混凝土斜拉桥中跨合龙技术分析
2018-05-07
１工程概况
某市政大桥总长为１２１２ｍ，桥宽４０.２５ｍ，双向八车道。其中主桥斜拉桥全长为５１０ｍ，桥跨布置为１２０ｍ＋２７０ｍ＋１２０ｍ，主塔为高１１３ｍ的Ｈ形钢筋混凝土结构，主桥为双塔双索面预应力混凝土边主梁结构斜拉桥。
斜拉桥主梁共设置两个边跨合龙段和一个中跨合龙段，边跨合龙段在钢管贝雷支架上浇筑。中跨合龙段采用吊架系统施工，合龙段顺桥向长４.６ｍ，全截面顶宽４０.２５ｍ，高３.１ｍ，翼缘板悬臂长度２.８７５ｍ，混凝土强度等级为Ｃ６０，设计工程量为１６９.２ｍ３，普通钢筋２３.２ｔ，横向钢绞线３.８１ｔ，纵向钢绞线８９.１ｔ，断面结构为边主梁型。主梁合龙段横断面如图1所示。
图1主梁合龙段横断面
２中跨合龙施工技术
根据工程施工进展情况，若南北主梁同时进行Ｍ１７号节段施工会产生冲突，因此不能同时施工。１０号主墩（即南主梁）Ｍ１７号节段先于１１号主墩Ｍ１７号节段施工，施工完毕后将其挂篮后退３.６ｍ，预留出空间再施工１１号主墩Ｍ１７号节段。在１１号主墩Ｍ１７号节段混凝土强度达到设计强度后，拆除模板、张拉预应力与斜拉索，将１１号主墩挂篮后退３.６ｍ，施工合龙段吊架和模板。然后进行两端悬臂端（合龙段口）配重压载和合龙段劲性骨架锁定，在合龙段劲性骨架锁定前，调整１０号、１１号主墩中跨挂篮位置，使两主墩挂篮位于Ｍ１７号梁段上相同位置，确保挂篮荷载相对于合龙段中线对称。最后进行合龙段钢筋、混凝土施工。中跨合龙段施工工艺流程如图2所示。
图2中跨合龙段施工工艺流程
１挂篮悬浇Ｍ１７号段
根据工程施工进展情况，１０号主墩Ｍ１７号节段先于１１号主墩Ｍ１７号节段完成施工。１０号主墩Ｍ１７号节段施工完成后将挂篮后退３.６ｍ，预留出空间再进行１１号主墩Ｍ１７号节段施工。大桥主梁Ｓ２～Ｓ１０号、Ｍ２～Ｍ１７号节段采用悬臂法前支点挂篮施工，本挂篮由承载平台、牵索系统、行走系统、定位系统、锚固系统、模板系统、操作平台及预埋件系统等组成。牵引前移的过程中，遵循对称、同步、均衡的原则，确保挂篮整体安全平移，并不断监测，及时纠正挂篮的偏位。采用本套挂篮悬浇的施工工艺，加快了物资设备周转速度，节省了材料及人力，加快了工程进度，顺利完成了大桥的主梁Ｓ２～Ｓ１０号、Ｍ２～Ｍ１７号节段施工任务。
２.２预留孔、预埋件的埋设
施工主梁Ｍ１７号节段时需要为吊架系统埋设预留孔，在南北主梁Ｍ１７号节段悬臂端，采用内径６０ｍｍ的波纹管进行预留，预留孔的位置已考虑纵向预应力的位置。吊架预留孔顺桥向距主梁Ｍ１７号节段端头１００ｃｍ。横桥向间距在翼缘板处为１４３.５ｃｍ和１４４.９ｃｍ；在边主梁处为４３.３ｃｍ；在横隔梁处为１５０ｃｍ，如图3所示。
图3主梁中跨合龙段吊架预留孔平面
２.３合龙段配重
中跨合龙段的混凝土荷载由吊架承载，吊架固定在合龙段两端的Ｍ１７号节段边型主梁上。在劲性骨架锁定前须在合龙段两端的悬臂段施加配重。以便在合龙段混凝土施工期间进行荷载的等效置换。配重分两部分，第一部分为固定配重，是调整成桥受力状态的配重，在合龙后一次性卸除，根据监控单位现场数据确定每个悬臂端配重约６０ｔ；第二部分为等效置换，用于合龙段混凝土施工期间进行荷载的等效置换，在浇筑混凝土期间同步卸除，根据监控单位现场数据确定每个悬臂端配重约２００ｔ。固定配重采用现有人行道混凝土预制盖板压载。等效置换的配重采用水袋配重，在水袋进水口、出水口安装水表进行重量精确计量。水袋型号根据工程概况定制容量为１００ｍ３的橡胶水袋。
根据主梁高度及施工条件，选用额定扬程４５ｍ的ＱＹ型抽水泵４台。各类型配重必须在指定区域堆载，严格执行监控指令，保证堆载荷载准确。水袋在注水和放水前要在进、出水口处安装水表，并安排专人负责配重荷载计量。
４合龙段劲性骨架施工
合龙段劲性骨架在上、下游边主梁内各为５根ＨＮ６００×２００的型钢，桥面为１４组双拼２５号型钢。在进行南北主梁Ｍ１７号节段施工时预埋劲性骨架预埋件，预埋件需要测量精确定位，以确保锁定时劲性骨架能与预埋件紧密黏接。合龙段劲性骨架锁定前必须进行以下工作，锁定前对整个主梁、主塔的线形应力和索力通测，对合龙口标高和轴线进行２４ｈ连续观测，根据测量数据进行合龙前索力调整。选择温度在２０℃左右且温差变化较小的时段（夜间）进行合龙段劲性骨架锁定。整个合龙段劲性骨架锁定采用角焊接，焊角高度为１０ｍｍ。
２.５解除临时固结
在合龙段劲性骨架锁定后，进行第一次解除。第一次解除的临时固结是１１号墩竖直向及水平向约束，先拆除精轧螺纹钢筋，再拆除０号块横梁两侧的钢挡块。使整个主梁体系能水平向移动，避免产生过大的轴向温度应力。第二次解除的临时固结是在中跨合龙后，横、纵向预应力张拉、压浆完成后进行，先拆除精轧螺纹钢筋，再拆除下横梁上的钢挡块及竖向钢支座，彻底解除南北主梁的临时固结。
６吊架系统施工
合龙段施工时不考虑利用挂篮作承载平台，只利用其前行走道板作为操作平台。在已浇筑的南、北主梁Ｍ１７号节段上，横桥向布置一排吊杆，吊杆距Ｍ１７号节段分段线１００ｃｍ，采用直径３２ｍｍ的精轧螺纹钢筋，吊住吊架主承重梁。顺桥向设置的主承重梁采用双拼ＨＮ３５０×１７５型钢，共３２排，横桥向设置的次承重梁采用１２.６工字钢，共１２排。合龙段吊架系统如图4所示。
图4合龙段吊架系统
７模板系统施工
吊架系统安装完成后，边主梁范围内在主承重梁ＨＮ３５０×１７５型钢上直接铺设δ＝１５ｍｍ竹胶板作底模。横隔梁底板范围内次承重梁１２.６工字钢间距为１９０ｍｍ，在次承重梁上直接铺设δ＝１５ｍｍ竹胶板作底模。边主梁和横隔梁侧模采用１２ｃｍ×１０ｃｍ方木作为背肋的δ＝１５ｍｍ竹胶板。
８钢筋加工及安装
钢筋加工严格按图施工，中跨合龙段钢筋在加工厂集中加工成型后，运至现场进行安装。绑扎过程中及时安装保护层垫块，保证混凝土保护层厚度满足设计要求。普通钢筋与预应力筋发生干扰时，要适当调整普通钢筋的位置，确保预应力筋的位置准确。
９预应力及管道施工
主梁纵向预应力有４２束钢绞线通过合龙段（不包括备用束），横桥向有４束钢绞线。中跨纵向预应力筋钢绞线数量多，且中跨合龙段不具备安装内衬管钢绞线后穿法施工条件。为保证预应力施工顺利完成，采用先进行纵向钢绞线穿束，完成钢绞线穿束后方可进行下道工序。中跨纵向钢绞线长度为２１～２１６ｍ。钢绞线长度在５０ｍ以内的Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５、Ｎ６束采用人工穿束，钢绞线长度在５０ｍ以上的采用人工配合卷扬机穿束。
２.１０合龙段混凝土施工
中跨混凝土采用北岸９０型搅拌站及配料系统供应，拖泵把混凝土输送至布料机，布料机直接泵送混凝土入模。浇筑混凝土要分层对称进行，混凝土浇筑时要同步进行水袋卸载。混凝土浇筑阶梯形推进，先边主梁后横隔板、再浇顶板，通过安装在出水阀上的水表计量卸载水量。合龙段混凝土浇筑安排在温度较低的夜间进行，使合龙段在受温差较小的情况下合龙。
１１成桥调索施工
在施工过程中，通过跟踪分析，逐步对标高、索力、内力、轴线、劲性骨架焊接质量进行控制，保证斜拉桥主梁的顺利合龙。目前，该大桥中跨于2010年9月8日顺利完成合龙段混凝土浇筑。2010年10月3日随着主桥临时固结全部解除而完成了斜拉桥合龙段施工的全部关键任务，根据合龙现场监控单位采集的数据成果，对全桥斜拉索的索力进行检测调整。主梁中跨合龙后，合龙段及斜拉桥线形平顺、美观。
３结 语
随着结构技术分析的发展、新材料新技术的应用，混凝土斜拉桥的设计、施工水平有了很大的提高，混凝土斜拉桥必将在桥梁家族中占有不可替代的地位。实践证明，大桥中跨合龙段配重的固定配重充分利用现有人行道混凝土预制盖板和等效置换配重采用水袋配重的施工技术可行。在钢材价格高和运输成本不断上涨的今天，利用现有材料预制盖板和水袋组合荷载配重的施工方法与采用传统的钢水箱相比，不仅有利于节约施工成本，而且合龙段施工过程中等效置换荷载精度高、线形容易控制，为今后双塔双索面斜拉桥中跨合龙段施工提供参考和借鉴。
参考文献：
［１］ＪＴＧ／ＴＤ６５－１－２００７公路斜拉桥设计细则［Ｓ］.
［２］李国豪.桥梁工程［Ｍ］.北京：中国建筑工业出版社，２００７.
［３］林元培.斜拉桥［Ｍ］.北京：人民交通出版社，２００４.
［４］ＣＪＪ ２－２００８城市桥梁工程施工与质量验收规范［Ｓ］.
