预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法施工关键技术_公晓旭.pdf

2023.04 科学技术创新预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法施工关键技术公晓旭（中交路桥华北工程有限公司，北京）引言20 世纪 50 年代，变截面预应力混凝土连续箱梁桥开始出现，并因优越的跨越能力、经济性能得到了大面积的应用。在变截面预应力混凝土连续箱梁悬臂法应用时，不需全部搭设支架，仅在开始位置搭设支架，其他节段则借助挂篮移动逐一完成前一节段、后一节段的悬臂浇筑，在满足既有铁路、既有公路跨越作业要求的同时，实现河流、峡谷等位置的顺利跨越。因此，以变截面预应力混凝土连续箱梁桥为目标，对悬臂法的成熟操作进行适当分析具有非常突出的现实意义。1悬臂法作业背景某预应力混凝土连续箱梁桥为变截面，其立面布置见图 1。图 1某变截面预应力混凝土连续箱梁桥的立面布置图 1 中，L 为跨度，为 90 m，由图 1 可知，预应力混凝土连续箱梁桥采用（90+90+90+90）m 跨度组合。其中上部结构形式为变截面预应力混凝土连续箱梁，除 0#、边跨现浇段采用落地式支架作业方法外，其余节段采用悬臂法，共设置 20 个悬臂节段，分别为 5 个200 cm 悬臂节段、6 个 300 cm 悬臂节段、7 个 400cm 悬臂节段、2 个 350 cm 悬臂节段，实体截面见图2。图 2某预应力混凝土连续箱梁桥的实体截面由图 2 可知，某桥梁截面为直腹单箱双室。根据前期规划方案，可知桥梁主跨支点为 9.5m，跨中梁高为3.2 m，箱梁翼缘单侧宽度、箱梁底板宽度分别为 4.0m、12.2 m，箱梁顶板宽度为 20.2 m，顶板厚度为 35cm，中墩支点位置厚度为 70 cm，边墩支点、中墩支点周边呈 78 cm 线性变化，整体表现为横向-纵向-竖向三向预应力体系。2悬臂法的作业流程变截面预应力混凝土连续箱梁桥悬臂的作业流程见图 3。2.1支架拼装对于 0#块，测量放出墩旁承台位置，顺桥向设置 2排 3 根 600 mm8 mm 钢管桩立柱，柱上安装型钢平台。在内侧垂直布置的钢管桩之间，设置拉杆孔+抱箍连接；在外侧一排斜撑形式的钢管桩之间设置 273mm6 mm 钢管连接系，并从钢管桩底端着手，连接承作者简介：公晓旭（1988-），男，本科，工程师，主要研究方向：道路与桥梁施工。摘要：预应力混凝土连续箱梁桥是一种施工要求高、施工难度大的新型桥梁，悬臂施工法是预应力混凝土连续箱梁桥施工常用方法。简单介绍了预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法施工背景，论述了预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法施工技术流程，并对悬臂法施工控制要点与结果进行了进一步分析，希望为悬臂法在预应力混凝土连续箱梁桥中的应用提供一些参考。关键词：预应力混凝土；连续箱梁桥；悬臂法施工中图分类号：U448.21+3;U448.35;U445.4文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0109-04109-科学技术创新 2023.04台，进而从钢管桩顶端着手，逐一连接底模平台1。连接后，依据 0#块梁重量、作业荷载总重 1.2 倍，选择灌水沙袋，完成支架预压，预压方案见图 4。根据图 4，分别依据设计荷载 30%、设计荷载50%、设计荷载 100%、设计荷载 120%预压并静止放置 24 h，观测各点标高，确定各点标高累计变形值小于等于 2 mm，卸除荷载。2.2支座安装作业开始阶段，依据前期规划设想要求，判定支座型号是否准确以及桥墩上支座位置是否存在偏移，并确保支座上座板与支座下座板、变截面预应力混凝土连续箱梁底、支撑垫石均密切贴合，承受应力均匀，且螺母紧固、配件齐全、锚栓固结2。进而依据表 1 要求，进行支座安装。2.3模板安装根据 0#块外侧模特点，作业者可以选择已除锈的钢模板体系，直接均匀涂刷模板漆后依据前期规划方案安装。0#块内侧模板则选择钢木组合模板，经方木紧固，下方设置型钢背带，底部经 C55 混凝土杆承托；上方开设洞口，穿入 PVC 管，经 20 mm 钢筋拉杆紧固。同时，选择内侧模板（支座钢筋片位置）距离混凝土顶面 100 cm位置，开设后期振捣洞口，为后期作业做好准备。变截面预应力混凝土连续箱梁面板选择竹胶模板，依据以拉为主、以支撑为辅的原则，经 5 cm5 cm撑杆支撑，杆内预先埋设 1 根 12 mm 钢筋，呈梅花形布置，相邻撑杆布置间距为 78 mm，避免面板断裂。2.4钢筋安装在钢材进入现场后，作业者应依据表面洁净、无局部弯折的原则，按设计图纸编号，逐一调直除锈。除锈后，向模板作业位置运输钢筋，逐一进行底板钢筋、横隔板钢筋、腹板钢筋、顶板钢筋放样，经扎丝牢固绑扎交叉点。同时，作业者应借助定位钢筋固定钢束管道，依据设计图纸安装预应力管道3。预应力管道曲线段布置间距为 50 cm，直线段布置间距为 100 cm，并预先埋设泄水孔、翼缘板下方滴水槽、通风孔等部件，规避管道、骨架钢筋冲突问题。2.5挂篮拼装确保钢筋紧固安装后，作业者可以借助三角挂篮，逐一拼装走道梁锚固、前后支点、纵梁、后上横梁、三角拉板，拉板拼装完毕后，拼装前上横梁、前吊带，利用同样的方法，拼装后吊带、底篮、前后下横梁，最后依据前期规划设想方案，进行底篮、前后吊带、外模的拼装。挂篮拼装完毕后，确定中线正确且底模标高调节完毕，调节参数见表 2。在前一阶段预应力压浆后，作业者可以驱动挂篮行走到下一阶段，逐次作业。2.6混凝土浇筑在预应力管道安装完毕后，作业者应贯彻一次灌注成型的原则，逐一进行底板、腹板、顶板的混凝土浇筑。浇筑混凝土期间，作者应控制同一个挂篮的两侧对称，由挂篮前端向后端、两侧向中央有序进行4。灌注后，经腹板内侧预留口插入振捣器，均匀振捣，避开图 3变截面预应力混凝土连续箱梁桥的悬臂作业流程图 4支架预压方案110-2023.04 科学技术创新压浆管，小直径插入顶板振捣。顶板振捣完毕后，作业者需要将插入式振捣器插入变截面预应力混凝土连续箱梁顶板与腹板连接位置、新梁段与旧梁段接缝位置，全面二次振捣。振捣后，覆盖麻袋洒水养护。在混凝土初次凝结前，抹平底板，拉毛顶板，完成混凝土浇筑作业。2.7预应力张拉变截面预应力混凝土连续箱梁桥预应力张拉工序见表 3。如表 3 所示，在梁段混凝土强度达到设计强度 90%且龄期超过 1 个星期后，作业者可以先张拉腹板束再张拉顶板束，最后张拉横向预应力钢束、竖向预应力螺纹钢，两侧对称推进，同时控制张拉应力、伸长量5。张拉完毕后，作业者可以依据 0.5MPa0.7 MPa 的标准，开展孔道压浆，压浆用浆液与梁体混凝土级别相同。3悬臂法关键控制内容3.1预拱度控制变截面预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法操作初期到建成之间，结构变位、内力均处于持续动态转变，需要作业者聚焦桥梁预拱度值，于同一水平面上规划不存在差异跨径内待合拢的 2 悬臂端，控制运营阶段结构成桥线性、预期规划要求相符。一般主梁悬臂浇筑段的各个节段立模标高如下（1）式中，Hi为待浇筑节段变截面预应力混凝土连续箱梁桥主梁底板前端底模标高；Ho为变截面预应力混凝土连续箱梁桥节段设计标高；fi为变截面预应力混凝土连续箱梁桥主梁悬臂浇筑节段受下一浇筑节段的影响值；fio为变截面预应力混凝土连续箱梁桥顶板纵向预应力束张拉后的悬臂段标高影响值；fl为挂篮弹性形状异变对变截面预应力混凝土连续箱梁桥悬臂浇筑节段影响值；fx为收缩温度、徐变、二期恒定荷载、结构体系转换。活动荷载等影响值6。根据式（1），作业者应在控制梁段混凝土自重、张拉悬臂预应力筋与挂篮荷载的基础上，从模板吊架、安装设备测拆除、合拢混凝土配重、张拉预应力束着手，着重控制预应力筋松弛、混凝土弹性收缩或徐变、孔道摩擦阻力预应力损失等因素，进行控制。比如，作业者可以从挂篮拼接安装完毕着手，测量控制点标高，试点压重后继续测量控制点标高，获得控制点标高数值后撤除试点压重，消除挂篮非弹性变形。同时，作业者可以借助自动安平水准仪，于每一阶段作业进入尾声、下一阶段低模标高位置划定开始时刻，选择 7:00 前，观测变截面预应力混凝土连续箱梁桥标高，根据观测值，对照设计规范，以箱梁作业截面预拱度值为对象，持续调整，确保变截面预应力混凝土连续箱梁桥预拱度值与前期规划数值之间误差满足作业规范要求。3.2合拢安全控制变截面预应力混凝土连续箱梁结构合拢操作期间风险因素较多，涉及结构线性、结构内力。因此，作业者应注重合拢操作控制，确保合拢操作顺利推进7。合拢期间，作业者可以先后推进边跨合拢、中跨合拢。整个合拢作业需要贯彻低温灌注、拉撑结合的方针，即在低温度环境下经型钢骨架锁定合拢段 2 侧梁体，表 1固定支座安装要求表 2挂篮调节标准表 3变截面预应力混凝土连续箱梁桥预应力张拉工序支座四周高差 项目/参数 支座高程 承受 压力 500 kN 承受 压力 500 kN 支 座顺 桥向偏位 支 座中心与主 梁中西线位置偏移 参数 按设计规定,若 设计 没有规定,则控制高 程偏 差小于等于5 mm 1 mm 2 mm 2 mm 10 mm 走道梁 前后支点 部位/调节标准 桥轴线 两侧位置偏差 顺直度(每2m侧向弯曲)顺桥向偏差 顺桥向 2 主梁 前支点位置偏移量 桥轴线至两侧前支点距离误差 偏差 3 mm 2 mm 20 mm 10 mm 5 mm 三向预应力/工具 纵向 横向 竖向 腹板束 15.2 mm 24 mm高强度低松弛钢绞线!25mmPSB 预应力混凝土螺 纹钢筋双 排布置 顶板束 15.2 mm 15 mm高强度低松弛钢绞线 15.2 mm 30 mm高强度 低松弛 钢绞线+BM15!3/BM15P!3扁形锚具!底板束边跨 15.2 mm 12 mm高强度低松弛钢绞线!底板束中跨 15.2 mm 15 mm高强度低松弛钢绞线!()ioiiolxHHffff=+-+111-科学技术创新 2023.04促使 2 侧梁体相对固定后，在早上 7:00 前灌注混凝土，确保混凝土随温度上升而凝固。在挂篮悬臂浇筑进入尾声后，技术人员可以将拆自挂篮悬臂位置的吊篮安装到边跨合拢位置，同时进行混凝土浇筑、配重，以便在边跨合拢后立即移动吊篮到中跨，完成中跨合拢、配重，尽可能减少荷载。4悬臂法作业效果于悬臂浇筑进入尾声时刻，观测 2 悬臂端相对竖向挠度，得出结果见表 4。表 4预应力混凝土连续箱梁悬臂作业控制效果由表 4 可知，2 悬臂端相对竖向挠度差小于等于2.0 m，满足设计阶段关于 2 悬臂端相对竖向挠度小于等于 3.0 m 的要求。同时合拢期间 2 悬臂端高程相对误差、中线偏差分别小于 2 cm、1 cm，满足梁体挠度控制要求。5结论综上所述，预应力混凝土连续箱梁桥悬臂法作业需要由桥墩顶阶段出发，朝向墩顶两侧，有序增加节段，已建节段是施工机具重量、下一节段重量的承受者，待各节段均达到设计强度后将预应力施加到各节段，获得一个前节段、后阶段紧密连接的整体。在前一节段、后一节段操作期间，作业者应着重控制悬臂过程，确保作业目标顺利达成。参考文献1臧传势.大跨径预应力混凝土连续箱梁结构分析J.大众标准化,2021(18):59-60.2林上顺,叶世集,林永捷,等.预应力混凝土连续箱梁桥抗侧翻设计关键参数J.水利与建筑工程学报,2021(1):102-106.3许庆华.城际铁路混凝土连续箱梁桥悬臂浇筑施工技术J.设备管理与维修,2022(2):146-148.4乔兴月.装配式预应力混凝土连续箱梁桥单梁静载试验研究J.交通世界,2022(18):19-21.5刘海弯.装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工技术J.中国新技术新产品,2022(10):143-145.6戚国骐.大跨度波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工质量控制J.质量与市场,2021(5):53-54.7李芝树,刘福江,王建军,等.大跨度预应力连续箱梁桥悬臂挂篮施工技术研究J.工程质量,2022(11):47-52.Key Technology of Cantilever Constructionof Prestressed Concrete Continuous BoxGirder BridgeGong Xiaoxu(CCCC North China En