大跨度預應力混凝土連續(xù)梁0#段施工控制技術
——以納雍特大橋為例

曾招雄

（中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西西安，710018）

大跨度預應力混凝土連續(xù)梁0#段施工控制技術
——以納雍特大橋為例

曾招雄

（中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西西安，710018）

0#段是連接橋梁墩身和連續(xù)梁的重要部件，其施工質量對橋梁性能有較大影響。以納雍特大橋為例，結合工程概況和大跨度預應力混凝土連續(xù)梁特點，用數(shù)值模擬方法對托架結構進行了受力分析，研究制訂了施工方法，最終成功建設了0#段。結果顯示：托架斜腿、縱梁、橫向分配梁可能受到的最大應力均小于容許值的80%，對拉桿的抗剪承載力為設計值的3倍以上。0#段施工控制策略滿足了山區(qū)超高空、復雜地形的大規(guī)模施工要求，為我國其它類似橋梁的施工提供了寶貴經(jīng)驗。

連續(xù)梁；0#段；托架；施工控制；應力分析；數(shù)值模擬

引言

隨著我國中東部高速公路網(wǎng)建設和西部振興戰(zhàn)略的不斷推進，需在西部高山峽谷修建大量高速公路。這就要求跨越山谷河溝修建大跨徑橋梁，且墩柱往往百米以上。納雍特大橋屬于連續(xù)鋼構橋，是山區(qū)常見橋型，不僅造型美觀，還具備施工成本低、施工快等特點[1-5]。0#段是連接墩身和連續(xù)梁的重要部件，通過對高空施工0#段建設工程的工藝進行施工控制，能夠很好地為其它類似橋梁提供施工經(jīng)驗。

1 工程概況

納雍特大橋上部為（106＋200＋106）m連續(xù)剛構，左右幅梁部分離，箱頂寬12.0 m，底寬6.5 m；箱梁在0#段高度為12.5 m，現(xiàn)澆段和合攏段梁高均為4.5 m，橋面距底部拌合站220 m。

0#梁頂板厚50 cm，底板厚160 cm，腹板厚90 cm，對應墩壁設有2道橫隔板，設有人洞。

0#塊設計混凝土標號為C55，單個方量為786.9m3，鋼筋112 446 kg。

2 施工方法

施工過程包括從托架安裝開始，到養(yǎng)護結束的九個步驟。

2.1 施工托架安裝

施工托架雙肢墩之間采用K型架，兩側采用三角形支撐架，如圖1所示。

圖1 施工托架

按照施工托架設計圖紙尺寸和型鋼規(guī)格準確下料，各種型鋼必須為國標，焊縫高度不小于7 mm。

每個0#段下面順橋向托架一共6片，距離墩外側25 cm為第一道，0#段腹板下側距離90 cm，底板下側間距為140 cm，托架由牛腿、斜撐、承重梁、分配梁組成。

（1）牛腿：采用40 cm槽鋼配合6根直徑32 mm精軋螺紋鋼（通過墩身施工時預埋鋼管成孔）錨固于墩身混凝土表面，每根精軋螺紋鋼錨固力為300 kN。

（2）斜撐：由兩根20 cm槽鋼焊接成口字型，上下通過10 mm鋼板連接，牛腿和承重梁中間槽口用20 mm螺栓連接。為消除澆筑混凝土斜撐將水平力傳給墩身，在K型架下部用90 mm×140 mm×10 mm角鋼焊接。

（3）承重梁：由雙40 cm槽鋼背靠背通過上下10 mm綴板連接，長6 m，通過砂桶坐落在牛腿上。

（4）分配梁：采用雙14 cm工字鋼，直接坐落在承重梁上綴板，間距60 cm，與綴板焊接，將承重梁焊接成整體。分配梁上面直接放20 cm×20 cm方木，水平儀找平，底模采用2 cm厚竹夾板，通過鋼釘與方木連接。

0#段托架安裝和拆除：在墩身液壓自爬模上施工平臺安裝，0#段施工完畢后拆除。

2.2 底模鋪設

托架上設置墊木及楔木，然后鋪設0#塊底模。腳手架立桿焊接在分配梁上，然后搭設腳手架管作為鋼筋綁扎平臺。

2.3 托架預壓

托架安裝完成后，經(jīng)過預壓可消除其非彈性變形，測出彈性變形值，為支設0#段底模提供預拱度設置的依據(jù)。

預壓采用沙袋堆載，加載分級進行，從0%到100%觀察48 h穩(wěn)定，水準儀測出布設點高差，然后12 h觀測一次。48 h內支架累計變形量趨于穩(wěn)定方可卸載，卸載后再次測量高差，就可得出托架的彈性變形和非彈性變形。調整底模高度，進入下一步工序。

2.4 綁扎鋼筋、冷卻管及安裝模板

鋼筋在鋼筋加工棚集中下料、加工，運輸至施工現(xiàn)場綁扎。由于腹板鋼筋比較高，高空風大容易倒塌，綁扎時搭設臨時腳手架固定鋼筋，鋼筋綁扎后拆除臨時腳手架。

由于0#段底板厚度為160 cm，寬度為650 cm，長度為1 600 cm，C55高標號砼，水化熱較大，故需采用循環(huán)冷卻水降低內外溫差，減少溫度應力。

底板中間布設一層冷卻管，冷卻管內徑為φ50 mm、壁厚1 mm的鐵皮管。在底板對角線預埋3個溫度傳感元件，分別在正中間處、在腹板隔板交匯處、在靠近外側模板處。

外側模采用掛籃外模，端頭模采用5 mm鋼板制作，端頭模上預留鋼筋孔位，綁扎鋼筋前先將端頭模安裝好，縱向鋼筋由端頭模預留孔穿出。

2.5 預應力管道安裝

預應力管道均為塑料波紋管，安裝時應根據(jù)設計要求準確定位。

縱向波紋管端頭采用鋼板鉆眼，在墩下平整場地進行，按照圖紙鉆孔，接頭采用大一號同型波紋管作套管進行連接，套管長度為20 cm，接頭用防水膠帶纏繞封死以防止漏漿堵塞管道，錨頭用真空吸漿專用錨頭，保證管道的整體密封性。

2.6 頂板預埋件及預留孔

施工頂板時應在頂板、翼板設置內外模板滑行梁后吊帶孔及掛籃后錨扁擔錨固孔，所有預留孔采用φ50PVC管預留。所有預埋件及預留孔位置應根據(jù)箱梁結構及掛籃確定，預留位置應準確無誤。澆筑混凝土前檢查預埋護欄鋼筋、塔吊、電梯、通風孔、泄水口等預埋。

2.7 混凝土澆筑

現(xiàn)場技術人員必須對原材料的初始溫度、砼出機溫度、砼入模溫度、冷卻水管進出水溫、砼內外溫度等都要進行認真測量和記錄。

0#段分兩層澆筑，第一次混凝土澆筑完后，在其頂部放置32 mm螺紋鋼，間距0.5 m，增強兩層混凝土之間的抗剪能力，頂部必須用抹子把模板頂面抹平成一直線。

2.8 管道處理

豎向和橫向預應力壓漿管及張拉槽在澆筑砼前應全部堵住，以防止?jié)仓艜r水泥漿進入管道堵塞，砼澆筑結束立即用高壓水沖洗管道，縱向預應力管道在澆筑砼前安裝襯管。

2.9 養(yǎng)護

在澆筑0#段冷卻管覆蓋混凝土完后，開始通冷卻水，并用彩條布把底板全部包裹嚴密，進行砼表面保溫，監(jiān)控人員必須每隔2小時測一次溫度，通過進口閘閥控制通水量，控制溫差控制在25℃以內，溫度冷卻穩(wěn)定后用C55水泥漿把冷卻管注漿。表面采用灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護時間不得少于14天。

3 托架受力分析

根據(jù)設計的六個依據(jù)，以及五個基本參數(shù)進行托架受力分析。

大橋設計依據(jù)有以下六大重要文件：（1）《納雍特大橋設計圖》；（2）《托架設計圖紙》；（3）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；（4）《公路橋涵鋼結構和木結構設計規(guī)范》（JTG 025-86）；（5）《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017—2003）；（6）其他相關設計資料。

基本參數(shù)為：

（1）混凝土容重：26 kN/m3，超灌系數(shù)：1.05；

（2）模板自重：1.5 kN/m2；

（3）施工人員、施工料具堆放、運輸荷載：2.5 kN/m2；

（4）傾倒混凝土時產(chǎn)生的沖擊荷載：2.0 kN/m2；

（5）振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：2.0 kN/m2。

3.1 托架受力計算模型

采用Midas/civil軟件計算。如圖2所示，模板系統(tǒng)采用板單元，支架桿件采用桿單元模擬。托架主要承受由底模傳遞的荷載。取0#段根部截面及墩頂截面作為計算，將混凝土重量等荷載按照截面實際分布情況直接加載到模板單元上。

圖2 0#托架加載模型

3.2 結果分析

（1）托架斜腿

圖3 托架斜腿受力分析

如圖3所示，受力最大的桿件位于中間K型支架兩側腹板對應的斜腿上，最大組合應力為101 MPa，小于容許值140 MPa，能夠滿足要求。

（2）托架縱梁

圖4 托架縱梁受力分析

如圖4所示，托架縱梁最大組合應力為77 MPa，小于容許值140 MPa，能夠滿足要求。

（3）托架橫向分配梁

圖5 托架橫向分配梁受力分析

如圖5所示，托架橫向分配梁最大組合應力為105 MPa，小于容許值140 MPa，能夠滿足要求。

（4）對拉桿

φ32 mm精軋螺紋鋼有效抗剪面積為804.2 mm2，容許抗剪120 MPa。在腹板部位對應的上牛腿設置4根精軋螺紋鋼，其抗剪承載力為4×804.2×120=386 kN，共8個牛腿可承受386×8=3 088 kN，大于設計值852 kN，能夠滿足要求。

4 工程驗收與結束語

納雍特大橋施工前，通過多次托架方案比較、精確計算及專家論證，經(jīng)過項目部科學安排、合理組織施工，施工中進展順利，沒有發(fā)生安全事故。證明該工藝能很好地滿足山區(qū)超高空、復雜地形的大規(guī)模0#施工要求。

展望未來，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，連續(xù)梁橋行車平穩(wěn)舒適及跨越能力大等優(yōu)點已使其成為我國大跨度預應力混凝土橋梁的主要橋型之一，懸臂施工也成為其建造的主要施工方法。0#段是整個連續(xù)剛構最為復雜且施工難度最大的地方，具有施工作業(yè)面小、尺寸大、鋼筋復雜、施工時間長等特點。大部分連續(xù)剛構采用支架施工，對于高度超過100 m的高空，通過墩身施工預埋件安裝托架，是最為經(jīng)濟省時的工藝。

本控制技術可為同行提供借鑒。

[1]周敉, 宋一凡, 趙小星. 預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[J]. 長安大學學報:自然科學版, 2005, 25(6):43-48.

[2]宋麗加. 大跨度預應力混凝土連續(xù)梁懸臂施工控制研究[D].成都: 西南交通大學, 2007.

[3]高立明, 樊聽龍. 預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的線形控制[J].施工技術, 2008(s1):234-236.

[4]范燕來, 楊才寶.大跨度預應力混凝土橋梁施工控制技術的應用[J]. 交通世界:建養(yǎng), 2016(1):74-75.

[5]王志堅. 大跨度預應力混凝土橋梁施工控制技術研究[J]. 交通世界:建養(yǎng), 2016(1):92-93.

Construction Control Technology of 0# Segment in Large Span Pre-stressed Concrete Continuous Beam——A Case Study on Nayong Grand Bridge

ZENG Zhao-xiong
(1st Construction Co., Ltd. of China Railway Construction 15th Group, Xi’an, Shaanxi,710018, China)

The 0# segment is an important structure connecting bridge pier and continuous beam, its construction control has great influence on the performance of bridge. Nayong grand bridge is taken as an example to carry out its construction method combined with the general situation of the project and the characteristics of large span pre-stressed concrete continuous beam. Also, numerical simulation is implemented on stress analysis of its bracket structure. The analysis results show that, the maximum stress the slant leg, longitudinal beam and transverse distributed beam might endure is less than 80% of the allowable value; shear bearing capacity of the tie rod is more than 3 times the design value. There happens no safety accident in the construction process, indicating that the construction control strategy can meet the requirements of the high altitude and complex terrain in the mountainous area, which provides valuable experiences for the construction of other similar bridges in China.

Continuous Beam; 0# Segment; Bracket; Construction Control; Stress Analysis; Numerical Simulation

TU745.2

A

2095-8412 (2016) 06-1069-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.003

曾招雄(1980-)，男，工程師。研究方向：道路與橋梁。