探析装配式先简支后连续组合箱梁桥施工技术

苏志鹏

【关键词】装配式;先简支后连续;桥梁施工

【中图分类号】U445.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）06-0068-03

0 引言

本文结合某桥梁工程实例，系统地总结了装配式先简支后连续组合箱梁桥的主要施工工艺，并结合工程实践总结了可行的施工经验，为类似工程提供参考。工程实践表明，在高等级公路和城市道路建设中，先简支后连续组合箱梁结构形式的整体性能好，施工简单，质量可靠，因此得到广泛应用。

1 工程概述

本工程为8～30 m预应力组合的箱梁桥，每个连接有4根梁，每根梁的重量达110 t，桥体主要通过架桥机梁进行建设。本工程两侧和底部配置有正弯曲力矩预应力钢的双绞线，一共8捆，两侧各3捆，下方为2捆，梁的顶部也配置有预应力钢的双绞线。下面的桥墩采用“U”形结构，桥墩形式是柱式，打地基用钻孔注入桩。施工中，在盖梁上设置了临时支撑座，本工程中主要用于安装箱梁，首先安装一个四股的箱梁，然后在圆顶的连续位置插入混凝土接头，当接头的强度达到设计要求的强度后，可以进行连续应力的安装和拉伸作业。拉伸完成后，可以拆除临时支撑座。采用这样的施工形式，预应力束可以被永久支撑，完成转换后放入箱梁翼缘板对缝，至此完成一个箱梁工程的施工，可继续安装下一个箱梁。本工程的施工过程中，重点环节是预应力束的设置和临时支撑座的拆卸及系统的转换工程。预应力束的设置过程包含预应力钢限定和导线孔的备用、束、张、吊起等步骤。

2 施工技术实施

2.1 箱梁预制

本工程箱梁预制主要采用外模、内模和顶板3种模板。外模为固定刚性外模，内模为组合钢模，顶板为自由拉式活动板 [1]。这3种模板的组合有利于混凝土的浇筑和模板的最终拆除。为了便于拆除内模支架，支架通常采用螺栓连接，其材料一般为角钢。根据设计要求，对预应力筋孔道进行准确定位，并考虑钢筋的绑扎。本工程风管采用波纹管，钢筋直径为8 mm。定位时应控制好钢筋间距，间距不宜过大或过小，坐标测量应准确。处理波纹管接头时，宜采用稍大的波纹管做套管，接头处用胶带密封，以防灌浆时漏浆。波纹管连接完成后，安装两侧、底板和顶板的锚定板。安装时必须定位准确和安装正确。采用平板振动器找平压实，并对腹板混凝土进行浇筑，最佳振捣器为小功率附着式振捣器，采用多个振捣器配合施工。采用振动器辅助施工时，应尽量不要影响和损坏波纹管。振捣过程中，严防漏振，同时防止内模上浮。一般情况下，混凝土浇筑应提前进行，这样可以减少事故发生的概率 [2]。

2.2 预应力张拉

在选择千斤顶时，通常要考虑拉力、锚具形状和拉力伸长等因素的影响。张拉力通常为预应力筋张拉力的1.2～1.5倍。千斤顶的最大行程为预应力筋伸长量+初张预留行程，预留行程为3～5 cm。拉伸伸长计算及双向控制预应力张拉受应力控制，它是由伸长值确定和检验的，预应力按设计伸长量张拉，实际伸长率应满足设计要求。若尚未有明确要求，要保证两者之间的误差在6%以内。本工程桥梁钢绞线张拉锚下控制应力为1 395 MPa。经计算，预应力筋的张力为195.3 kN，为控制预应力与钢绞线总面积的乘积。在张拉程序方面，张力从零开始直到初始张力后，可按设计要求分阶段加载力。最终预应力为设计预应力的1.03倍，其中预应力继续作用于钢丝上5 min，钢丝可以锚固 [3]。

2.3 体系转换

本工程采用可溶性硫黄砂浆作为临时承重材料。施工中，具体配置的可溶性硫黄砂浆所用材料为硫黄、水泥、石英砂、石材、油墨和聚硫乙烯胶，配合比为48∶5.5∶40∶5∶1.540，临时支架的具体制作工艺如下：首先，将硫黄煮沸，本工程采用间接加热方式，加热温度为135～140 ℃，在这个温度下，硫黄可以顺利熔化。其次，在熔化的硫黄中加入设计量的石英砂，并依次加入石墨和水泥。在添加过程中，将温度提高到最大值，确保材料混合均匀。最后，在硫黄砂浆中加入聚硫胶，同时温度应该保持继续上升，升温至150～160 ℃;掺和各种材料后，降温至140～150 ℃，可在模板内灌注可溶性硫黄砂浆，在浇注过程中应提前预埋一段电阻丝。在永久支架安装完毕后，要设置临时支架。临时支架纵向应比永久支架高3 mm。根据洞口位置，逐一安装临时支撑，使临时支撑钢筋形成简支状态。当需要拆除临时支架时，只要接通36 V电源，临时支架材料可在20 min內软化，软化后的可溶性硫黄砂浆可渗入永久橡胶支座。因此，在安装永久支座和临时支座时，应在它们之间填充一薄层沙，使硫黄砂浆绝缘 [4]。

2.4 临时支座与拆除

箱梁临时支撑采用砂箱，安装时临时支架应比永久支架高10 mm，这样在拆除时更方便、快捷。砂箱由2根内径为φ250 mm×13 mm的钢管和2根外径为φ203 mm×7 mm的钢管组成，同时砂箱中要装满干砂。之后，用沥青密封砂筒与顶芯之间的缝隙，防止隔水蒸气后干砂吸湿。通过对“T”梁和架桥机荷载进行计算，确定砂箱的承载力。经计算，本工程所用砂箱的承载力为200 t，在使用临时支架前，为保证箱梁在安装过程中不会因临时支撑变形而沉降，应先进行预压。箱梁两端设2个临时支架，永久支架安装在墩顶接缝中心下的支承垫石上。墩顶连续接缝混凝土浇筑完毕、连续钢绞线张拉完毕后，拆除砂箱临时支架，将箱梁支撑在永久支架上。本项目中，一个连接包含四重交叉，4个交叉安装完成后就可以进行箱梁系统的转换。将箱梁转换为连续箱梁，使用钢束连接顶极接头。经计算，每个铜线的张力为195 kN。首先进行钢筋的连接，将竖直的钢筋焊接固定后就可以安装预制管。然后完成电线的插拔和支撑钢板的安装，进行混凝土的支架和铸造。混凝土的强度是C50，当钢筋混凝土达到设计强度时，可以进行预应力钢绞线施工，并按照设计流程取下临时支柱，随后将箱梁固定在永久支撑座上，在这个步骤中，箱梁可以从简支连续转换。

2.5 钢筋与模板制作安装

①钢筋的安装台，可以预先在制作场按照图纸尺寸配置成型，经检查合格后再量产，产品根据类型进行分类，同时在缠绕钢筋之前，先将台座的表面清理干净，正确地露出各个钢筋、中梁、端梁线的位置。将基板钢筋捆好后，各侧每1.0 m通过腹部板确定钢筋、捆腹板、中梁、端梁钢筋。安装完外型后，进行屋顶钢筋的绑扎。②模板制作的安装，在模板上组合体（1节6 m）进行安装成型。根据工程进度要求，加工4套外形，制作中梁模板2套和内、外梁模板各1套及内型3套。外型以6 m长的钢板为面板，采用75 mm×75 mm×8 mm的角钢。与8 mm的水沟钢垂直横向用力支撑肋条，10 mm的水沟钢纵向支撑，两侧的外型上下都用厚连杆固定。各块的标准横模的长度为6 m，一方总长度为5 m。除此之外，确定相应的端杆、中杆、模板、内模等采用钢板制成，厚3 m，尺寸为梁内横截面的一半。人工选择试样，最大长度不超过2 m，横截面为2块，上盖板为1块，底部内衬板块，每一个模板8 mm槽钢安装至少2个支架。当模板进入现场，先进行试拼与标号，去除板表面锈蚀，将橡胶带贴在模板连接处，防止漏胶。在连接钢筋之前，先清洗展台，用润滑油涂抹，待表面全部吸干后进行二次涂刷。在桌子的边上贴上5 mm厚的橡胶布，安装悬挂孔板，精准放出外模安装位置。使用5 t小龙门吊，根据展台样品，按线段组合边模;两个底部由16 mm的连杆外侧支撑，然后用木楔检查每个模板的尺寸。内部模式由两个部分组成，在连接屋面钢筋杆后，安装端面板。

2.6 箱梁浇筑

箱梁C50混凝土在拌和站内进行拌和后，使用罐车运送至预制现场，采用5 t龙门吊运到场内。

（1）混凝土的拌制。水泥：“宁国海螺”P.O42.5R;细集料由毛塔砂厂提供;粗集料：5～25 mm连续配制砂石（蓝田碎石厂）;外加剂：JM—Ⅱ型高效增强剂（江苏博特新材料有限公司提供）;水泥、水、砂、碎石、外加剂的配比为500∶175∶621∶1 154∶6（kg）;搅拌时间：1.5 min;瓦解度：160～180 mm;制作测试块：随机取样，试验组4套，现场组1套。

（2）混凝土浇筑：在一次成型工程中，采用水平分层、倾斜分布施工方法。①水平标高：一层为箱梁底板及腹板以下40 cm;二层为箱梁端梁（跨端）、中梁，腹板以上40 cm;三层为箱梁端梁（跨端）、中梁、其余腹板及顶部。②倾斜布置：根据箱梁的高度，倾斜布置，从一端到另一端，按照分层分布的原则，一次成型一个箱梁大约需要6 h。在夏季高温天气，混凝土凝固时间快，很难保证在第一层混凝土凝固前铺设第二层混凝土，容易形成施工冷缝。③混凝土浇筑顺序：第一次从箱梁一端向另一端浇筑第一层混凝土至中梁。第二次从箱梁腹板和中梁向梁端浇筑第二层混凝土，并延伸第一层另半跨箱梁底板及腹板浇筑混凝土。第三次返回箱梁端部，将箱梁顶板混凝土浇筑至跨中，将另一半跨1/2箱梁延伸至梁腹板混凝土，其余1/2箱梁腹板延伸至箱梁底混凝土厚板。第四次浇筑箱梁顶板及下半跨剩余1/2箱梁腹板。第五次浇筑下半跨剩余1/2箱梁顶板。按此顺序，箱梁混凝土浇筑时间虽长达6 h，但无施工冷缝，外观质量较好。

2.7 箱梁安装

箱梁由小桩号向大桩号逐跨安装。

（1）采用2台DFMD20/60门式龙门吊装1根箱梁，运至2台60 t纵向轨道平车上。

（2）箱梁纵向移动：采用2台60 t纵向轨道平车将箱梁运至架桥机吊跨。

（3）箱梁安装：采用DFJGJ/120龙门架桥机将箱梁吊至安装跨距，利用架桥机横向装置将箱梁移至安装梁位，缓慢落梁。

（4）对于间断端，永久支座应一次准确安装到位;对于连续端，临时支座应准确安装到位。

（5）支座安装注意事项：严格控制支座轴线的位置和标高，支座与梁底接触紧密，砂缸活塞顶标高留有压缩沉降值，保证永久支座顶标高。

2.8 体系结构转化

（1）时间要求：从预制箱梁到完成横梁湿接头的时间不得超过3个月，因此需要在完成一联后立即开始制造连续的横梁湿接头。

（2）钢筋工程：将梁端突出的竖直钢筋焊接连接，按规范要求组装，捆成梁钢筋。

（3）连接扁平波纹管，利用扁平波纹管连接器连接两个柱的顶部的负弯曲力矩波形管，随后进行穿束。

（4）现场浇筑墩顶横梁湿接头混凝土。当温度最低时，浇筑墩顶横梁湿接头混凝土，用搅拌机对混凝土进行搅拌，随后由运输车运到现场，然后倒在料斗上，把吊起来的车抬到桥面上，然后用手推车运送混凝土至浇筑现场，随后使用插入式振捣器进行振捣。

（5）张拉负弯矩钢束：墩顶横梁混凝土达到设计强度的95%后，采用2台YDC-25型千斤顶，两端对称拉伸张量的负弯曲力矩钢束。

（6）压浆：完成负弯矩钢束张拉口，及时压接注水泥浆。

（7）现场预留槽口混凝土：去除罐中的杂质和积水，在梁底穿过气孔，焊接槽中预留槽口钢筋。

（8）临时支座拆卸：连续墩上的支座有两种，一种是板式橡胶支座（GYZ375×77型），另一种是滑板式橡胶支座（GYZF4375×77型）。在体系转换过程中，先拆除连续墩顶板上的临时支座，再拆除连续墩顶滑道支座，由简单支护改为单线体系。临时支架由壁厚为10 mm，采用砂洗法用于消除临时支撑。

2.9 箱梁組合施工

单幅桥由5个箱梁构成，现浇梁直接湿接缝，变单片为多片组合箱梁。

首先，湿接缝钢筋，顶板湿接缝环形钢筋主要以焊接为主，在焊接过程中与预埋钢筋保持对齐，针对纵向钢筋进行绑扎。其次，湿接缝模板，湿接缝混凝土浇筑主要通过吊模完成，其模板主要以竹胶板为主，促使其具有充足强度与刚度。再次，预制箱梁翼缘凿毛，在完成预制箱梁超模后，在混凝土强度较低时进行凿毛工作。最后，现浇湿接缝混凝土，在放入混凝土之前，先用水冲洗湿接头箱内的梁法兰混凝土表面，注意采用清洁水。

3 结语

综合上文所述，由于本工程的底型受到解体及埋立筋的影响，所以采用经济泡沫板作为一次性的底型，因此要避免振动棒与发泡板发生碰撞，这对工程施工带来了很大的困难。最终，经项目组反复研究后，采用在泡沫板上铺上毡子的方法有效地解决了这个难题。此外，关于本项目临时支座的选择，虽然由专业制造商生产临时支座，安置方便，加热后即可取下，但是制造成本高，所以本项目采用砂箱作为临时支座。

参 考 文 献

[1]王亮明.装配式预应力混凝土箱梁先简支后连续结构施工技术[J].中华建设，2020（1）：156-158.

[2]贺耀北，方博夫，刘榕，等.中小跨整体预制Π形钢板组合梁力学与经济性研究[J].公路交通科技，2019，

36（12）：66-72.

[3]王燕浩.桥梁先简支后连续梁施工技术研究[J].建筑技术开发，2019，46（2）：66-67.

[4]王海洋.先简支后连续T形梁桥的临时支座设计及施工技术探讨[J].科技创新导报，2020（8）：25-26，28.