思南烏江三橋斜拉橋主梁施工

李慶國

(四川路橋建設(shè)股份有限公司大橋分公司)

1 工程概況

思南烏江三橋位于貴州省思南城北新區(qū)約2 km處，橫跨烏江干流，是改善省道過境通行條件、連接?xùn)|西城區(qū)的重要城市橋梁。主橋?yàn)?55 m+155 m獨(dú)塔雙索面PC斜拉橋，采用塔梁固結(jié)體系。橋梁全長432.31 m，橋面凈寬14+2×3.25 m人行道，瀝青混凝土橋面，縱坡1%、雙向橫坡2%。橋位河床地質(zhì)表層為卵石層，下層為泥巖層，常年水位受上游思林電站卸閘陡漲陡落，訊期洪水由暴雨形成。

索塔為鉆石型，縱向?qū)? m，總高度111.4 m，采用C50混凝土，分上、中、下塔柱及塔冠。上、中塔柱采用空心箱形斷面，縱、橫向壁厚均為1.0 m和0.8 m。上塔柱斷面尺寸為5.0 m×5.5 m，在拉索錨固區(qū)內(nèi)配置Ф32精軋螺紋預(yù)應(yīng)力筋;中塔柱斷面尺寸為5.0 m×3.0 m;下塔柱采用實(shí)心矩形斷面，斷面尺寸由5.0 m×3.108 m向下漸變至5.0 m×5.4 m。在中、下塔柱之間設(shè)一橫梁與主梁固結(jié)，橫梁為箱型變高度結(jié)構(gòu)和主梁橫坡一致，設(shè)28束15-25預(yù)應(yīng)力筋錨于塔柱外側(cè)。索塔基礎(chǔ)采用C 30混凝土，由直徑2.5 m×12的鉆孔群樁、22.5 m ×14.5 m ×5.0 m 的承臺、塔座組成。

主梁段面為∏型肋梁，采用C55雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，全寬25.9 m，中心梁高 2.705 m，分 A、B、C 三種梁。A 梁MS02～MS18、SS02～SS18為 8.0 m 標(biāo)準(zhǔn)梁段，橫隔板間距8.0 m，厚度 0.4 m;B 梁 MS01、SS01 為塔梁固結(jié)段，梁長11.5 m;C梁MS19、SS19為主梁端部合龍段，長度為4.84 m。引橋上部為連續(xù)剛構(gòu)箱梁，全寬20.5 m，C50混凝土。

斜拉索采用Ф15.2無粘結(jié)低松馳鍍鋅鋼絞線，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa。拉索體每根鋼絞線外熱擠PE防腐套，整索外套整圓式HDPE管。全橋共72束拉索，有OVM250-31(2#～4#索)、OVM250-37(1#、5#、6#索)、OVM250-43(7#～10#索)、OVM250-55(11#～18#索)4種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)索距8.0 m。塔端采用鋼錨梁的錨固方式，鋼錨梁共17套，由工廠加工，每套鋼錨梁錨固2對斜拉索。施工控制采取標(biāo)高與索力雙控。

2 主梁施工技術(shù)難點(diǎn)

(1)塔內(nèi)張拉空間小，不能實(shí)現(xiàn)4臺千斤頂同步對稱張拉，需專門千斤頂來滿足張拉空間要求;

(2)斜拉索鋼絞線從31根增至55根，如何保證索力的均勻和低應(yīng)力狀態(tài)下(0.08Rby～0.38Rby)錨固的可靠性;

(3)主梁固結(jié)現(xiàn)澆段屬厚大體積，高強(qiáng)度混凝土熱裂紋控制措施;

(4)地方材料差異大，砂細(xì)度模數(shù)大于3.4，混凝土自拌量小(20～23 m3/h)，泵送距離長，混凝土施工性能要求高;

(5)塔、梁同步施工安全問題。

3 主梁施工

3.1 塔梁固結(jié)段施工

3.1.1 支架搭設(shè)

索塔橫梁施工完后，用4根Φ630×10鋼管支撐在承臺上搭設(shè)現(xiàn)澆支架。塔壁上焊接臨時支承牛腿、三角形吊架、鉸座。再在上下游鋼管分配梁上安裝掛籃鋼箱主縱梁，用塔吊將鋼箱梁后段(8.5 t)吊起與塔壁上三角吊架連接。在吊架上安裝兩根Ф32精軋螺紋鋼吊桿，并設(shè)兩臺100 t千斤頂對鋼箱梁后段調(diào)整就位，再安裝后橫梁。中段鋼箱梁通過后段鋼箱梁上簡易吊機(jī)起吊與后段鋼箱對接，鋼箱梁中段安裝完后隨后安裝掛籃中橫梁。中橫梁總重量為8.9 t，岸側(cè)可用塔吊整體吊裝一次到位，江側(cè)用錨固在中段鋼箱梁上的懸挑鋼箱作為吊點(diǎn)，上下游抬吊使之就位。安裝中橫梁前必須采取措施防止鋼箱主縱梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)。重復(fù)上述方法，安裝鋼箱梁前段和前橫梁，用塔吊安裝次縱梁、工作平臺等其它構(gòu)件。

由于掛籃重量大，無法實(shí)現(xiàn)整體一次安裝。掛籃各部件嚴(yán)格按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范加工，通過無損探傷檢測合格，主要結(jié)構(gòu)試拼后運(yùn)至4#墩吊裝。鋼箱梁后段與塔壁牛腿和鉸作為支撐，中間鋼管支撐，前端2#臨時索通過轉(zhuǎn)換架與弧型首相連作彈性支撐。掛籃作為承重主平臺，形成現(xiàn)澆段勁性底模，此項(xiàng)工作也是掛籃懸拼施工最關(guān)鍵的工作。

3.1.2 固結(jié)段現(xiàn)澆

固結(jié)梁段混凝土為2×305 m3。各設(shè)兩道橫隔板，隔板厚仍為0.4 m，第一道隔板內(nèi)主肋寬 3.9 m，頂板厚 0.4 m，兩隔板之間主肋寬由3.9 m漸變?yōu)?.0 m，頂板厚0.32 m。梁段縱向分段澆筑，第一次澆筑5.5 m，第二次澆筑6.0 m。頂模板用臨時支撐在底籃分配梁上的扣管作為支架，澆筑前吊鋼筋對掛籃、支架預(yù)壓，支架立模標(biāo)高計(jì)入預(yù)拱度、彈性變形等。

施工采用預(yù)埋冷卻管、優(yōu)化配合比、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施防止混凝土熱裂紋產(chǎn)生。第一段預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力孔道和冷卻管壓注M60水泥凈漿。第二段要安裝1#斜拉索，澆筑中張拉2#臨時索來調(diào)整勁性支架前端標(biāo)高。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)段施工

3.2.1 掛籃結(jié)構(gòu)

掛籃為牽索式掛籃，全長17.96 m，寬26.4 m(不含操作臺)，總重量(含模板)為185.7 t。除主縱梁前段和精加工件外，其余由原有掛籃工地改制完成。

底籃系統(tǒng):由鋼箱主縱梁及前、中、后三根橫梁共同構(gòu)成空間梁格體系。主縱梁寬2.0 m，高2.14 m，沿縱向分三段，節(jié)段間用M24扭剪型高強(qiáng)螺栓連接;前橫梁為鋼箱梁，寬1.0 m，高2.04 m，兼作主梁橫隔梁底模，中橫梁為工字梁，寬0.4 m，高1.84 m，均分三段用M24高強(qiáng)螺栓連接。后橫梁用M型萬能桿件和少量異型桿件拼裝組成。

行走定位系統(tǒng):由C型掛鉤及導(dǎo)向輪、縱梁反力輪、走道、牽引桿、60 t千斤頂組成。

提升錨固及止推系統(tǒng):掛籃上、下游前后各設(shè)2根Ф80螺桿，前錨桿配備2臺250 t千斤頂，后錨桿配2臺60 t千斤頂。掛籃向后的水平力通過止推鋼銷嵌入Φ300預(yù)埋鋼筒內(nèi)來平衡，通過頂升力使掛籃與主梁緊密貼合起到抗剪作用。

模板及模板頂升系統(tǒng):主梁模板采用剛度足夠的大塊鋼模。頂模采用整體式，由設(shè)在掛籃前、中橫梁之間次縱梁上的千斤頂頂升模板，上下游各兩臺60 t千斤頂。

3.2.2 掛籃懸澆施工

(1)縱向懸臂鋼束張拉完后下降掛籃和頂模板;(2)利用液壓裝置前移掛籃8.0 m;(3)安裝前后錨桿，用千斤頂循環(huán)頂升掛籃就位，并調(diào)整好位置;(4)將前后錨桿錨固，用鋼楔支墊好掛鉤，用螺旋千斤頂代替反力輪支撐。

掛籃就位后的施工步驟:①安裝止推機(jī)構(gòu)，索導(dǎo)管及斜拉索，按監(jiān)控指令調(diào)整斜拉索初張力至混凝土澆筑前的設(shè)計(jì)值;②整體提升頂模板，綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力筋及管道;③安裝加固內(nèi)、外模板;④澆筑混凝土，張拉、壓漿;⑤索力張拉，收集橋面高程;⑥降掛籃下一節(jié)段施工。

3.3 斜拉索安裝及張拉

3.3.1 鋼絞線下料

除1#、2#拉索在后場下料制作外，其余拉索均在橋面制作，長度為無應(yīng)力狀態(tài)下自由長度。下料遵守距離丈量原則，場地平整鋪墊好不使PE受損傷。兩端頭PE護(hù)套按規(guī)定長度剝除，并打散用清洗劑清洗端頭，在端頭約12 cm范圍內(nèi)切掉外圈6絲并打磨外圓，保留中心絲。將鋼絞線復(fù)原，用鐓頭器將兩端中心絲鐓成半圓形，以供掛索牽引用。

3.3.2 單根安裝、張拉、錨固

將鋼絞線張拉端與循環(huán)鋼絲繩上牽引裝置連接，順著HDPE管內(nèi)牽至上端管口和錨孔穿出的牽引索連接，用塔柱內(nèi)的電動葫蘆將鋼絞線拉出錨板孔至所需的張拉長度，安裝夾片臨時錨固;固定端鋼絞線與梁端錨孔穿出的牽引索連接，人工牽引出錨板孔錨固。塔內(nèi)用YDC135Q-200千斤頂張拉該鋼絞線至預(yù)定力后錨固，重復(fù)前述將整束拉索完成。

每根鋼絞線采用等值法張拉，拉力以控制油表讀數(shù)為準(zhǔn)，用安裝在不受外界影響鋼絞線上的傳感器讀數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。張拉時每根鋼絞線的拉力按當(dāng)時傳感器的顯示變化值進(jìn)行控制，即Ti=Ti-1-△i，△i為第i根安裝時傳感器變化值。第1、2根鋼絞線用來承受外套管自重，第3根根據(jù)整束索力平均之后由主梁和索塔的變形量及夾片回縮值進(jìn)行修正。單根張拉流程。安裝千斤頂加載至設(shè)計(jì)應(yīng)力15%測伸長初始值→傳感器變化值與最后一級油表讀數(shù)相同時測伸長值，裝夾片適度打緊錨固 → 按最后傳感器讀數(shù)對第1、2根補(bǔ)拉。每根斜拉索的各股鋼絞線索力均勻性可控制在離散誤差不大于理論值的±2%。

3.3.3 第二次張拉、索力轉(zhuǎn)換及第三次張拉

梁段邊肋混凝土澆筑完后，需對掛籃標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，利用轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行二次張拉。旋緊轉(zhuǎn)換裝置千斤頂張拉螺母即可進(jìn)行整體張拉。該工況張拉配合工作較強(qiáng)，主要控制拉索有效應(yīng)力及掛籃控制點(diǎn)標(biāo)高。

主梁預(yù)應(yīng)力張拉完畢即可索力轉(zhuǎn)換及第三次張拉。因塔內(nèi)操作空間受限，經(jīng)計(jì)算用轉(zhuǎn)換裝置下端450 t千斤頂三次張拉到設(shè)計(jì)索力后，將錨具螺母旋緊千斤頂卸壓，索力轉(zhuǎn)換完成。若下端錨具的長度無法滿足調(diào)整要求，將掛籃上的索力轉(zhuǎn)換至主梁上后，再在塔端以單根進(jìn)行斜拉索的第三次張拉。若整束索力與設(shè)計(jì)索力偏差超出規(guī)范要求，再用轉(zhuǎn)換裝置下端千斤頂進(jìn)行調(diào)整，直至滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 合龍段施工

合龍先合龍邊跨后合龍主跨，一個合龍段混凝土200 m3，要求初凝和澆筑時間最短。支架立模要保證和模板間自由滑動，在底模分配梁下橫向擺放鋼錠來實(shí)現(xiàn)。合龍溫度為15～20℃，選擇氣溫變化平穩(wěn)的夜晚澆筑。施工步驟是:①主梁標(biāo)準(zhǔn)段施工完后，將掛籃退回2 m搭設(shè)合龍段現(xiàn)澆支架;②按監(jiān)控指令，在18#節(jié)段上用人行道板壓重55 t;③在橋臺(交界墩)安放支座，采用環(huán)氧砂漿固結(jié)螺栓，并拼裝底模;④鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋安裝;⑤澆筑混凝土、張拉。

4 混凝土及預(yù)應(yīng)力工程

主梁混凝土除滿足強(qiáng)度要求外，需考慮夏季高溫泵送施工性能要求。因此，將 W/C控制在0.35以內(nèi)，選用 P.O 42.5水泥420 kg/m3，用“雙摻”法配制大流態(tài)混凝土，保證斜拉索在二張完畢之前不得初凝。實(shí)測出機(jī)坍落度在22.5 cm，緩凝時間14 h，混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%?；炷潦┕と肽Ｏ戎骼?、隔板后頂板，由前端至后端，可縱向分段，不宜水平分層澆筑。

主肋縱向預(yù)應(yīng)力鋼束分施工用懸臂鋼束和合龍鋼束兩種，規(guī)格為15-22。主肋懸臂鋼束每一個梁段進(jìn)行張拉;橋面板鋼束每兩個梁段進(jìn)行張拉，連接器錯開布置，規(guī)格為15-4型;橫向預(yù)應(yīng)力鋼束有15-22和15-25兩種規(guī)格。所用鋼束標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，直徑15.20 mm的低松弛鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力為1 395 MPa，伸長值允許誤差控制在±6%以內(nèi)。張拉程序:0→ 0.1σcon→σcon，張拉次序:邊肋束→橫向束→頂板束。

5 結(jié)語

思南烏江三橋主梁施工，克服了混凝土自拌量小，粗砂配制混凝土不易泵送的問題;通過單根掛索、張拉、整體調(diào)索，解決了塔內(nèi)空間狹小的張拉問題，避免了掛索后索力大調(diào)整，施工主梁線形流暢;主梁從勁性支架現(xiàn)澆施工至標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段掛籃懸臂施工，工程進(jìn)展十分順利，正常9 d完成一對標(biāo)準(zhǔn)段施工;采用塔、梁同步施工其他措施，縮短了工期，降低了成本，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

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［1］中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.《思南縣烏江三橋工程施工圖設(shè)計(jì)》［R］.北京:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2010.

［2］交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊《橋涵》［M］.北京:人民交通出版社，1999.