波形钢腹板PC组合箱梁桥的新型异步施工技术分析

黄 强

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

波形钢腹板PC组合箱梁桥的新型异步施工技术分析

黄 强

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种新型的钢-混凝土组合梁桥。为了进一步了解波形钢腹板PC组合箱梁桥的应用范围，本文以武西高速桃花峪黄河大桥跨大堤桥工程概况为研究背景，介绍其施工技术特点。同时根据其采用的新型异步悬臂浇筑法施工进行分析，通过对其异步悬臂浇筑施工工艺、挂篮构造进行简述。本文致力于通过本文概述能对波形钢腹板PC组合箱梁桥进行进一步推广，促进该桥型能够在我国未来的桥梁工程建设中得到进一步发展。

波形钢腹板；PC组合箱梁桥；新型异步；施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁桥凭借其丰富的结构形式在现代梁桥建设中被频繁使用，其中连续梁和连续刚构更是主要的波形钢腹板PC组合箱梁桥的桥型。继首座波形钢腹板PC组合箱梁桥在法国落座之后，我国于20世纪90年代引入波形钢腹板PC组合梁桥技术。随着技术的日益完善与施工方案的不断创新，波形钢腹板PC组合箱梁桥的应用越来越广泛[1]。

波形钢腹板PC箱梁是一种钢与混凝土组合的结构，由波形钢腹板代替了混凝土箱梁腹板形成整体受力的箱梁。它充分利用了混凝土抗压、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，是一种经济、合理、高效的桥梁结构，尤其适用于40～100 m的中等跨度桥梁。

波形钢腹板PC组合箱梁区别于普通混凝土箱梁的独特特征主要是采用波形钢腹板、体外预应力束、波形钢腹板与上混凝土翼板、下混凝土翼板的抗剪连接件等3个方面。波形钢腹板即折叠的钢板，具有较高的剪切屈曲强度[2]。波形钢腹板PC组合箱的梁横向刚度和扭转刚度都比传统的混凝土箱梁的动力特性要小的多；波形钢腹板箱梁的动力特性的改善可以通过增加横隔板来实现。波形钢腹板PC箱梁桥通过波形钢腹板取代传统的混凝土腹板成为其最大特点，而其最显著的优点在于减小混凝土腹板自重[3]，从而减少工程上部结构自重内力，进一步减少了上部结构对于混凝土、钢筋、预应力钢筋的需求量，实现造价成本压缩为预计的90%。

在目前的桥梁建造领域中，满堂支架法、悬臂施工法、顶推法等方法被视为主要应用于现代波形钢腹板PC组合梁桥常采用的传统实施方法[4]。传统的工艺抗压能力有限，横向刚度不足，施工效率低。而采用新型异步浇注施工法能够大幅提升施工的作业效率，缩短桥梁工期，降低施工单位作业成本。本文以武西高速桃花峪黄河大桥跨大堤桥工程为实际背景，对其异步施工技术进行介绍。

1 工程概况

武西高速桃花峪黄河大桥作为全线重点控制性工程之一，桃花峪黄河大桥跨大堤桥的设计跨径布置在黄河大桥32#墩～35#墩之间，波形钢腹板PC连续梁跨径布置为(75+135+75) m，其大体布置示意图如图1所示。

该桥梁建设采用的是悬臂灌注法施工技术，单箱单室波形钢腹板箱形截面被用于波形钢腹板预应力混凝土箱梁，桃花峪黄河大桥跨大堤桥箱梁顶板全宽1 605 cm，其两侧悬臂长度均为352.5 cm，箱梁底板宽度为900 cm。桥面2%的横坡由钢腹板高差形成，箱底保持水平。箱梁阶段分别为0#～17#块，其中17#为直线段，节段长度分别为3.2 m、4.8 m，全桥在5#、9#、13#和15#块设置隔板，共32道。箱梁横断面如图2所示。

钢腹板采用了有6种不同板厚，分别为24、22、20、18、16、14 mm的Q345D低合金钢材中的1600型波形钢板。波段钢腹板波纹水平段长度430 mm，斜长430 mm，斜段水平方向长370 mm，波高220 mm。本桥标准节段长度分别为3.2 m和4.8 m都是节段长度取波长1 600 mm的整倍数为了达到便利的波形钢腹板的纵向连接。

双开孔钢板连接这一连接方式被用于钢腹板与箱梁顶板作业；波形钢腹板与底板的连接使用了翼缘型角钢剪力键连接；钢腹板与中横梁、端横梁的连接使用的是穿孔板连接方式。波形钢腹板的纵向连接设计采用双面搭接贴角焊接，为了节段施工中连接方便，设计考虑用螺栓先做临时固定后施焊的连接方法。

图3 桃花峪黄河大桥跨大堤桥一个波段钢腹板示意图

2 施工总体方案

由于便道在工程左侧，所以跨大堤桥总体施工顺序为先左幅、后右幅。0#梁段支架的设计与搭设、0#梁段混凝土浇筑施工、挂篮设计拼装、钢腹板施工、连续梁悬臂灌注、合拢段施工、预应力施工、边跨现浇段施工等工序是该连续梁的主要施工工序，也是其关键技术点。该连续梁的总体施工方案可以大致分为4步：第1步，完成主墩施工然后在承台上搭设满堂支架；第2步，在满堂支架设置临时锚固结构；第3步，完成0#、1#梁段模板的安装、绑扎钢筋后进行首块钢腹板的定位操作；第4步，对0#、1#梁段混凝土分顶底板进行两次性浇筑成型的施工操作。

33#、34#两个T构两端对称连续梁进行悬臂灌筑将采用菱形挂篮技术，利用塔吊进行挂篮安装相关操作。施工程序大致为：将采用4只挂篮以两对、两对的形式分别操作，同时施工2个T构，通过预先给定的程序进行施工及合拢次。首先进行的左幅合拢段将采用采用吊架施工，左幅结束后，右幅合拢段开始采用挂篮施工作业，实现边跨现浇梁段在支架上施工。

3 异步施工关键技术

3.1 悬臂施工

菱形挂篮的波形钢腹板起吊系统设置在挂篮前端，可以满足前端垂直起吊。波形钢腹板前端垂直起吊安装工艺简单，波形钢腹板运输至挂篮吊点正下方，电动葫芦起吊后沿纵向轨道后移至设计位置下放就位安装。

波形钢腹板PC组合箱梁悬臂段采用菱形施工，其具体施工工艺流程如图4所示。

3.2 挂篮设计

两片菱形桁架和主桁横联组成了挂篮的主要架构。通过2I32b销这两片桁架均被接成菱形，被主桁横联将之联成整体，成为组成该挂篮受力结构主要部分。底篮由纵梁和前后横梁组成，纵梁为型钢结构，纵梁为口对口I40b槽钢；前后横梁由2I56a工钢背对背焊接而成[6]。底模为10 mm钢板，下垫10号工字钢，底篮如图5所示。

图4 具体施工工艺流程

图5 底模底篮拼装

挂篮设前后支座各2个，前支座支承在轨道顶面，前支座前端设有滚轮，可沿轨道滑行。后支座以反扣轮的形式沿轨道下缘滑动，不需要加设平衡重。挂盘前移时，带动整个挂篮系统向前移动。挂篮在灌注混凝土时，后端利用12根φ32精轧螺纹钢锚固在已成梁段上，轨道通过轨道压梁锚固在已成梁段上。

3.3 异步施工的实现

异步施工使得挂篮结构简化。钢腹板承重减少，作用位置从已浇节段转移到未浇阶段的波形钢腹板上，图6为拼装完成的挂篮简图，主要包括桅杆、异步浇筑施工平台、模板支撑梁、主桁系统等部分。主桁架采用背对背方式，将后锚位置使用精轧螺纹钢筋锚死，对前吊点使用千斤顶按每10吨一级加载。

图6 挂篮拼装

对于传统挂篮进行施工的波形钢腹板PC组合箱梁桥工法，其作业区仅限n节段波形板安装、立模、配筋、混凝土浇筑、预应力张拉，施工作业面受限，周期长。采用异步浇注法施工时能够扩大作业面，其作业区相较于传统的挂篮作业区由原来的单个节段工作面扩大到n-1，n，n+1共3个节段工作面。其中的n-1节段工作面进行顶板施工、其n节段工作面进行底板施工、n+1节段工作面进行波形钢腹板安装，多个作业面同时进行流水施工，在保障工程安全性的同时有效地提高了施工作业的效率，缩短了预计施工周期[7]。施工工艺流程如图7所示。

4 结论

本文以桃花峪黄河大桥跨大堤桥的工程建设实例为研究对象，通过对工程背景、波形钢腹板连接进行描述，对其施工技术进行深入研究。明确其波形钢腹板PC组合箱梁悬臂段工艺流程后，进一步对该工程使用的新型异步浇筑技术进行研究分析。受困于我国复杂的地形地貌，桥梁工程的建设当中更需要多采用新兴技术，克服工程实操性的现有瓶颈。将本文做理论依据，将桃花峪黄河大桥跨大堤桥作为现实依托，加快加强对于采用了新型异步施工技术的波形钢腹板PC组合箱梁桥这类工程的建设。

图7 施工流程图

[1]陈水生，刘律，桂水荣.波形钢腹板PC组合箱梁桥在我国的研究进展及应用[J].公路工程，2015，40(3)：57-62.

[2]李淑琴，陈建兵，万水，等.我国几座波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计与建造[J].工程力学，2009(a01)：115-118.

[3]王钊.波形钢腹板PC组合箱梁桥施工控制要素[J].交通运输研究，2011(8)：109-111.

[4]王侃，王用中.波形钢腹板PC箱梁桥的施工技术与效益分析[J].施工技术，2012，41(17)：1-5.

[5]史鹏飞.大跨度波形钢腹板PC组合箱梁施工技术[J].铁道建筑技术，2013(4)：82-84.

[6]跨大堤桥施工方案[DB/OL]．(2017-04-13)[2017-06-20].https： //wenku.baidu.com/view/2faeec100640be1e650e52ea551810a6f524 c893.html.

[7]王达，黄海珊，曹政，等.波形钢腹板PC组合箱梁桥新型异步施工受力性能研究[J].公路交通科技，2016，33(8)：58-64.

AnalysisofNewAsynchronousConstructionTechnologyforPCCompositeBoxGirderBridgewithCorrugatedSteelWebs

HUANGQiang

(China Railway Eighteen Bureau Group First Engineering Co.， Ltd.， Zhuozhou 072750， China)

PC composite boxGirder Bridge with corrugated steel web is a new type of steel-concrete composite beam bridge. In order to know more about the application range of PC composite box Girder Bridge with corrugated steel web， the construction technology characteristics of the bridge project of the peach blossom valley of the Yellow River Bridge across the dike bridge was introduced in this paper. At the same time， according to the new type of asynchronous cantilever casting method， the construction technology of the cantilever casting and the structure of the hanging basket were briefly introduced. This paper is devoted to the generalization of PC composite box Girder Bridge with corrugated steel webs， and then can promote the development of bridge project in the future.

corrugated steel webs； PC composite box-girder； new asynchronous； construction technology

10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2017.04.008

2017-10-11

黄强(1987—)，男，助理工程师，学士，研究方向：公路隧道、桥梁，电子邮箱：wangzhi201612@126.com。

U448

A

2095-5383(2017)04-0038-04