新沟河大桥主桥预应力V构梁施工技术

张正伟，袁俊英，吉　雷

新沟河大桥主桥预应力V构梁施工技术

张正伟，袁俊英，吉雷

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 212016）

江阴新沟河大桥主桥V构梁是综合V形桥墩和预应力梁的优点，在V形墩的基础上延伸出的一种预应力空箱结构大型V墩。文章介绍了江阴新沟河大桥主桥V构梁施工工艺，重点阐述了此类型V构梁施工支架的选取，并分析和总结了此类型桥梁施工过程中的施工技术要点，为同类型V构梁的施工提供参考。

预应力V构梁；支架；施工工艺

预应力V构梁作为连续梁桥中的墩身及梁体一部分，可充分发挥斜腿刚构和连续梁两者的优点，有效提高桥梁的跨越能力，降低桥梁上部梁体高度，同时桥梁结构外形美观匀称，被较多桥梁所选用。但V构梁结构受力复杂、施工控制难度大，施工工艺相对繁琐，如未选择正确的施工方法，容易导致V墩根部混凝土裂缝的产生，因此需要结合现场情况和V墩结构来确定具体的施工方法。

1　工程概况

江阴新沟河大桥主桥为三孔一联（60+105+60）m预应力混凝土变截面拱形连续箱梁，单箱双室结构，桥顶宽20 m，底宽11 m，翼缘板宽4.5 m。主墩为墩梁一体预应力V型梁构造，V型三角区高12.6 m，长47 m，由斜腿、空腹梁段及两端连接的上下横梁构成，空腹段梁横桥向为单箱双室、垂直腹板构造，顶宽20 m，底宽11 m，翼缘板长4.5 m。斜腿采用单箱双室直腹板截面，高度为2.83～3.82 m，斜腿顶、底宽均为11 m，斜腿空箱顶、底板厚度均为50 cm，顶底面横桥向保持水平，腹板厚度为80 cm，斜腿内设置一道横梁，厚度为50 cm。

本工程单个V构梁C50混凝土2 225 m3，钢筋约400 t，φj15.2预应力钢铰线约250 t，JL32预应力精轧钢约30 t。桥型布置形式如图1所示，主墩V构梁断面图如图2所示。

2　V构梁施工方案的选择

目前已建成的桥梁V形桥墩，其斜腿多为实体结构，V形尺寸不大，V形跨度一般在20～30 m，两斜腿之间夹角较小，一般不超过90°，其V墩施工时大多采用内外支撑即体外劲性骨架加水平预应力拉杆相结合的方法或采用平衡架内支撑的施工方法，但对于本工程中大跨度的预应力空箱结构V墩施工方法介绍相对较少。

图1　桥型布置图（单位：m）

图2　V构梁断面图（单位：cm）

通过对新沟河桥V墩的特点分析，考虑采用支架法进行本工程V墩施工。支架法施工主要有少支点支架和满堂式支架两种。对于V墩斜腿施工，考虑到斜腿下的曲线线形及斜腿高度变化较大，如采用少支点支架，不仅标高控制难度大，曲线线形调整也复杂，因此斜腿施工采用满堂式支架进行施工。对于斜腿上的空腹梁段施工，考虑到如采用满堂式支架施工，其支架只能搭设在已施工完的斜腿顶面，斜腿自身已对斜腿下的支架有较大的荷载，如空腹梁上的荷载再通过斜腿传递到斜腿下的支架上，斜腿下的支架所承担的荷载要进一步增加，则会对斜腿下支架及支架基础有更高的要求，因此空腹梁施工考虑采用少支点支架方法，将支点设置在斜腿外侧。

3　施工方案优化

（1）通过方案选择对比，新沟河大桥V形墩斜腿施工采用满堂式支架法施工，斜腿上的空腹梁采用少支点支架法施工。

（2）斜腿满堂式支架施工，结合现场地形情况和斜腿下曲线线形，考虑采用搭设相对方便，高度调整相对简单的碗扣式支架，支架下基础为满足地基承载力要求采用石灰土进行处理压实后，再浇筑钢筋混凝土作为支架基础。

（3）斜腿上空腹梁施工在支架设计上考虑在空腹梁底模系统下横向搭设桁架支撑，桁架向两侧延伸到斜腿外侧，并在斜腿外侧采用钢管桩作为桁架的支撑系统，钢管桩支撑在斜腿两侧处理好的地基基础上或直接打入水中。

（4）由于V形墩体积较大，施工工艺繁琐，施工周期较长，为减少施工过程中斜腿发生变形沉降，在施工中考虑预张拉设计图纸中布置在斜腿中的部分预应力钢束，以减轻支架荷载。

4　 V墩施工

4.1斜腿施工

4.1.1 斜腿支架施工

（1）支架基础施工

本工程主墩V墩一个位于水中，一个位于陆地上，因此需要针对不同环境情况分别对支架下基础进行处理。

对于陆地支架基础处理，在本工程中采用石灰土压实处理后，浇筑钢筋混凝土基础垫层，对于上横梁实体范围下的基础处理，考虑其承载力要求更高，在灰土处理的基础上打入木桩，以进一步增加此范围的地基承载力。基础处理完成后，对基础承载力及变形进行检测。在本工程中采用水泥预制块进行压载，以检测地基承载力大小是否满足方案设计的要求［1］。陆上基础压载如图3所示。

图3　陆上基础压载

对于水中支架下基础，在本工程中采用在水中打入钢管桩，钢管桩上搭设贝雷桁架作为水中支架搭设的平台。水中钢管桩搭设完成后，对钢管桩承载力进行检测。在本工程中采用液压油顶横梁反压的方式对已打设好的钢管桩进行压载试验，以检验钢管桩的实际承载力是否满足方案设计的要求。水中钢管桩压载如图4所示。

图4　水中钢管桩压载

（2）支架设计及搭设

斜腿下支架布置在满足结构受力需要的前提下需充分考虑方便支架搭设人员进入支架内加固、检查及施工完成后支架拆除等因素。在本工程施工中，通过受力计算，现场碗扣支架平面布置，斜腿腹板及横梁实体部位下按照30 cm×60 cm间距布设，空箱下按照60 cm×60 cm间距布设，上下横杆间距按照120 cm间距布设，支架加固、检查及支架拆除时施工人员从60 cm间距方向进入支架内，既满足了支架受力需要，同时也满足人员进入支架内部要求［2］。V墩斜腿支架搭设纵断面图如图5所示，V墩斜腿及空腹梁陆上支架搭设横断面图如图6所示，V墩斜腿及空腹梁水中支架搭设横断面图如图7所示，斜腿水中支架施工图如图8所示，斜腿陆上支架施工图如图9所示。

图5　V墩斜腿支架搭设纵断面图

图6　V墩陆上支架搭设横断面图

图7　V墩水中支架搭设横断面图

图8　斜腿水中支架施工图

图9　斜腿陆上支架施工图

考虑到V墩斜腿倾斜角度较大，V墩未形成整体前对斜腿下支架的水平推力较大，支架整体必须有抵抗水平推力的能力。在本工程中从支架加固和将V墩斜腿下左右两部分的支架对拉两方面来考虑，以提高支架抵抗水平推力的能力。

在基础或水中支架平台完成后，按照确定的支架方案进行支架搭设。

4.1.2 斜腿底、侧模设计及施工

支架搭设完成进行斜腿底模施工。斜腿底模系统采用竹胶板加槽钢组成，在支架上设置纵横两层槽钢，槽钢上铺设竹胶板。由于支架顶面倾斜较大，槽钢放置在支架顶部的上托时，槽钢只能与上托钢板的一条边接触，槽钢和支架顶托之间间隙较大，不利于支架竖向受力，为保证上托整体受力，采用铁锲塞在槽钢和支架上托之间的间隙处［3］。

底模铺设完成后进行支架预压，支架预压是现浇混凝土施工中的一道十分重要的工序，通过压载不仅可以检验支架和基础承载能力，同时还能消除支架和基础的非弹性变形，计算出支架和基础的弹性变形，为支架最终的标高调整提供依据。

在支架压载过程中，模拟结构物实际施工顺序和荷载分布情况进行布置，由于V构斜腿倾斜角度较大，单位荷载较重，采用常规水袋或沙袋进行压载不仅操作十分困难，同时也很难真实模拟出斜腿荷载分布情况，因此在实际压载时，选用密度较大的钢材进行压载，既方便操作，同时也更容易模拟实际荷载分布情况。

斜腿侧面模板采用平面钢模板，两侧模板通过拉条对拉形成整体，斜腿空箱内模采用竹胶板和方木构造。

4.1.3 斜腿混凝土浇筑

根据设计图纸，整个V构分5次浇筑，其中斜腿分3次浇筑，空腹梁分2次浇筑，斜腿混凝土浇筑时，由于斜腿倾斜角度较大，因此必须控制好混凝土塌落度，在保证混凝土正常流动的前提下，尽可能减小混凝土塌落度。每次混凝土浇筑时，均必须保证斜腿左右两侧同步浇筑，避免两侧支架受力不均匀。

4.1.4 斜腿内预应力预张拉施工

斜腿体内预应力预张拉施工主要是进一步为V墩施工质量提供保障。由于整个V构历经5次混凝土浇筑，施工周期较长，每次混凝土浇筑时，都会对支架进行扰动，为减少对已浇筑完结构的影响，在实际施工中，充分利用设计图纸中布设在斜腿中的预应力体系，在每次混凝土施工之前，对之前已浇筑好的混凝土先施加部分预应力，根据结构自重及支架受力情况，结合混凝土体内应力计大小及体内预应力布束情况，通过计算来确定施加预张拉力大小，以保证V墩斜腿混凝土内的拉应力和压应力均在允许范围内，从而避免混凝土结构裂缝的产生。

4.2空腹梁施工

4.2.1 空腹梁支架设计及搭设

从施工方便角度考虑，空腹梁施工采用在已施工完的斜腿上搭设满堂式支架进行施工最为方便，但如在斜腿上搭设支架，空腹梁施工时，会对斜腿产生二次荷载，从而增加斜腿下的支架荷载，对斜腿下的支架和支架基础要求非常高。因此为减少空腹梁施工过程中对已施工完斜腿的影响，空腹梁施工则建立独立的支架系统，形成独立的受力系统。

在本工程施工中，采用在空腹梁底模系统下设置横向桁架支撑，桁架向两侧延伸到斜腿外侧，在斜腿外侧设置钢管桩作为桁架的支撑，钢管桩支撑在斜腿外侧处理好的地基基础上或直接打入水中，从而保证了V墩空腹梁的施工中不对斜腿产生影响。由于底模下桁架需要横跨整个斜腿，同时空腹梁荷载较大，必须根据桁架跨度、荷载大小及桁架间距等确定桁架所需要满足的强度和刚度，进而确定桁架尺寸及结构。在本工程中，采用双拼贝雷组成的桁架组。空腹梁支架搭设纵断面图如图10所示，V构支架现场搭设图如图11所示。

图10　空腹梁支架搭设纵断面图

图11　V构支架现场搭设图

4.2.2 空腹梁底、侧模施工

在支架搭设完成后，在桁架上设置纵、横两层型钢，顶层型钢上铺设竹胶板作为空腹梁底模，空腹梁侧模采用定型加工的钢模，模板直接支撑在空腹梁下的桁架支架上。

空腹梁施工与常规桥梁现浇施工相同，在空腹梁底、侧模安装完成后，对支架进行压载，压载稳定后调整底、侧模到设计标高，开始进行钢筋绑扎施工。

4.2.3 空腹梁混凝土浇筑

根据设计图纸，空腹梁混凝土分两次进行浇筑，先浇筑中间30 m段落，然后再同时浇筑两端2.25 m空腹梁合龙段部分。中间段落混凝土浇筑与常规现浇桥梁施工相同，合龙段浇筑时两侧必须同步进行，混凝土采用微膨胀混凝土浇筑，选择一天中温度最低时进行混凝土浇筑［4］。

5　监控量测

V墩施工监控量测工作贯穿整个V墩施工期间，对指导V墩施工具有十分重要的作用，监测主要从支架和基础沉降变形及混凝土内部应力变化两个方面进行。

支架和基础沉降变形监测的主要目的是掌握支架和基础的实际沉降变形情况，预压阶段主要通过观测支架沉降变形情况计算出支架弹性变形量，为支架预拱度设定提供依据。施工过程中主要是观测支架稳定情况。现场监测主要利用水准仪定期观测设置在基础和支架上的观测点变化情况来掌握支架情况。

混凝土内部监测主要是监测V墩混凝土内部应力情况和变形情况，防止混凝土内部出现超出允许的拉应力或压应力，避免混凝土结构开裂。监测采用振弦式读数仪在不同施工阶段定期测量预埋在混凝土内部的振弦式应变计来获取混凝土内部应力情况。选取部分斜腿和空腹梁测量结果如表1和表2所示。压应力为负值，拉应力为正值。

通过实测值与理论值对比可发现，结构在施工过程及成桥阶段表现出的应力状态与理论计算基本一致，且均满足设计和规范要求，结构最终实测受力状态在一般预应力混凝土桥的容许范围之内，结构应力监控表现良好。

表1　左幅斜腿内部不同阶段应力数据 MPa

表2　左幅空腹梁跨中不同阶段截面应力数据 MPa

6　结论

本文通过对江阴新沟河大桥主桥V构梁施工过程的介绍，分析了此类型大型V墩施工方法的选择，详细介绍了施工中基础处理、支架选择和搭设及监控量测等关键工序的控制要点，为类似大型V形墩施工提供借鉴。

［1］JGJ99—2002建筑地基处理技术规范［S］.

［2］JGJ166—2008建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范［S］.

［3］周剑萍.大跨径连续刚构桥设计施工中应注意的几个问题［J］.公路交通技术，2014（1）：71-74.

［4］JTJ/TF50—2011公路桥梁施工技术规范［S］.

Construction Technology of V-shaped Girder of Main Bridge of Xingou River Bridge

Zhang Zhengwei， Yuan Junying， Ji Lei
（Jiang Provincial Transportation Engineering Group Co.， LTD.， Zhenjiang 212016， China）

The main V girder structure of Jiangyin Xingou river bridge combines the advantages of V-shaped pier and prestressed girder， which extends to a prestressed box-empty structure of large V pier based on V-shaped pier. This paper introduced construction technology for V-shaped girder of the main bridge. The decision of construction bracket for this kind of V-shaped girder had been mainly stated， and key points of construction technology had been analyzed and summarized for this kind of girder. It could be taken as reference for construction of the same type of V-shaped girder.

prestressed V-shaped girder； bracket； construction technique

U445.4

B

1672-9889（2015）06-0049-05

张正伟（1982-），男，江苏徐州人，工程师，主要从事路桥施工工作。

（2015-04-07）