连续梁施工技术

山西晋济高速公路南河特大桥全长852 m,双向四车道, 整幅设计。全桥采用(40+120+3×180+100=800 m)一联六跨预应力混凝土连续刚构+连续梁的结构形式。
　　主梁上部结构采用斜腹板的预应力混凝土箱梁,箱梁为单箱单室断面,采用纵向、横向和竖向预应力混凝土结构。箱梁顶面横坡与路线横坡一致,为双向2 %横坡;箱梁底面水平。
　　箱梁顶板宽24.5 m,悬臂长6.0 m。底板宽从0#梁段处8.656 m变化至合龙段处11.408 m。箱梁中心高度从0#块处箱梁12.50 m变化至合龙段处4.50 m。0#梁段底板厚2.2 m;合龙段底板厚0.32 m。
　　最大梁段混凝土自重390 t。
　　2施工方案确定
　　按照设计要求及以往的施工经验,大多数采用挂篮施工的桥梁,一般都是左右幅分离,箱梁顶板宽在10 m～18 m之间,且梁段自重不超过200 t。现在的问题是:①梁段自重大,390 t;②顶板宽,24.5 m;③箱梁是斜腹板;④高空作业,最低处距地面60 m。怎样解决这些问题是摆在技术人员面前的一个难题。经与设计单位协商、公司业务领导分析论证,最后决定采用联体挂篮施工。做到了既能满足施工要求、安全要求,又能最大限度的利用原有材料。做到了技术措施、安全措施、经济成本的统一,起到了很好的效果。
　　3联体挂篮的设计
　　联体挂篮的设计是利用常规挂篮的菱形架,由单片组合成双片菱形架,作为一组受力体系的构件组合。即将双片菱形架组合在一起,形成双肢挂篮的一个受力点。利用两个双肢作为主承重结构。分别锚固于梁体上作受力结构,设计承重400 t,有效地解决了大跨度,大吨位梁段的施工。
　　联体挂篮前上横梁、底横梁,分别采用型钢组焊件增设桁架结构,解决整幅箱梁宽顶板的受力特点。提高了横梁的承载能力,有效地提高了抗弯性能。
　　主构件构造:双肢是利用0.8 m长六组2[30bA3组焊件将常规两片菱形桁架拴接。利用扁担梁将其锚固于箱梁上。前上横梁接长后,在一侧安装2[20bA3组焊件,形成桁架结构。前上横梁通过分配梁架设在双肢菱形架上,形成双肢挂篮的主构架。分配梁与菱形架和前上横梁拴接,起分配受力均衡的作用。另配置菱形挂篮的走形系统、提吊系统、模板系统,组成双肢联体挂篮,见图1。
　　图1联体挂篮图示
　　4联体挂篮施工
　　山西晋济高速公路南河特大桥,主跨结构的施工就是采用双肢联体挂篮。施工的最大梁段高12.5 m,顶板宽24.5 m,底板宽8.686 m。
　　采用挂篮施工流程如下:首先进行第一个梁段挂篮模板的安装,然后进行钢筋绑扎,浇注混凝土养护,进行预应力的张拉及压浆,移动挂篮进行下一梁段的循环施工。
　　现介绍主要的施工工艺及要点。
　　4.1联体挂篮前上横梁试压
　　联体挂篮在上0#段拼装前,在工地应进行试拼,并进行试压,消除非弹性变形并测出弹性变形值。根据弹性变形值提供立模标高值。
　　联体挂篮预压方法:将两片桁架的主构架面对面拼装,受力部位穿四根精轧螺纹钢锚固,中间安装9台液压千斤顶,利用油泵加压,通过油表读数反映加载数值。同时,在桁架的主构架的两端、中间、二分之一、四分之一及装千斤顶的位置,利用钢尺量测两端的距离。记录数据:在加载前、加载的50 %、100 %及卸载后分别记录两端的距离,来计算挂篮的弹性变形、非弹性变形值,为以后挂篮施工提供依据。
　　预压荷载:400 t,预压次数6次,预压结果:平均弹性变形每10 t变形3 mm。
　　在施工过程中,根据具体梁段的重量调整弹性变形值,最大值拟采用12 mm。
　　图2联体挂篮前上横梁预压图
　　4.2联体挂篮拼装
　　整个上部结构的施工,与地面距离最低处60 m,最高处110 m,属于高墩施工。所有的杆件考虑吊装的能力和距离。所以在制作加工时大都采用拴接。不能超过塔吊的起重能力和起吊范围。
　　拼装程序:首先在0#梁段顶面铺设钢枕,轨道并找平安装前后支座吊装单片菱形桁架临时锚固组合成双肢菱形架安装横向联结,门架更换锚固系统与梁体固结安装分配梁,前上横梁安装吊点安装底横梁及底模架,底模板安装外侧模。
　　(1)0#梁段顶面铺设钢枕,轨道并找平。施工1#梁段时,首先在0#梁段上进行测放中心线,并根据中心线定出双肢双肢菱形架的位置。然后,铺设钢枕,安装轨道。主要利用箱梁的预埋件将轨道固结在梁体上。在0#梁段顶面利用竖向预应力筋锚固走形轨道。在每侧的箱梁腹板顶面铺2排钢枕、木枕,安装长3.0 m轨道各4根,抄平轨顶面,量测轨道中心距,确认无误后,用加工好的螺帽把轨道锁定。
　　(2)安装前后支座。
　　(3)临时固定。在轨道两端按照设计位置安装完前后支座后,利用塔吊吊装菱形桁架。由于受起重能力限制,箱梁每一端菱形桁架分4片安装,先吊装一片就位临时利用倒链固定后,再吊装另一片,随后安装两片之间的横向联结件。完成一组后,再安装另一组。当箱梁一端的两组四片菱形架定位后。用32精轧螺纹钢筋将菱形架及轨道锚固于0#梁段上。
　　(4)安装菱形架之间的横向联结,横联以及门架。
　　(5)更换锚固系统与梁体固结。利用扁担梁将菱形架全部固结于梁体后,拆除倒链等临时固结。
　　(6)安装前上横梁。由于前上横梁长,且有桁架结构。为此,安装时,先吊装2I40型钢组焊件,置于菱形架顶面,带联结板一侧向上放置,然后,进行桁架结构的拼装。完成后,利用千斤顶移动至菱形架前支点附近后。利用塔吊及倒链将其倒置。最后,利用塔吊和千斤顶配合就位,拴接固定。
　　(7)安装吊点。在前上横梁安装前吊带、侧模吊带。在0#梁段箱梁底板上安装后吊带。前后吊带是吊装、固定底模系统的,是主要的受力部位,施工时必须严格要求,规范操作。吊带采用40 mm16 Mn钢板制作而成,吊带间利用销轴连接。
　　(8)利用塔吊安装前后底模横梁,然后吊装底模架、铺装底模板。
　　(9)安装内外侧模及走形梁,先用走形梁托紧外模框架,用四只10 t倒链向上吊装,两只倒链挂在前横梁上,两只通过梁体预留孔固定,同时上升就位,并用安装好的前后吊带锚固。
　　(10)调整立模标高。根据挂篮试压测出的弹性变形及非弹性变形值,再加上线形控制提供的立模标高定出1#梁段的立模标高。
　　挂篮安装完成后,开始进行钢筋绑扎。
　　5钢筋工程制作及安装
　　5.1钢筋制作
　　(1)钢筋应具有质量证明书和试验报告单,并抽取试样作力学性能试验,钢筋表面洁净,将表面油渍、漆皮鳞锈等清除干净。
　　(2)钢筋平直,无局部弯折。采用冷拉调直钢筋时,I级钢筋的冷拉率不大于2 %。
　　(3)用I级钢筋制作的箍筋,其末端做弯钩,弯钩的直径等于受力主筋的直径且不小于箍筋直径的2.5倍。弯钩平直部分长度,不小于箍筋直径5倍。
　　(4)钢筋调直、下料、弯制均在加工场施工,焊接、绑扎及安装在现场进行。
　　(5)主筋纵向连接采用电弧焊时,端部应预先折向一侧,使两接合钢筋轴线一致,减少偏心。
　　(6)钢筋接头设置在内力较小处,并错开布置。钢筋接头不超过受力的50 %,搭接长度必须规范要求。
　　(7)用焊接的方法拼装骨架时,严格控制骨架的位置。骨架的施焊顺序,已有骨架的中间向两边,对称的向两端进行,先焊下部再焊上部。
　　5.2钢筋安装
　　预制好的钢筋利用塔吊吊装。钢筋骨架绑扎适量的垫块,以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度,垫块采用塑料块。
　　6混凝土浇筑及养护
　　6.1混凝土浇筑
　　6.1.1浇筑方法
　　混凝土拌合物由泵管输送到箱梁顶板位置,腹板和顶板可通过泵管的接长直接输送到浇筑部位,对于底板可在箱梁顶板底模上预留混凝土浇筑孔洞。
　　预留浇筑孔洞位置及尺寸:浇筑孔洞的数量和尺寸以能满足布料点的浇筑半径和安全顺利输送为原则,孔洞设置在顶板的箱梁纵向轴线上,孔洞布置时需同时考虑与构造钢筋和横向预应力筋位置上的冲突,对横向预应力筋应避开,对冲突的构造筋进行位置调整,底板混凝土浇筑完成后应对所开的孔洞及时修复,将该位置顶板底模还原,并按要求绑扎好构造钢筋,不得影响顶板混凝土的浇筑和结构质量。
　　浇筑箱梁腹板时须防止混凝土从倒角处溢出,可在芯模底部靠近倒角处加一块平面模板,压住混凝土。控制腹板混凝土浇筑上升速度,当速度过快时,会造成倒角处未凝固混凝土抵挡不住腹板混凝土的压力从而翻浆。
　　6.1.2浇筑顺序
　　一般采用分层、分区浇筑时,间隔时间不得超过混凝土的初凝时间。混凝土浇筑时先浇筑箱梁底板,再浇筑腹板及横隔墙,最后进行顶板混凝土浇筑。分层浇筑厚度宜控制在30 cm～50 cm以内。
　　在浇筑过程中,T构两端受力属悬臂模式,所以,浇筑时应悬臂两端对称浇筑,每一段的中心两侧也应对称浇筑。
　　混凝土高速倾入所致的冲击不仅会造成梁体的震动影响到挂篮的安全,而且还会破坏钢筋网和预应力管道的尺寸及定位准确性,由此可能导致预应力筋张拉时的线型误差而影响双控目标的实现。因而对底板的浇筑需利用接长软管、串筒或溜槽等措施来减少冲击震动的影响。从高处向模板内直接倾倒混凝土时,其自由倾落高度不宜高于2 m。
　　6.2施工缝处理
　　对于0、1号段水平施工缝及各梁段间的竖向施工缝,混凝土终凝后,对施工缝处混凝土进行人工凿毛,确保80%的粗骨料露出表面,满足要求后用高压水冲洗干净,在下段混凝土浇筑前,施工缝混凝土表面洒水湿润。横隔板、加劲板及锚固块混凝土与箱梁混凝土同时浇筑。箱梁表面的混凝土应压实抹平,进行两次“收面”,并在其初凝前作拉毛处理,以便与上层调平层良好连接,并防止表面裂纹的产生。
　　6.3混凝土的振捣
　　(1)振捣工艺:采用高频插入式振捣器振捣,各插点的间距应均匀,一般不超过振动棒有效作用半径的1.5倍,一般控制在30 cm。在最边缘点距模板不应大于有效作用半径的1/2,一般控制10 cm。
　　振捣时要使振动棒自然地垂直沉入混凝土中,为使上下层混凝土结合成整体,振动棒应插入下层混凝土5 cm～10 cm左右,不可漏振、欠振或过振,每一处振动完毕后应慢慢提出振动棒,急提振动棒将使气体不能排出形成蜂窝麻面。振捣器不得平拖,以避免出现混凝土离析。
　　振捣时间一般控制在20 s～30 s,对每一处振捣部位,必须振捣到该部位密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆。
　　(2)振捣注意事项:①应避免振动棒碰撞模板和钢筋,严禁碰撞预应力管道,严禁用振动棒振动钢筋“赶料”和“拖料”。②浇筑底板与腹板交接位置时应特别注意将该位置振捣密实,确保腹板混凝土浇筑振捣时不出现内翻现象。若出现底板泛浆时,可先延长底板浇筑长度,待该位置能承受浇筑腹板混凝土
　　和施工产生的压力后才进行腹板混凝土的浇筑。腹板由于预应力管道密集,钢筋较多,且光线较暗,有时振捣棒难以插入,振捣时必须防止漏振。在钢筋绑扎和布设管道时应考虑留出振捣间隙,或者振捣时采用直径小一号的振捣器振捣。对于腹板较高梁段,为确保混凝土振捣质量,可在内模板开窗振捣,待浇筑到时再封闭窗口。③严格控制时间,不得过振形成色差,不得漏振,形成蜂窝麻面。
　　6.4混凝土的养护
　　混凝土浇筑完成后,应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护,防止水分蒸发和阳光直射。覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面。一般气候条件下,混凝土可采用覆盖一层土工布+洒水养护。为防止污染混凝土面,养护用水采用地下水。为防止因风力较大,混凝土表面水分流失太快,产生干裂,必须由专人及时、不间断洒水,保持混凝土表面一直处于湿润状态,养护时间不得少于10。
　　7预应力施工
　　7.1预应力钢绞线的制作
　　钢绞线下料,应按设计孔道长度加张拉设备长度加余留锚外不少于100 mm的总长度下料。切割时,应在每端离切口30 mm～50 mm处用铁丝绑扎,平放用砂轮切割。钢绞线编束,钢绞线编束时须按各束理顺,每隔1 m～1.5 m用铁丝捆扎,铁丝扣应向里,绑好的钢绞线束,应编号挂牌存放。
　　7.2预应力筋张拉
　　预应力张拉设备采用650 t穿心式千斤顶张拉。两端对称,同时张拉。
　　所有用于张拉预应力筋的千斤顶应专为所采用的预应力系统所设计,并经国家认定的技术监督部门认证的产品。千斤顶的精度应在使用前校验。千斤顶一般使用超过6个月或200次,以及在使用过程中出现不正常现象时,应重新校验。测力环或测力计应至少每2个月进行重新校验,并报监理工程师认可。当工地测出的预应力钢筋延伸量有超过允许的差异时,应暂停张拉并查明原因,必要时对千斤顶进行再校验。
　　预应力筋张拉程序为:0→初应力(作伸长量标记)→包括预应力损失的张拉控制力σcon(持荷2 min)→锚固。
　　张拉到σcon后,关闭主油缸油路,测量钢绞线伸长值,若持荷3 min后油压稍有下降,须补油到设计吨位的油压值,千斤顶回油,夹片自动锁定,该束张拉结束,作好记录。
　　预应力钢绞线束采用张拉力与伸长量双控,并以张拉力控制为主,以伸长值校核。实际张拉伸长值与理论伸长值之差应控制在6 %范围内。每端钢丝回缩量应控制在6 mm以内。