公路箱梁体系转换施工控制探讨—以郑州黄河公铁两用桥为例

郑州市公路管理局 周崇辉

公路箱梁体系转换施工控制探讨—以郑州黄河公铁两用桥为例

郑州市公路管理局 周崇辉

一、工程概况

郑州黄河公铁两用桥是京广铁路客运专线与河南中原黄河公路大桥跨越黄河的公用桥梁，距下游京珠高速公路黄河大桥约6km。它北起河南省新乡市境内原阳县原武镇阎庄，接现国道G107线，向南经原阳县原武镇，跨越黄河，与新建的G107辅道（郑州北四环）相接。铁路桥梁总长为14 905.7m，公路桥梁总长11 645.6m，公路南北接线总长12 631.8m。本文，笔者以郑州黄河公铁两用桥为例，结合该工程箱梁施工的具体步骤，对公路箱梁体系转换施工控制进行简要分析，以期对同行有所参考。

二、箱梁体系简介

引桥部分桥型结构为11×40.7m先简支后连续的预应力混凝土预制箱梁，62#～73#墩上部结构分两联，分别为5×40.7m和6× 40.7m先简支后连续的预应力混凝土箱梁体系。单幅桥面宽15.5m，每孔布置5片预制箱梁，箱梁横向间距3.0m。桥面横坡为2%，采用结构找坡，利用盖梁及支承垫石来调整。预制箱梁高220cm，跨中腹板厚22cm，支点处腹板加厚至32cm。预制箱梁边梁顶板宽300cm，中梁顶板宽250cm；顶板悬臂根部厚28cm，悬臂端部厚19cm；每片预制箱梁之间纵向留50cm现浇湿接缝。每片预制梁跨中设有3道中横梁，横梁厚度25cm，横梁之间采用现浇湿接头连接，预制箱梁中间墩墩顶现浇横梁厚45cm，端横梁厚30cm。

单片梁重量：边跨边梁1 850kN，边跨中梁1 750kN，中跨边梁1 830kN，中跨中梁1 720kN。公路箱梁除GS69#～GS73#孔采用2台100t龙门吊架设外，其余各孔均采用架桥机架设。

三、箱梁先简支后连续体系转换施工技术介绍

随着梁桥施工技术的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的桥型——先简支后连续梁桥应运而生。

1.简支梁桥施工技术。

（1）简支梁桥特点。简支梁桥属于单孔静定结构，其特点是结构简单，施工方便，结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或陆上进行工业化施工，可以进行大规模预制生产。

（2）简支梁桥不足之处。从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的绕曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或连续桥面，伸缩缝造价较高，易破损，且难以避免行车的不舒适性，桥面连续也容易出现破损。另外，简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，耗用材料较多。

2.连续梁桥施工技术。

（1）连续梁桥特点。与简支梁相比而言，连续梁桥结构较复杂，无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，材料用量少，结构自重小。

（2）连续梁桥不足之处。从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁跨径较大，构件长而重，不利于预制和安装施工，往往要在造价昂贵的支架上现浇或用挂篮悬臂现浇的施工方法，工程耗时长。

3.先简支后连续桥施工技术。先简支后连续桥综合了上述两种桥的优点，克服了它们的缺点。其施工特点是按先简支梁规模化施工后，再用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果，不但降低了劳动强度，缩短了工期，加快了建桥速度，而且保证了梁体质量。

四、箱梁预制和架设施工简介

1.箱梁预制。郑州黄河公铁两用桥公路分建段箱梁施工采用组合钢模板在台位上预制，这种预制的特点是制造较方便，成本低，便于拆模。其预制施工工序如下。

（1）调整底模，清理模板，涂脱模剂，绑扎底腹板钢筋及安装预应力管道。

（2）内模分节段吊装，并调整固定。

（3）绑扎顶板钢筋和安装顶板预应力管道，并固定。

（4）安装锚垫板及端模。

（5）检查、浇筑箱梁混凝土。

（6）养生、拆模，穿预应力束并张拉。

（7）门吊吊装箱梁至存梁台座。

（8）箱梁压浆、封锚（封端）。

2.箱梁架设安装。40.7m箱梁架设采用2台100t龙门吊机结合架桥机的方法安装。箱梁架设施工工序如下。

（1）工艺图。如图1所示。

（2）架梁前准备工作。对待架箱梁的尺寸再次复检，将梁底面清理干净，并在梁端底部画出梁体中心线。

（3）架桥机安装就位，铺设轨道。

（4）架桥机空载前移就位。

（5）喂梁。根据吊装顺序，用两台100t门吊把待架箱梁吊放在运梁台车上方，再由运梁台车将待架箱梁运至架桥机后跨内，用天车将梁提升做好携梁前移准备。

（6）安装临时支座、永久支座。

（7）中梁架设。用运梁台车将待架中梁喂给架桥机，前、后小车将箱梁纵移到前跨位置，横移到架梁位置后下落，等梁体加稳后用临时支撑固定中梁。

（8）边梁架设。整机携梁横移到边梁架设位置，使梁稳定下落，就好位后焊接横隔板与翼缘板的接缝钢筋与中梁连接固定。

（9）架桥机过孔，进行下一孔箱梁架设。

五、箱梁简支变连续体系转换的关键技术要点分析

郑州黄河公铁两用桥公路分建段NO.5合同段40.7m箱梁简支变连续施工的关键点为箱梁架设精确定位控制、湿接缝浇筑控制、合拢束的张拉与孔道压浆、临时支座的拆除施工。

1.箱梁架设精确定位控制。

（1）先由测量组用全站仪放出支承垫石中心线，根据支承垫石中心线位置确定临时支座位置，根据现场实际情况，确定临时支座中心距垫石中心85㎝。位置确定后在盖梁顶弹出墨线，根据墨线在盖梁上设置好临时支座。

（2）临时支座采用砂筒+砼垫块。砂筒用砂采用标准沙，使用前进行试压，其抗压强度不小于50MPa，根据承载设置临时支座高度值。

（3）在支承垫石上弹出梁端线，在梁端标出纵横中线。

（4）根据球型支座地脚螺栓尺寸，修正预留孔位置及深度。

（5）根据规范要求，支座轴线允许偏差5mm，支承垫石和临时支座高程允许偏差5mm，强度符合设计要求方可安装永久支座。

（6）安装球型支座，测量支座标高、四角高差并调整到设计位置；把支座地脚螺栓用砂浆固定在垫石上，砂浆标号不低于40MPa。支座安装质量控制标准如表1所示。

表 1 支座安装质量控制标准

（7）箱梁安装质量控制标准如表2所示。

表 2 箱梁安装质量控制标准

2.湿接缝浇筑控制。箱梁湿接缝是整个箱梁先简支后连续施工中的重要组成部分，施工质量控制重点为钢筋搭接、波纹管搭接和模板安装。由于接缝位置空间小、钢筋密，在进行施工时，要仔细按照设计及规范要求进行钢筋制作及焊接；衔接波纹管作预处理，确保管道通畅；模板安装严格检查尺寸及密封情况，确保混凝土浇筑质量。

3.合拢束的张拉与孔道压浆。当湿接缝混凝土强度达到设计的85%后，张拉合拢束预应力。张拉施工按照先边墩后中墩、先底板后顶板合拢束的原则进行对称张拉。

因预应力钢绞线是预应力的生命线，为保证钢绞线不锈蚀，关键是压浆质量，故本桥采用了真空辅助压浆技术，有效地确保了管道内浆体的饱满及密实。

4.临时支座的拆除施工。40.7m箱梁重达185t，其临时支座设计的好坏对预应力张拉后临时支座的拆除影响较大。为确保临时支座拆除方便，临时支座采用砂顶，内装标准砂，避免因使用普通砂挤压后结块，而导致拆卸困难。临时砂顶拆除施工时，是通过设在砂顶底部的掏砂孔掏出部分砂，此时砂顶回缩一定行程与箱梁脱开，然后移出砂顶。

先简支后连续预应力混凝土箱梁施工方法一般适用于20～50m跨度的江河、道路桥梁和高架桥（斜交或正交）的梁部施工。近期随着大型吊船及大型架桥机的出现，也适用于海上大跨度的先简支后连续预应力混凝土箱梁施工，如东海大桥、杭州湾跨海大桥等。采用先简支后连续箱梁，可节省大量的临时支座，优化了受力结构，降低了高跨比，节省临时用地，同时也降低了造价，加快了施工进度，具有较好的经济效益和社会效益。