大桥箱梁制作施工研究

申志胜

（中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750）

近年来，我国交通运输业快速发展，交通基础设施建设更加完善，桥梁作为交通运输的主要组成部分，其施工技术是否先进、完善对整个工程施工质量有重要影响。箱梁施工是桥梁工程的主要内容，对箱梁制作施工工艺进行研究，对提升施工精度和使用寿命有重要意义。箱梁内部多为空心状、两侧上部为翼缘，外形和箱子比较类似，根据施工方式的不同，可分为两种箱梁，一种是现浇箱梁，另一种是预制箱梁。由于桥梁施工的特殊性，决定了箱梁在施工中存在很大的危险性，为确保箱梁施工任务能安全顺利的完成，就需要对制作施工技术进行全面了解和掌握，基于此，本文结合濮阳特大桥实际情况，对大桥箱梁制作施工做了如下研究。

1 工程概述

濮阳特大桥设计速度350 km/h，ZK活载,双线、正线线间距为5.0 m。梁全长32.6 m/24.6 m，计算跨度31.5 m / 23.5 m。截面类型单箱单室简支箱梁（跨度31.5 m与跨度23.5 m等高），跨度31.5 m与23.5 m截面中心梁高3.035 m，横桥向支座中心间距4.5 m；梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。

箱梁预制工程量大，预制箱梁总数453孔。专业集中，施工过程涵盖钢筋加工，钢筋绑扎，模板安装，混凝土浇筑、预应力张拉等，各专业之间衔接紧密。预制箱梁体积大，跨径31.5 m梁体自重790.3 t、跨径23.5 m梁体自重616.3 t，安全质量要求高。

在本工程箱梁制作施工中，顶板、平地板、斜向底板为正交异性板结构，顶板设置了双向2%横坡，厚度在16～20 mm之间，纵向设置了板肋及U形加劲肋。确保顶板顶缘齐平、低缘齐平，U形加劲肋的高度可按照顶板的厚度进行调整，调整范围在296 mm～300 mm之间[1]。

横隔板采用实腹式板搭接而成，由上下两块板通过融透的焊接方式进行对接，标准间距为3.75m和3.5 m。并在箱梁内部设置两道纵向隔板间距为15.2 m。

2 大桥箱梁制作施工创新工艺设计和应用

根据本工程特点，提出多项工艺设计方案，除了对正交异性板箱梁制作工作进行改进完善之外，还设计了多项创新工艺，制作检验结果表明，效果良好。下面列举几项：

2.1 加大梁段间预留间隙设置尺寸

目前我国大桥箱梁制作施工中多采用长线法进行制作，但往往忽略了日照温度对制作精度的影响，但该区域昼夜温差比较大，温差控制会造成梁段伸缩变拉过大，从而影响施工的精度。因此，在制造时将梁段间预留出30 mm的间隙。从梁段焊接结果检测效果而言，存在由焊接引起熄弧电流不稳定造成焊缝缺陷的问题，基于此，进一步加大了预留间隙，增加到50 mm，但从焊缝RT检测结果而言，焊缝质量不够稳定，为解决这一问题，本工程在箱梁制作时对制作工艺进行了重新调整，预留间隙增加到120 mm，用专业引弧板进行引弧，具体情况如图1所示。

图1 间隙调整后效果图

从图1中可以看出，此种引弧板具有良好的连接线，可有效满足施工需求，确保引弧的长度在75 mm左右，焊接引弧和熄弧都在专业位置完成，从而提升梁段的焊接质量。此外通过加大预留间隙，满足梁段竖曲线设计需求，但并不会对桥线造成任何影响。预留间隙增加到120 mm后，不但有限解决了方法引板放置难度大的问题，而且可促使梁段连续匹配组装一次预拱成桥，从而提升了桥段焊接质量[2]。

2.2 横隔板对中焊接质量和焊接变形控制

本桥梁更隔板为实腹式结构，由上下两块横隔板共同组成，在实际制作时，上接板和预制板一起焊接，在梁端组装时，上接板和下接板通过融透的方法进行连接。但此种结构形式存在横隔板受力偏心缺陷，通过全断面横隔板槽口来解决这一问题，但效果并不理性，容易受到人为因素的影响。因此，采用了搭接法来解决偏心缺陷和人为因素影响焊接质量的问题，但横向焊接接缝对焊接的质量、断面尺寸、变形控制等有很高的要求，很多预制厂难以达到质量要求，需要改变设计构造，具体做法为：

先进行横隔板加劲肋焊接，待其完成焊接收缩变形以后，再进行横隔板单元修平处理，然后采用等离子切割机对多余的横隔板进行切割处理，确保横隔板的尺寸、外形、间距达到设计标准。

严格控制接板画线精度，通过单元组装胎上的定位线模块来确定接板的位置，避免发生人为失误。

合理应用工艺导向板，导向板应用示意图如图2所示。

图2 导向板结构示意图

从图2中可以看出，该导向板结构由三大部分共同组成，包括：顶板板块、顶紧、落位码、横隔板。在横隔板下接板上安装工艺导向板，提升上下接班的对中精度。

合理调整焊接工艺，采用反面清根焊接法进行焊接，坡口示意图如图3所示。

图3 反面清根焊接坡口示意图

从图3中可以看出，该工程焊接接口为V字型，左侧开角55°，右侧开角50°。先进行一侧坡口焊接，然后在其背面做清根处理，并切出焊接坡口，再进行焊接，从而实现对称焊接。此种焊接法可有效提升焊接的平面度，从而降低焊接变形，提升焊接质量[3]。

2.3 底模支撑端模、端模包侧模、端模支撑内模

为提升本桥梁箱梁制作施工质量，在模板安装时采用了底模支撑端模、端模包侧模、端模支撑内模的总体布局形式。内模通过螺杆与梁内支架、底模连接，防止内模上浮。外模采用了无上拉杆受力结构，但为满足梁体预留压缩量的需求，箱梁上翼缘板为+6 mm，下翼缘板+14 mm。在制作过程中底模、内侧模固定不动，外侧模可过根据实际情况进行合理调整，便于桥面宽度调整。桥面上设置提浆磨平机走行轨道；下翼缘“碗口”部位均应考虑脱模坡度，尤其支座板处；每套外模设计安全护栏。内模采用液压整体收缩式内模，即脱模时要求内模整体地由一端从箱内抽拔而出，在内模拼装台座上准备后整体穿入安装。模板安装允许误差指标如表1所示。

表1 模板安装允许误差指标

从表1中可以看出，桥梁箱梁在制作过程中，对模板安装精度有较高的要求，需要全面控制才能提升施工质量。

2.4 采用智能张拉系统

智能张拉系统的型号：TYZ/60-Ⅶ/TK，由动力子系统、传感器子系统、控制子系统、数据子系统、辅助子系统。选用张拉千斤顶为：300T穿心式千斤顶。为提升大模板利用率避免混凝土发生裂缝，预应力张拉分为三部，预张拉、初张拉和终张拉。1）混凝土强度达到33.5 MPa（由实验室出报告单），即拆除端模、松开内模，进行预张拉。2）初张拉时在梁体混凝土强度达到设计强度等级的80%+3.5 MPa（即≥43.5 MPa）后进行，初张拉后梁体吊移出制梁台位。3）在梁体混凝土强度到到53.5 MPa及弹性模量达到35.5 Gpa，且龄期不少于10天后进行终张拉。钢绞线张拉伸长量计算公式为：

此公式中⊿L表示预应力筋的理论伸长值（mm）；P平表示预应力筋的平均张拉力(N)；L表示预应力筋张拉的长度（mm）Ap表示预应力筋的截面面积（mm2）；Ep表示预应力筋的弹性模量[4]（N/mm2）。

在预应力张拉施工前，要切实做好准备工作，比如：检查夹片是否是完好无损，确认到达设计标准后才能进行张拉，并对张拉的各项数值进行精确记录。

2.5 采用连续灌筑、一次成型

在混凝土灌筑时要严格遵循“先底板、再腹板最后顶板、由两端向中间进行”的原则，两侧腹板混凝土高度保持一致。混凝土由2台HBT8018C-5型输送泵配合2台18 m布料机进行浇筑，各备用1台HBT8018C-型输送泵、1台18 m布料机，防止中途出现故障。泵送时泵管起始水平段长度不得小于15 m。

采用振动棒进行混凝土振捣，振动棒移动距离控制在40 cm下，每个点要振捣20～30 s，加强对倒角、交界面以及钢筋密集部位特别是锚头下和支座垫板处的振捣。为提升混凝土浇筑质量，在侧模和底模上安装了40台附着式BPZ-150高频振动器，振动迷失以后，开启高频振动器，避免脱模时破坏混凝土表面[5]。

在混凝土养护时，在梁体底部、侧面、梁箱内部分别喷涂养护液，然后进行洒水养护，箱梁面养护时先摊铺一层土工布，然后再用0.6 mm厚的塑料进行全面覆盖，并压实覆盖物。派专人进行浇水养护，保证混凝土湿润。洒水次数以混凝土表面湿润状态为度。混凝土洒水养生时间不少于14 d。

3 结论

综上所述，本文结合工程实例，研究了大桥箱梁制作施工，研究结果表明，大桥箱梁施工是一个比较复杂的过程，但由于箱梁在桥梁施工的应用愈发普遍，需要对制作施工工艺及技术进行不断创新，才能确保施工质量。提升箱梁焊接质量和制作精度，根据桥梁工程特性，选择与之相适的模板安装计算、预应力施工技术、混凝土浇筑计算，是提升大桥箱梁制作施工质量的关键。