浅析匝道桥预应力砼钢构连续箱梁施工工艺及方法

匝道桥预应力砼钢构连续箱梁施工工艺及方法

B匝道桥主桥上部结构为35.3m+64m+35.3m三跨变截面预应力砼连续钢构箱梁，单箱底板宽6.5m，顶板宽12.5m，采用三向预应力体系，根据设计要求，施工方法需采用悬臂灌筑施工工艺，然后通过合拢及体系转换成为连续梁。

施工工艺及施工方法如下：

（一）施工工艺流程总述：

安装23#、24#墩顶支座→浇注硫磺砂浆支座→搭设0#托架→现浇0#块砼（同时完成墩、梁临时固结）→安装挂篮并预压调试→采用挂篮悬浇箱梁至最后一个节段（即最大悬臂状态）→张拉相应阶段预应力钢束、拆除挂篮→安装过渡墩（22#、25#墩）支座并临时锁定→支架现浇边跨直线段→安装边跨合拢段现浇托架→立模、绑扎钢筋、穿预应力束、焊接边跨合拢段劲性骨架→解除过渡墩上支座的临时锁定、夜间温度最低时浇注边跨合拢段砼→拆除合拢段劲性骨架、张拉钢束、拆除吊架→解除23#和24#墩上临时固结和临时支座→安装中跨合拢段施工吊架、浇注中跨合拢段砼→张拉其余设计预应力钢束、拆除吊架→完成整个体系转换、形成三跨连续结构→进行附属工程施工。

（二）临时支座施工

根据我单位同类桥梁施工经验，建议临时支座采用普通砼结构，仅在临时支座的中间设置一～二层硫磺砂浆层，在硫磺砂浆层中预埋电阻丝，当需拆除临时支座时，向电阻丝通电使硫磺砂浆融化，从而达到临时支座拆除目的。

（三）0#块施工

0#块设计长度分别为9.6m。一次浇注完成。

1、支架

用φ1000mm钢管桩布置在桥墩两侧，顶部搭设横、纵向I56工字钢做分配梁，在工字钢和底模之间设置方木和三角形桁架做支承。支架搭设完成用砂袋模似梁重堆砌法分级预压，并测量支架弹、塑性变形值，以便为立模时设置预拱度提供依据。

0#块现浇支架结构见图《0#块现浇支架结构图》。

2、模板

0#块外侧模板采用大块厂制定型整体钢模板，底模采用大面积竹胶板。（此模板在0#块施工结束后即做为挂篮的内外模板使用），内模倒角采用特制异型角模，其余为组合钢模板。

模板的标高调整通过千斤顶和小方木块配合进行，模板调整到位后，将小方木块用扒钉固定。外模调整到设计标高后设置对拉杆和临时拉撑固定。

3、钢筋及预应力管道施工

钢筋、预应力筋及波纹管在钢筋加工场制成半成品，用人工、自卸车运至墩旁，在模板内进行现场绑扎。

《0#块现浇支架结构图》。

其施工顺序如下：

绑扎底板及隔墙钢筋→安装竖向预应力管道和预应力筋→绑扎腹板钢筋→安装腹板内纵向波纹管，使用钢筋网片固定孔道→安装内模后绑扎顶板钢筋，安装顶板预应力管道。

钢筋施工工艺详见本节附件钢筋工程施工工艺细则。

预应力及管道施工本节附件预应力钢筋施工工艺细则。

4、砼施工

砼拌和：在砼拌和站拌和。

砼运输：采用砼输送车运至墩旁。砼输送泵输送。

砼灌注：按自低向高、先底板、再腹板及顶板的顺序浇灌砼，中间不留施工缝。0#块的梁体较高及其钢筋和预应力管道密集，给砼入模带来较大的困难，因此，在砼灌注时拟采取在顶板、腹板预留方孔多点灌注的方法。灌注时采用分层灌注，分层厚度不大于30cm。

砼振捣以高频插入式振捣器为主，同时配有部分附着式振动器。振捣人员施工时划分范围，分工负责，掌握快插慢拔等振捣要领，杜绝漏振及过振等现象，振捣时振捣器不得直接接触波纹管。在灌注砼时，派专人用通孔器及时清理管道，且保证每一管道都要畅通，以免影响下道工序。

砼养护：冬季采用蒸养的方法，其它季节采用覆盖洒水养护方法。

5、穿束、张拉及压浆

预应力张拉及压浆详见本节预应力连续箱梁中预应力施工工艺。

（四）悬臂浇注梁段施工

0#块施工结束后，即可在0#块梁段上拼装挂篮，进行1#-12#节段悬灌施工。

采用四套挂篮同时施工。采用中铁建总公司科研所研制的国内独有的新式菱形挂篮，该挂篮具有重量轻（只有49.8t）外形美观，移动灵活、走行方便、受力后变形小等特点，并且挂篮下空间充足，可提供较大施工作业面，利于钢筋模板施工操作。

悬臂浇注施工工艺：

1、安装挂篮及内外模板

0#块施工结束后即可进行挂篮安装，菱形挂篮各构件运抵23#、24#墩旁，组拼各部构件后，起吊上桥组装。

其操作工艺详见：《菱形挂篮施工工艺细则》。

挂篮组装完成后，利用内、外模走行梁配导链托出用于0#块施工的内、外模板到1#块位置，对位后用拉杆固定。

2、挂篮预压

挂篮组拼完成后，为有效消除挂篮安装后的塑性变形，实测挂篮本身在加载状态下的弹性变形，需对组拼后的挂篮进行加载预压。预压采用砂袋模拟梁重堆砌法,分0.25、0.5、0.75、1.0和1.2五级加载，并及时测量每级加载后的支架弹、塑性变形值。

预压测点布置在后支座、前支座、上横梁、下横梁、后横梁等处。详见《预压测点布置图》。

加载完成后，每6小时测量一次，连续48小时沉降量小于2mm时，可分级卸载，并及时测量各级卸载变形值，然后计算获取挂篮在使用状态下的参数指标，输入线型控制软件，得出各梁段的立模标高。

3、钢筋施工

悬臂节段钢筋施工均在挂篮内进行，施工顺序与0#块相同，其施工工艺详见本节预应力砼连续箱梁施工中钢筋施工工艺。

4、砼施工

砼施工与0#块相同。砼施工过程中，应遵循对称浇注的原则，既要保证同一块段两侧腹板砼的对称均匀浇注，防止偏重歪斜，又要保证一个T构上悬臂两端块段砼的对称浇注。

对称浇注可通过在梁顶设置三通泵送管向两端分流或用两个拌和站提供砼来保证。

砼浇注前，要凿除块段间砼表面浮浆到露出石子，然后用水润湿并刷一道素水泥浆，以加强接缝粘结。

砼施工工艺详见本节附件砼施工工艺。

5、在悬臂施工过程中，在尽量减少不必要施工荷载的同时，施工荷载应在悬臂两端对称堆放，或堆放在0#块梁顶，以免影响梁体的线型。

（五）边跨直线段施工

边跨直线段砼施工时间，应基本上与各T构的9#节段相同或稍提前，以使合拢段两端砼龄期基本相同，从而保证合拢后的梁体质量。

1、支架

承台顶支立四根Φ1000mm钢管桩，钢管桩接长至梁底，顶部设置纵、横向工字钢做分配梁，承托现浇直线段梁重。

2、预压

采用堆砌砂袋法预压，模拟施工顺序，等效逐级加载，预加荷重为箱梁重的1.2倍。观测支架弹性和非弹性变形，记录有关数据，合理设置预拱度，确定立模标高。

3、模板

梁体模板采用高强覆膜竹胶板组拼，原子灰膏嵌缝，以防漏浆。模板背棱采用方木。

4、钢筋、砼和预应力施工与0#块施工相同。

(六)、合拢及体系转换

1、合拢段施工

合拢顺序按先两侧边跨合拢，后中跨合拢的顺序进行。

合拢段模板利用挂篮模板采用悬吊法浇注边跨、中跨合拢段砼。

合拢段砼施工时，应尽量避免日温差造成的影响，可选择在日温差较小的一天中温度最低的时间浇注，砼浇注时间控制在2-3小时内。为保证合拢质量，砼可采用微膨胀砼，其膨胀剂掺入量由试验确定。

2、体系转换

待边跨合拢段砼达到设计规定的强度后张拉边跨合拢束，并拆除23#、24#墩临时固结和临时支座，成为单悬臂体系，然后采用同样方法浇注中跨合拢段砼，张拉预应力束，拆除模板，完成体系转换，最后全桥形成三跨连续梁。

悬臂浇注箱梁施工顺序图流程图。

（七）线型控制

大跨径预应力砼连续梁在悬臂浇注过程中，由于受多种因素的影响（例如各节段砼的材料性能、温度、湿度的变化），施工中的实际结构状态可能偏离预定的目标，随着悬臂的伸长，将产生误差积累，最终可能达不到合拢时的精度要求和成桥后的线型要求，严重的甚至可能会影响结构的正常使用。

为了满足合拢精度和成桥后的线型要求，在预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中采用计算程序逐段跟踪控制和调整，达到对线型进行很好控制的目的。

该控制程序如下。

1、倒退分析

主要根据设计的成桥状态，按照与施工次序相反的方向进行倒拆分析，以初步计算出各梁段的立模标高。

2、前进分析

根据实际施工情况和工期（如移动挂篮、浇注砼、张拉预应力、体系转换等）划分时段，采用有限元步进法结合随时间调整的有效模量法对预应力连续梁从开始施工到成桥这一整个施工过程进行跟踪分析，在分析过程中考虑施工荷载、现浇梁段自重、预应力张拉、预应力损失、体系转换、基础沉降、收缩徐变和温度等的影响。

3、误差分析和参数识别

对实际量测的标高和前进分析计算的结果进行分析和比较，分析

实测和计算结果之间误差的原因，并进行参数识别和调整。

在现场应用计算机程序进行跟踪控制，实际上是对每一节段的施工过程进行预报→施工→量测→分析比较→调整→再预报的过程，其中：

（1）预报

将施工中实际的结构状态信息如量测的标高、温度、湿度的变化，实际施工的周期以及设计参数的实测值和调整植入计算机，对下一梁段的立模标高进行预报并对结构的强度进行全面检算。

（2）施工

根据预报结果进行施工中的标高预调。

（3）量测即施工过程中对各道工序施工后的实际测量，实施时相对标高观测点设在0#梁段桥面中心处，在每个梁段前端按左、中、右设三个观测点，对每一施工工况（如挂篮移动前后、砼浇注前后、预应力张拉前后等）进行跟踪观测，在必要时进行全桥联测。为了分析温度对梁体变形的影响，在进行标高观测的同时，测试箱梁顶、底板和腹板内外侧的温度。在实际调整挂篮时，为避免温差对梁体变形的影响，尽量选在早晨9点钟以前进行。

（4）分析和比较

对实测和预报的结果进行分析和比较，分析引起实测和预报结果误差的原因，以决定是否要采取有效措施来调整和引正已偏离目标的结构状态。

（5）调整

在分析和比较的基础上决定是否需要对标高进行调整，如决定要进行调整，要进行参数识别，分析实际参数和计算参数之间的误差，并进行调整。

通过上述对每一个节段施工反复循环的跟踪控制和调整，使结构施工实际与预定的目标始终控制在容许误差范围内，最终保证设计要求的合拢精度和成桥后的设计标高。