超大跨径UHPC简支箱梁拼装施工

黄巧敏

摘 要：本文针对桥梁施工技术领域，具体为超大跨径预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁拼装施工工艺。北江四橋跨越大站镇岸河堤一跨102 m预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁，为单向预应力结构，纵向按全预应力构件设计，混凝土强度为R120。每幅由25节预制UHPC简支箱梁拼接而成，其中单个节段最长是5 m，最重约142 t。节段梁由梁场处160 t龙门吊吊运至200 t运梁车上，并由运梁车沿便道运输至桥位提梁站，采用600 t汽车吊进行吊装，通过调梁小车将节段纵移至安装位置，节段胶拼后进行临时预应力张拉，体外预应力施工，最后进行湿接缝施工完成UHPC简支箱梁拼装工作。

关键词：超大跨径;UHPC简支箱梁;拼装施工

中图分类号：U448.213 文献标识码：A

0 引言

采用大吨位汽车吊吊装因桥梁墩柱不高且桥下场地经填土平整后给汽车吊提供作业平台，无需架设架桥机或悬拼吊机，减少设备使用成本。目前采用汽车吊进行预制梁吊装施工已在国内外得到广泛运用。考虑到北江四桥跨越大站镇岸河堤只有一跨采用预应力超高性能混凝土（UHPC），跨径为102 m，属超大跨径预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁，参考类似工程预制梁吊装施工经验，架桥机和悬拼吊机常用于跨径小且多跨径桥梁，受挠度和剪力因素影响大，难以满足超大跨径UHPC简支箱梁吊装的要求。三维调梁小车能灵活方便在轨道上运输和调节梁段三向调整，确定梁段的三维状态与已安装段匹配面相符，最后完全靠拢，然后施加临时预应力。

1 本项目UHPC简支箱梁拼装需要解决以下技术问题

（1）超大单跨径预制梁吊装问题，一跨102 m预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁，传统工艺上采用架桥机和悬拼吊机进行拼装，由于是单跨采用超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁，无法给架桥机和悬拼吊机提供设备安装场地，且由于是单跨采用架桥机或者悬拼吊机由于预制梁段逐跨拼接产生的挠度和剪力对其整体平面位置、轴线、高程产生影响。（2）UHPC简支箱梁单个节段最长是5 m，最重约142 t。UHPC节段梁对吊架刚度、吊点位置、起吊方法等提出高难度要求。（3）单台龙门吊叠加吊架重达142 t，龙门吊轨道需要满足稳固又可拆卸的要求，龙门吊需有可靠的平衡调节措施。（4）支撑平面搁置在支座上，不完全吻合。（5）拼装过程需保证整体平面位置、轴线、高程误差在允许范围内。

2 本项目UHPC简支箱梁拼装采用技术措施、方案

UHPC简支箱梁拼装中，单跨并且跨度大，梁体较重，梁体拼装过程中受挠度和剪力影响小，每节梁段拼装完成后，由测量人员对预埋于梁段顶面的轴线和标高控制点进行观测，同时检测已安装梁段的线型三维坐标，并与监控单位提供的此节段梁段的三维控制数据相比较，由此进行精细调整，减少对整体的平面位置、轴线、高程误差，解决在三维空间上灵活调节梁段的位置等难题。

技术方案：

UHPC简支箱梁拼装方法关键技术主要包括超大跨径预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁支架搭设、预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁运输、梁段吊装、拼装、梁段调节、胶拼、临时预应力张拉、体外预应力施工等组成。

首先搭设（UHPC）简支箱梁支架，支架搭设完成后准备节段梁转运工作，节段梁在预制场内养护完成并存放28天以后，采用场内160 t龙门吊将节段吊装至200 t轮胎式平板运梁车上，沿施工便道运输至桥位。节段块吊装上运梁车后，平稳放在平板运输车的均衡梁上，防止钢齿坎的螺纹钢筋与平板运输车干涉。同时在节段梁与均衡梁之间支垫橡胶垫以防止梁底面的损坏，单侧拉斜缆索系紧固定。

节段梁采用600 t汽车吊进行吊装。靠近墩顶节段将吊车泊位在盖梁附近进行吊装，其余节段吊装时将吊车泊位在河堤位置附近，通过调梁小车将节段纵移至安装位置，节段之间预留10 cm左右的间隙。

为减小节段拼装过程中轴线的偏差，节段拼装从跨中1号节段开始，依次向两端逐个节段拼装直至支座位置。为预留涂胶的操作空间，1号节段与两侧的2号节段之间各预留50 cm，其余节段之间预留10 cm（含剪力键凸键）。拼装时，先进行1号节段的定位及固定，并将靠近18号墩侧的2号节段与1号节段临时固定，防止在19号墩侧的2号节段拼装张拉临时预应力时引起1号节段的移位。并采用精轧钢将1号节段固定在贝雷支架上，18号墩侧的2号节段拼装到位后，拼装19号墩侧的2号节段，三个节段拼装完成后，测量其整体平面位置、轴线、高程，如超出误差容许范围则对其整体进行调整，之后将三个节段锚固在支架上，进行后续节段的拼装。

拌胶：环氧胶型号根据施工时的不同气温选用，保证梁段拼装质量和拼装进度。环氧胶使用前将各组份按顺序组合，并用专用搅拌枪在规定的时间内拌制均匀。

节段涂胶节段的胶拼是上部结构施工的重点工作之一，胶拼面环氧树脂胶拼材料应填充密实，涂膜厚度均匀，胶结牢固，胶缝外观整洁，预应力孔道保持畅通是节段胶拼的一个重要控制目标。

单个节段共布置6束临时预应力，其中顶板布置4束，底板布置2束，拉杆采用精轧螺纹钢。13号节段为实心段（仅留置人洞），与12号节段临时预应力利用体外预应力管道穿φ48 mm40Cr拉杆。束预应力必须同时、同步完成张拉，预张拉锚下控制应力根据截面类型进行控制，使环氧树脂在0.3 MPa的压力下固化，挤压后的胶缝宽度宜在2～3 mm，不应出现缺胶现象。

箱梁体外预应力由体外索、转向器、锚固系统、减振器及保护罩组成，体外索采用φs15.2-24规格钢绞线成品索，采用四台（两套）千斤顶对相同束号每组两根钢索两端同时对称张拉，张拉程序为：0→10%σcon→20%σcon→

100%σcon，持荷5分钟后锚固。单幅桥两个箱室内侧顶板之间设置60 cm宽、20 cm厚的UHPC现浇湿接缝将两个箱梁形成整体。

具体实施方式：

一种新型的UHPC简支箱梁拼装方法具体实施步骤如下：

步骤一：节段梁采用满堂支架拼装。在两墩之间填筑支架基础，填土高度为河堤顶，靠下游修筑运梁便道，在两墩之间搭设单个箱室满堂支架，布设运梁轨道及临时支墩垫梁。

步骤二：节段梁通过运梁车从预制场运输至桥位，采用大吨位汽车吊吊装上支架，先将全部节段吊装上支架，对支架进行预压。

步骤三：支架沉降稳定后开始节段梁的调节及涂胶拼装，节段梁调位采用调梁小车，从跨中节段开始调节，首个节段调整到位后与支架临时固定，调节相邻节段并匹配，张拉临时预应力。

步骤四：依次调节单个箱室全部节段及张拉临时预应力。张拉第一批预应力钢束，拆除临时预应力，张拉第二批预应力钢束，箱梁脱离支架。

步骤五：按上述步骤安装单幅桥另一个箱室箱梁，浇筑箱梁间横向湿接缝，完成单幅桥节段拼装。按上述步骤安装另一幅桥两个箱室的箱梁。

实际施工中，需根据实际情况编制更详细的交底，UHPC节段梁的运输需要安排专人对跟车，确保运输过程安全，准备措施到位后再进行节段梁吊装，并建议安排专人检查、专人旁站。

3 本项目UHPC简支箱梁拼装采用技术创新点

解决超大跨径预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁拼装施工工艺中的跨径大且只有单跨，采用搭设满堂支架施工，同时为了减少因节段梁自重引起的下挠和剪力，三维调梁小车能灵活方便在轨道上运输和调节梁段的位置，解决轴线和标高控制点定位要求高等难题。

（1）节段梁支架采用钢管、贝雷、型钢搭设的满堂支架，基础为混凝土扩大基础，支架顶部设置梁段调节装置及臨时支墩，取代架桥机或者悬拼机很难满足单跨且超大跨径的预制梁拼装问题。（2）采用满堂支架拼装UHPC简支箱梁可以解决减少因跨径大和节段梁自重引起的下挠和剪力。（3）三维调梁小车能灵活方便在轨道上运输和调节梁段的位置，解决轴线和标高控制点定位要求高问题。（4）为保证两梁段拼接面标高、倾斜度保持一致，减少涂胶后的梁段位置调节时间，在胶拼前，进行试拼装。梁段滑移距前节段梁段20 cm后，粗调梁段标高、中线和匹配面后继续前移。在快靠拢时，通过调梁小车三向调整功能对梁段的位置精确调整，使其与已拼梁段端面匹配。到位后观察上、下接缝是否严密，有无错台，试拼装时，并通过调梁小车的三向调整功能微调，调整待拼节段标高，节段拼接面靠拢，保证节段拼接面完全匹配。

此UHPC简支箱梁拼装方法采用满堂支架法和三维调梁小车对节段梁在三维空间上进行灵活调节的关键技术可以克服UHPC简支箱梁拼装时跨径大引起的下挠和剪力，并且轨道固定但要能灵活拆卸、安装定位要求高等难题，提高施工可操作性，减少工序时间，提高功效等。

4 本项目UHPC简支箱梁拼装总结技术经济成果（结论）

超大跨径预应力超高性能混凝土（UHPC）简支箱梁拼装，采用满堂支架法配合汽车吊和三维吊梁小车进场施工，灵活运用桥墩下场地，为汽车吊提供作业空间和搭设满堂支架，无需架桥机或悬拼吊机，节约施工成本同时能减少因UHPC简支梁自重引桥的下挠，从而对线型和高程起到良好控制作用。满堂支架拼拆方面，避免吊梁时长时间悬空作业，降低作业风险，且能提高设备的利用率。利用搭设满堂支架进行UHPC简支梁拼装，是结合以下两种施工工艺：以往采用架桥机或其他吊梁设备对常规预制梁吊装进行吊装和用满堂支架法现浇梁施工。根据自身跨径大等环境因素，创造性采取满堂支架法进行UHPC预制简支箱梁的拼装施工。

5 结语

本项目UHPC简支箱梁拼装采用滑梁轨道配合三维调梁小车，三维调梁小车能灵活方便在轨道上运输和调节梁段的位置。有效解决以下技术难题，轴线和标高控制点定位要求高，便于安拆又具有良好限位作用的轨道及锚固设置，简易地调节UHPC节段梁等。提高施工可操作性，减少工序时间，提高功效，对以后类似工程施工具有一定参考价值。

参考文献：

[1]节段预制拼装预应力UHPC箱梁技术规程[S].

[2]公路桥涵施工技术规范：JTG/T 3650—2020[S].

[3]邵旭东，詹豪，雷薇，等.超大跨径单向预应力UHPC连续箱梁桥概念设计与初步实验[J].土木工程学报，2013（8）：83-89.

[4]项海帆.桥梁概念设计：Conceptual design of bridges[M].人民交通出版社，2011.