芳世湾大桥连续梁合拢段施工技术

谭淼

摘要： 根据芳世湾大桥50m+90m+50m的预应力混凝土连续梁合拢段的施工方案，介绍了连续梁合拢段施工工艺、影响因素、需解决的问题，为以后同类连续梁的合拢施工提供了参考。

Abstract： According to the construction plan of 50m+90m+50m prestressed concrete continuous beam in the closure section in Fangshiwan Bridge， this paper introduces the construction technology， influence factors， problems need to solve in the continuous beam closure section to provide reference for the similar closure construction of continuous beam.

关键词： 连续梁；合拢；工艺

Key words： continuous beam；fold；technology

中图分类号：U448.21+5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0099-03

0 引言

芳世湾大桥50m+90m+50m的预应力混凝土连续梁采用挂篮悬浇方法进行施工，合拢顺序为先边跨后中跨。边跨合拢段混凝土浇筑后，张拉边跨预应力束，解除主墩顶临时固结，使悬臂T构变为简支结构，中跨合拢后，使两个简支悬臂结构形成一个连续梁，完成体系转换。

一般来讲合拢段的施工顺序可分为：先边跨合拢后中跨合拢或先中跨合拢再边跨合拢。在这里主要结合芳世湾大桥施工方案，介绍先边跨后中跨合拢的施工技术。

1 合拢段需解决的问题

连续梁合拢段施工是桥梁施工的重要一环，合拢段施工就是梁体体系转换的过程之一。桥梁体系转换后由施工过程的悬臂静定结构转换成连续的超静定结构。桥梁转换成超静定结构后，除了因合拢的顺序不同而产生不同的施工内力外，还产生结构内力的重分布和相关的次内力；这些次内力主要是结构合拢时的施工工艺及预应力束张拉施工、混凝土收缩和徐变、温度变化以及支座沉降的影响产生。根据箱梁悬臂浇筑的合拢及体系转换后的成桥情况，合拢段施工主要需解决以下几个问题：①桥梁整体线型控制问题；②合拢段工装问题；③配重问题；④合拢段临时锁定问题；⑤合拢段浇筑问题。

1.1 线型问题 合拢段的施工是整座桥梁施工的最后阶段，要想控制好合拢段的线型那么在挂篮正常行走段施工时就应严格控制梁段整体线型，应综合考虑悬臂长度、挂篮重量与施工荷载、预加应力、温度及施工等因素，根据监控指令计算各截面的预留拱度及立模标高。同时在梁段顶面中线及上下游两侧埋设水平观测点随时观测各截面处标高在整个梁体施工中的变化。

控制好悬浇梁0#块以及正常行走段的线型以后，合拢段的线型应根据两悬臂标高测量的结果进行分析判断：如果合拢段两端的相对高差在合拢段长度的1/100以内且不大于15mm时，则可直接进行合拢段施工，不用处理；如果合拢段两端的标高差超出允许范围，则需要通过配重等方法调整两段悬臂的相对高差，以保证梁体线型的美观。但这种处理方式会使梁体产生不规则应力，破坏梁体原设计的应力结构。因此连续梁线型要从施工前对图纸的审核开始严格控制，尽量避免合拢段施工时进行线型的调整。

1.2 吊架的形式 合拢段吊架的形式多种多样，应根据现场实际情况、工装准备情况及工人操作习惯、水平确定，一般有表1所示几种情况。

在实际施工中，第1、5种方案应用较多。

1.3 临时锁定的问题 合拢段浇筑前应将悬臂段临时锁定，目的是为了减少两端悬臂受温度变化的影响可能产生的纵向伸缩而使合拢段长度变化，从而导致合拢段混凝土凝固过程中受到张拉或者压缩的超应力的影响而产生裂缝，在浇筑合拢段混凝土前采用劲性骨架和施加预应力束外拉的方式将两端悬臂临时联结，以保证合拢段混凝土的完整。

临时锁定不但需要保持合拢段的长度不变，且锁定的骨架支撑力还应能够抵消梁体温度变形引起的支座和模板体系产生的摩擦阻力，保证合拢段相对无变形。一般情况下，设计会给出临时锁定的形式及要求，按照设计图严格施工即可。

1.4 配重的问题 合拢段两端配重的目的主要有两点：①减少混凝土浇筑时的挠度变形，保证混凝土质量；②保持T构两端的不平衡弯矩小于主墩顶临时固结所能提供的不平衡弯矩。

配重可以用水箱或沙袋等，水箱的效果最好，在正常行走段最后两个节段要统计分析输送泵车输送的速度，以确定合拢段两端在浇筑时配重卸载的速度。

1.5 砼浇筑 混凝土浇筑施工是合拢段施工的关键工序，混凝土施工前要做好技术交底、人员安排等技术准备，要确定好浇筑的开始时间，持续时间，配合比等工作，履行完检查签证手续后方可浇筑。混凝土浇筑主要应注意以下问题：①选择在一天气温最低，温度变化幅度较小，且气温处于上升期的时候安排浇筑合拢段混凝土；②注意收听天气预报，当未来三天内有大风降温天气时，不宜进行施工；③合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级，并要求早强，宜采用微膨胀混凝土，梁顶受日照部分必须加以覆盖；④合拢段混凝土应全断面一次浇筑完成，浇筑时应先边后中依次对称进行，且浇筑时间不宜超过4个小时。

2 合拢段施工方法

下面以芳世湾大桥为例，简述合拢段施工的具体做法：

芳世湾大桥主桥上部结构设计为跨径50m+90m+50m的预应力混凝土连续梁，全长190m。主桥桥面宽12.0m，箱梁顶板宽12.0m，底板宽度6.5m。墩顶0号梁段长10.0m，两个“T构”的悬臂各分为10对梁段，其梁段数及梁段长度从根部至跨中各为：2×3.5m、8×4.0m，累计悬臂总长39m，悬臂浇筑梁段最大浇筑控制重量为1500kN，两个边跨现浇梁段均为3.88m，方量为36.1m3，重量为93.9t。

边跨合拢段和中跨合拢段均为2.0m长，合拢段及直线段混凝土方量为17.9m3，重量为46.5t；单侧号块混凝土方量共计473.1m3，重量为1230t。

2.1 合拢段吊架及模板 本项目根据现场实际情况及工人操作习惯，选择了利用挂蓝和其他形式托架相结合的方法施工合拢段，用竹胶板重新拼装底模，外侧模和内模。

①板系统。底板由18#墩一侧的挂篮前下横梁及19#墩一侧底板预留孔锚固的双拼工30组成，纵梁采用工16间距30mm组成，其上铺设依次为间为5cm*10cm间距为200mm的方木及竹胶板。

②翼缘底模系统。纵梁采用两根双拼工30组成，一根距翼缘边425mm，一根距翼缘边1905mm，两根纵梁间距1480mm，纵梁将采用方木制作的排架锚固于翼缘底部形成底模系统。

③外侧模。外侧模采用10cm*10cm间距为300mm的方木及竹胶板，采用3道双拼[16间距700mm进行钢筋对拉锚固。

2.2 临时锁定

2.2.1 合拢段锁定计算假设

①要求锁定骨架支撑力能够抵消梁体温度变形引起的支座或模板体系产生的摩擦阻力即可；②边跨合拢时边跨模板与混凝土的摩擦系数取0.15，中跨合拢时活动支座摩擦力取0.05。

2.2.2 边跨合拢段锁定

①应力分析。分析计算结果发现，温度应力引起的力较大，但此时梁体受到的约束力较小，一旦梁体的温度应力超过其约束力，就会导致梁体出现位移。解决上述问题的有效手段是保证合拢段临时锁定力大于模板及支座的约束力。②刚性支撑设置。边跨现浇段及10号块端部腹板两侧顶板、底板上各预埋4块40cm高，50cm宽，2cm厚的钢板，钢板后方加焊钢板肋进行加强，梁体内埋设加强钢筋与混凝土连接增加抗拔力。支撑型钢用双拼工20b焊接而成，其主要作用是支顶，同时具有部分抗拉作用，确保支座能够正常活动。

木模板与混凝土之间的摩擦系数取μ=0.15，则：

合拢段刚性支撑所受轴力：

N=μG=0.15×46.54×9.8=64kN。（G为边跨现浇段梁段的重力）

若采用2工20b焊成支撑骨架，每个合拢段4个，则每个刚性支撑所受应力：

σ=N/A=64/4/2/0.00395=2025kPa=2MPa。远小于工字钢的容许应力，符合要求。

③临时张拉束。由于总共仅有64kN的力，故边跨不再进行临时预应力束张拉，仅用劲性骨架焊接来抵消温度降低时两端梁体对合拢段新浇混凝土的张应力。

4个骨架所承受的平均力为：64/4=16kN，单个骨架在钢板上焊缝长度90cm，为保证焊缝牢固，每个骨架与预埋钢板的焊缝均采用四周满焊，焊缝厚度6mm。

2.2.3 中跨合拢段锁定

①刚性支撑骨架。在两10′号内预埋相同的钢板箱。中跨合拢时温度应力与边跨合拢时相同，只是抵消温度变形的力主要由0#块活动支座与梁体摩擦力承担，取摩擦系数0.05，承重为全桥除去中跨合拢段梁体重量的1/2。此时摩擦力（等于合拢段刚性支撑所受轴力）为：

N=？滋G=0.05×1230×9.8=603kN

假设采用2工40a焊成支撑骨架，每个合拢段4个，则每个刚性支撑所受应力：

σ=N/A=603/4/2/0.00861=8754kPa=8.7MPa。

能够满足要求。

②临时张拉束。按照设计要求进行临时预应力的张拉，2束TH4和2束B11共4束作为合拢临时张拉束。每束临时张拉力为450kN。

2.3 合拢段配重

2.3.1 边跨合拢时

根据0#块支架设计计算，其中不论哪种工况不进行配重产生的不平衡弯矩，主墩顶的临时固结都可以满足。根据标高测量结果，边跨直线段与悬浇段相对高差在1cm以内，因此边跨合拢段不需要压重。

2.3.2 中跨合拢时

根据现场测量结果，中跨两侧悬浇段相对高差在1cm以内，也不需要压重调整。

2.4 合拢段混凝土的浇筑 项目部在合拢段混凝土浇筑前详细了解了天气状况，选择了无大风降温的一天进行混凝土浇筑施工，且做好准备工作。浇筑时间选择在凌晨3点左右，此时气温最低且缓慢上升，浇筑前确保混凝土连接面符合施工要求。混凝土采用微膨胀混凝土，且必须安排专人检测其质量合格后才能投入到施工中。整个混凝土浇筑施工持续了3小时。浇筑完成后应安排专业负责养护和测温，并将结果记录下来。

2.5 合拢段张拉 当合拢段混凝土强度符合相关规范标准时，应放松吊架外侧模及内侧模。之后依照顺序进行其他预应力束张拉，完工后才能脱底模。需要注意的是在合拢段混凝土灌注前，应将所有的预应力钢绞线全部穿入波纹管内，且安装步骤必须符合相关质量标准，只有这样才不会出现异常情况。

3 结语

芳世湾大桥合拢段在施工人员的精心组织下顺利合拢，并进行了体系转换，施工后经检查合拢段与悬臂连接处未出现裂纹，确保了工程质量，通过了实践的检验。

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