纹钢筋，然后张拉通长钢绞线，最后张拉横向预应力。
3 主梁标准节段施工
3.1 前支点挂篮的结构
挂篮主要由承载系统、提升锚固系统、止推系统、定位调整系统、行走系统、索力转换系统和模板系统组成。
承载系统主要包括主要包括2根主纵梁和前、中、后横梁和其它一些辅助梁系，形成挂篮的承载平面；提升锚固系统包括后锚点、C形挂钩、内锚点等，止推系统包括止推座和止推块，定位调整系统：挂篮的水平高度定位由液压千斤顶和锚杆完成，纵向微调由止推座上的螺杆和锁紧螺母完成，横向位置由安装在后横梁上且作用于已浇筑节段纵梁的限位轮保证。挂篮行走系统由挂钩、限位轮、反走轮和已成桥面敷设的轨道及牵引千斤顶构成。索力转换系统主要由连接杆、千斤顶、锚梁和锚环等组成，是前支点挂篮的主要特点，它将拉索连接到挂篮的纵梁前端，拉索在浇筑混凝土时承受挂篮和混凝土的荷载，使挂篮由后锚点挂篮的悬臂受力变成简支受力，显著改善了挂篮的受力状况，同时减少了挂篮在主梁上的垂直荷载。
闽江大桥模板系统共分3个区域5种类型的模板。模板肋采用8#槽钢，面板采用6mm钢板。箱梁区内模采用竹胶板制作，方便拆装。
3.2 挂篮法主梁施工施工技术要点
3.2.1 挂篮的下降和前移
上一节段施工完成以后，分别卸载内锚杆和外锚杆的预紧张拉力（先卸载外锚杆），拆除内锚杆组。150吨双作用千斤顶和分配扁担梁就位与外锚杆处，两边千斤顶活塞预顶50mm紧贴扁担梁锁紧张拉螺母，松开外锚杆的锁紧螺母，两油缸同步进油，使挂篮下降50mm，此时挂篮平面前倾约5°。联系梁处50t螺旋千斤顶顶起50mm，使挂篮平面处于水平状态。如此循环多次，至挂篮挂腿滑靴落在轨道面上，并安装反走轮。
挂篮前移使用100t液压穿心式千斤顶及9米长Φ32精轧螺纹钢。在已浇筑完成的梁段上敷设轨道梁，挂腿下落，利用50t螺旋千斤顶安装反走轮，拆除内锚杆、外锚杆、止推块及止推座上座，放下模板升降桁架，使其低于主梁底面，安装行走反力架，焊接牢固确保与轨道连接牢靠。
通过挂腿头部的φ60孔安装牵引用32mm精轧螺纹钢，安装穿心式千斤顶在反力架上，接通油泵。同步注油拉动精轧螺纹钢而牵引挂篮行走，每次最大行程150mm。调整精轧螺纹钢锚具，退回千斤顶活塞。如此循环往复使挂篮前移6米，进入下一个浇筑节段的施工位置。
3.2.2 挂篮提升就位
挂篮行至指定位置后便可进行提升。在已浇筑节段上安装止推块、内锚杆、外锚杆及止推座上部，并利用螺旋千斤顶拆除反走轮。调整螺旋千斤顶，使联系梁和主梁底间距减小50mm。在外锚杆处安装分配扁担梁和双作用千斤顶，接通油泵同步加压使挂篮挂腿滑靴脱离轨道，两边同时提升50mm，始终保持挂篮与梁底平行状态。如此循环往复，直至模板与梁底贴合锚杆张拉预紧值达到200Mpa（单根），并锚固锁紧。安装锚具及内锚杆并张拉。
3.2.3 斜拉索第一次张拉
首先安装拉索套管，准确定位并固定，然后安装斜拉索并与挂篮弧首处的牵索系统相连接，并通过第一次张拉控制挂篮标高到位。
3.2.4 节段梁体浇筑
挂篮悬浇节段梁体应边主跨、上下游对称、均衡浇筑，严格控制混凝土浇筑期间两侧不平衡荷载，以保证施工安全。混凝土灌注顺序：由前往后，先底板、肋板、横隔梁，后顶板。混凝土浇注过程中，实时监控挂篮标高，根据监控提出的要求，张拉调整斜拉索，控制挂篮标高，然后对称浇注剩余混凝土。
3.2.5 拉索体系转换和张拉
梁体混凝土强度和弹性模量达到设计要求后，张拉体内预应力束，张拉完毕后立即进行压浆。完成后立即开始进行拉索体系转换，即牵索系统的千斤顶张拉出一定行程，将斜拉索锚固端的冷铸锚锚环紧密的连接在梁体锚垫板上，千斤顶回油，拆除牵索系统的锚固螺栓，拆除牵索系统与斜拉索的连接，通过锚环将斜拉索索力转换至梁体结构上，从而实现体系转换。体系转换后，通过塔上千斤顶张拉斜拉索至监控给出的索力值，并进行锚固，完成节段主梁施工。
4 协作跨及锚固跨主梁施工
主梁锚跨段及协作段采用满堂支架进行施工，现浇支架采用钢管与大型工字钢作排架支承。施工支架搭设完成后，应进行等量预压，以消除非弹性变形和测算弹性变形值，作为立模标高的修正依据。
主梁模板包括底模、侧模、内模和端模模板，模板均采用竹胶板。底模标高铺设时应根据预压结果进行预设抛高，保证成桥后主梁线形。
梁体钢筋在加工棚内下料，待底模板安装完成后，运至现场在模内绑扎。同时按设计进行塑料波纹管预应力管道安装，先按管道坐标焊制管道“井字型”定位钢筋。为了保证预应力管道的通顺，适当增加定位筋。
锚固跨索套管安装应严格按钢套管的平面位置，标高及角度精确测量定位。其方法步骤为：在模板调好的基础上，放出索套管中心在底模上的十字线，安装索套管定位架，然后吊装索套管，将索套管进行精确定位，必要时加微调装置调整，达到要求后，将索套管固定在定位支架上。
混凝土灌注顺序为先底板，后肋板、横隔梁，最后后顶板。
主梁锚跨段混凝土浇筑时，应自节段南端向5#辅助墩方向浇筑，主梁协作段混凝土浇筑时，应自节段北端向1#辅助墩方向浇筑，以使支架变形在桥墩部分砼浇筑前完成，避免因支架下沉造成梁体开裂。
5 合拢段施工
南平闽江大桥主桥边跨合拢段包括锚固跨合拢、协作跨合拢和中跨合拢，合拢长度均为2米，横向断面采用主梁标准断面。混凝土根据设计要求采用微膨胀自补偿混凝土，混凝土掺加剂要求确保对混凝土强度及和易性等性能不得有损害。
5.1 合拢前的准备工作
5.1.1 标准节段施工完成以后，将已张拉的斜拉索索力、主梁标高、主塔位移重新测一次，确保合拢前结构状态达到设计要求。
5.1.2 撑架合拢前连续三天分不同时段，不同温度量测梁端间隙及梁端标高，每2小时量测一次，记录时间及气温，提交设计，由设计根据实测报告确定合拢温度。
5.1.3 按照设计提供的合拢撑架设计图纸，提前加工好合拢撑架备用。
5.1.4 提前完成单侧撑架的焊接工作，以节约合拢撑架正式焊接时的时间。
5.2 合拢撑架的布置
边跨合拢撑架采用8组外置式双拼工字钢，横桥向对称布置，桥面完成合拢以后拆除。
5.3 合拢段施工工艺
5.3.1 梁端配重
按照监控指令要求在梁端进行临时配重，配重水箱配重，均匀布置，以便于在混凝土浇注时等重量代换。
5.3.2 合拢撑架的施工
合拢撑架布置采用8根双拼工字钢制作，上下游对称布置。
严格按照图纸要求进行合拢撑架的安装，首先在施工标准节段及锚固跨时预埋件安装必须准确，并与梁体钢筋等牢固连接，确保混凝土浇注过程中位置准确。
在白天焊接完成合拢撑架的一端，为确保最后合拢锁定时能够在很短的时间内完成撑架锁定工作，安排8个电焊工同时进行施焊作业，在白天交错焊接完成其中一端的连接，上层撑架先焊接完成16号节段的焊接，下层撑架先完成锚固跨的焊接，然后在设计要求的合龙温度下迅速进行焊接，并在设计规定的时间内焊接完毕。
5.3.3 混凝土浇注
混凝土的浇注时间按照设计及监控等有关单位的指示进行浇注，混凝土浇注过程中按照浇注数量卸载配重材料。
6 体系转换
6.1 体系转换步骤
6.1.1 主跨合拢段施工完成，按照给定顺序张拉完成中跨通长束的预应力。
6.1.2 安装完成粘滞式阻尼器。
6.1.3 首先拆除3#主塔临时固结，对主梁的纵向位移进行实时观测，待主梁位移稳定后，再拆除4#主塔临时固结，并对主梁的位移进行实时观测，体系转换完成。
6.2 临时固结拆除
临时固结包跨扭转约束和纵向约束。扭转约束采用的是硫磺砂浆临时支座与竖向精轧螺纹钢锚固。21#斜拉索调整完成以后，使用60t张拉千斤顶超张拉竖向精轧螺纹钢，使锚固螺母放松，人工拆除锚固螺母，完成精轧螺纹钢的拆除。精轧螺纹钢筋放松时4台千斤顶4个塔柱同时进行对称施工，按照施工设计给定的顺序分级交叉进行，螺母放松过程中，施工作业人员尽量远离千斤顶，以避免因为拉力过大损坏精轧螺纹钢筋给施工作业人员造成不必要的损伤。扭转约束精轧螺纹钢在当天温度最高的时间解除。
硫磺支座的拆除采用喷灯或气割进行溶化，剩余混凝土支座采用人工凿除。纵向约束采用硫磺砂浆，在扭转约束拆除完成以后直接溶化。
经验总结
通过福建南平闽江大桥主梁施工，积累了一些斜拉桥前支点挂篮施工主梁的施工经验，给以后的施工提供借鉴。
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范（ＪＴＪ０４１－２０００）[J].
[2]范立础.斜拉桥建造技术[M].人民交通出版社.
[3]周孟波.斜拉桥手册[M].人民交通出版社，2004.3.
