張立超,趙煜澄,陳崇林

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司,武漢 430050)

宜萬(wàn)鐵路宜昌長(zhǎng)江大橋大跨度連續(xù)剛構(gòu)梁柔性拱施工

張立超,趙煜澄,陳崇林

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司,武漢 430050)

宜昌長(zhǎng)江大橋主橋?yàn)殡p線連續(xù)剛構(gòu)梁柔性拱結(jié)構(gòu),介紹(130m+2×275m+130m)四跨連續(xù)剛構(gòu)梁和2×275m鋼管拱的施工方法、工藝和措施,主要是主梁0號(hào)塊施工,節(jié)段掛籃懸臂施工,邊、中跨合龍施工,鋼管拱制造、安裝及豎轉(zhuǎn)合龍施工。

宜萬(wàn)鐵路;長(zhǎng)江鐵路大橋;連續(xù)剛構(gòu)橋;鋼管拱;高性能混凝土;豎向轉(zhuǎn)體;施工

1 工程概況

宜萬(wàn)鐵路宜昌長(zhǎng)江特大橋位于湖北省宜昌市境內(nèi),是跨越長(zhǎng)江的一座結(jié)構(gòu)新穎的橋梁工程,是宜萬(wàn)鐵路東起點(diǎn)咽喉工程和重點(diǎn)控制性工程,橋梁長(zhǎng)2526.73m,橋跨布置從宜昌往萬(wàn)州方向分別為:10 -49.2m雙線簡(jiǎn)支箱梁+(130+2×275+130)m雙線連續(xù)剛構(gòu)梁柔性拱+14 -48.2m雙線簡(jiǎn)支箱梁+(56+ 108+56)m雙線連續(xù)梁+9 -32m雙線簡(jiǎn)支梁,全橋共41個(gè)墩臺(tái)。鐵路建成后開(kāi)通速度為160km/h。主橋?yàn)?跨連續(xù)剛構(gòu)柔性鋼管拱組合結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖1。

2 連續(xù)剛構(gòu)梁施工

主橋上部結(jié)構(gòu)為(130+2×275+130)m四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)柔性鋼管拱結(jié)構(gòu)。主梁為單箱雙室、斜外腹板箱梁結(jié)構(gòu),箱梁頂寬為14.4m、底寬9.2～12.727m,梁高14.5～4.8m,斜腹板斜率5.5∶1,見(jiàn)圖2。

圖1 宜昌長(zhǎng)江大橋主橋布置(單位:m)

圖2 主梁斷面(單位:cm)

主橋主梁共分177個(gè)梁段,邊跨28個(gè)節(jié)段依次編號(hào)為S1～S28,中跨30個(gè)節(jié)段編號(hào)為M1～M30,其中S27為邊跨合龍段、M30為中跨合龍段,長(zhǎng)度均為3.0m,其他梁段長(zhǎng)分3.0、3.5、4.0、4.5、5.0m5種。0號(hào)塊、邊跨現(xiàn)澆段采用墩旁托架法施工,其余梁段均采用掛籃法施工。

2.1 0號(hào)塊施工

主梁0號(hào)塊高14.5m、寬14.4m、長(zhǎng)25m,結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量大,采用墩頂托架法施工,為保證澆筑質(zhì)量和減小墩頂托架的變形量,0號(hào)塊在水平方向分層二次澆筑施工,第一次澆筑混凝土高度(含墩身部分1.2m)8.7m,第二次澆筑剩余的7.0m梁高。采取措施:墩頂托架按照承受第一次澆筑的混凝土重力控制進(jìn)行設(shè)計(jì),澆筑第二次混凝土前,張拉在第一次灌注混凝土內(nèi)預(yù)設(shè)的2束臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼絞線;底板厚度2.0m,采取了降低混凝土水化熱措施。

2.2 節(jié)段掛籃懸澆施工

節(jié)段掛籃懸澆施工采用的是3片主桁菱形掛籃,最大可以承載4000kN,掛籃由主桁構(gòu)架、底模平臺(tái)、限位系統(tǒng)、內(nèi)外模吊掛系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及內(nèi)外模等7大部分組成(圖3)。掛籃走行分2步進(jìn)行。

節(jié)段掛籃施工工藝流程:掛籃前移(兩步行走)→掛籃錨固、底模提升→調(diào)整高程、中線,固定底模、外側(cè)?！壴装濉⒏拱邃摻罴邦A(yù)應(yīng)力管道、豎向筋→安裝內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋、安裝預(yù)埋件、預(yù)留孔→復(fù)查高程,檢查簽證→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)混凝土→脫內(nèi)、側(cè)模→張拉預(yù)應(yīng)力束(筋)→掛籃下降、脫底模→掛籃前移。

圖3 掛籃總體布置(單位:cm)

掛籃節(jié)段施工平均周期11d左右,各工序占用時(shí)間為:掛籃走行8h,鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力安裝96h,混凝土灌注20h,混凝土養(yǎng)護(hù)96h,預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿48h。

2.3 合龍段施工

4跨連續(xù)剛構(gòu)梁合龍順序?yàn)橄群淆?個(gè)邊跨,后合龍2個(gè)中跨。兩邊跨合龍可以不同時(shí)進(jìn)行,在一天氣溫變化平緩時(shí)焊接合龍鎖定結(jié)構(gòu)和張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束,然后安裝模板、鋼筋及預(yù)應(yīng)力體系,檢查驗(yàn)收合格后,澆筑混凝土。邊跨臨時(shí)壓重1200kN,兩邊主墩繼續(xù)用掛籃向跨中施工M28、M29#塊,中主墩繼續(xù)對(duì)稱(chēng)掛籃施工M28、M29#塊,再進(jìn)行中跨合龍。兩中跨合龍必須同時(shí)進(jìn)行,在一天氣溫變化平緩時(shí),在兩合龍口處同時(shí)同步分級(jí)施加13000kN對(duì)頂力,同時(shí)進(jìn)行主梁線形和主墩位置監(jiān)測(cè),滿足合龍要求后,再焊接鎖定結(jié)構(gòu)、張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力,然后安裝模板、鋼筋及預(yù)應(yīng)力體系,最后澆筑混凝土。合龍結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 中跨合龍鎖定結(jié)構(gòu)布置(單位:mm)

11號(hào)、13號(hào)墩邊跨合龍精度:11號(hào)墩S26#塊與邊跨現(xiàn)澆段(S28#塊)高差8mm,13號(hào)墩S26#塊與邊跨現(xiàn)澆段(S28#塊)高差4mm。

2個(gè)中跨合龍精度:11號(hào)墩M29#塊與12號(hào)墩M29#塊高差3mm,13號(hào)墩M29#塊與12號(hào)墩M29#塊高差6mm。

2.4 C60高性能混凝土

由于本橋連續(xù)剛構(gòu)梁主跨跨度為275m,對(duì)混凝土的抗裂性、耐久性要求高,為減少混凝土的干縮、徐變影響和提高抗裂性能,對(duì)C60高性能混凝土的配制技術(shù)、工作性能、力學(xué)性能及耐久性等進(jìn)行了研究,在普通硅酸鹽水泥中摻復(fù)合礦物摻和料,使用聚羧酸系列高效減水劑。

復(fù)合礦物摻和料在水泥漿體中起到了密實(shí)填充、延緩并降低水泥水化熱峰值、降低水泥早期水化熱值和改善漿體孔結(jié)構(gòu)等作用。聚羧酸系列高效減水劑具有高減水率,摻量低、減少混凝土坍落度損失、保持混凝土有良好的流動(dòng)性,大大提高了混凝土的工作和使用性能。選用的混凝土配合比見(jiàn)表1。

表1 混凝土原材料用量 kg/m3

該配合比的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)為:初始坍落度為225mm,擴(kuò)展度為550mm,1h坍落度為190mm,擴(kuò)展度為 490mm,3d強(qiáng)度為 52.8MPa,4d強(qiáng)度為57.4MPa,7d強(qiáng)度為67.9MPa,28d強(qiáng)度為80.4MPa,流動(dòng)度較大,黏聚性、穩(wěn)定性好。

2.5 預(yù)應(yīng)力孔道抽真空輔助壓漿

普通壓漿工藝普遍存在漿體不密實(shí)、不飽滿,易產(chǎn)生離析、干硬收縮產(chǎn)生孔隙等現(xiàn)象,會(huì)引起預(yù)應(yīng)力筋遭受銹蝕,影響預(yù)應(yīng)力筋的使用壽命和減少有效預(yù)應(yīng)力。為了提高孔道壓漿的飽滿度和密實(shí)度,采用抽真空輔助壓漿技術(shù)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道壓漿,即在孔道的一端用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣,使孔道內(nèi)的真空度達(dá)到80%以上,產(chǎn)生-0.07～-0.09MPa的真空度,用壓漿泵將水泥漿從孔道的另一端灌入,并保持≥0.7MPa的正壓力。由于抽真空后孔道內(nèi)只有極少的空氣,漿體內(nèi)基本無(wú)氣泡,提高了漿體的飽滿度和密實(shí)度,同時(shí)孔道兩端的壓漿機(jī)和真空機(jī)之間的正負(fù)壓力差形成了“推拉機(jī)理”,提高了水泥漿在孔道中的可流動(dòng)性,減小漿體的水灰比,可減小水泥漿的干縮,從而保證了孔道中漿體的可施工性、密實(shí)性,提高了漿體的強(qiáng)度及預(yù)應(yīng)力筋的使用壽命,減少預(yù)應(yīng)力損失。

3 鋼管拱施工

鋼管拱計(jì)算跨度264m,矢跨比1/5,矢高52.8m,拱軸線為二次拋物線,軸線方程為y=-x2/330+0.8x。主拱拱肋為平行桁架式鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu),每片拱肋由4φ750mm鋼管混凝土組成,由橫向平聯(lián)板、豎向腹桿聯(lián)結(jié)成為鋼管混凝土桁架,橫向平聯(lián)板之間灌注混凝土,腹桿為空鋼管。拱肋鋼管均采用Q345qD鋼材,弦管及平聯(lián)板內(nèi)均填充C50微膨脹混凝土。

鋼管及平聯(lián)板鋼板厚度分24、20、18、16mm4種,平聯(lián)板與對(duì)應(yīng)位置鋼管等厚,平聯(lián)上下板之間用螺栓加強(qiáng)聯(lián)結(jié)。兩拱肋中心距為12.35m,拱肋弦管中心距寬1.7m,拱腳處肋高4.0m,拱頂處肋高3.0m。

每跨拱肋共布置有11道橫撐,靠近拱腳的1號(hào)和2號(hào)撐為“K”字撐,其他均為“米”字撐,1、2號(hào)橫撐中心距15m,其他橫撐間距均為25m。

每組吊點(diǎn)為雙吊桿索(兩根索縱向排布),規(guī)格為9φ15.24mm與15φ15.24mm鋼絞線索,采用鍍鋅、涂油性臘、外擠PE護(hù)套、外套HDPE等四重防護(hù)。吊索縱向間距10m,2根一組垂直錨于拱肋和梁內(nèi)橫隔板處。拱肋斷面見(jiàn)圖5。

圖5 拱肋斷面(單位:mm)

主橋連續(xù)剛構(gòu)主梁施工完成后,在梁面上拼裝支架,鋼管拱在工廠分節(jié)段制造,裝船水運(yùn)至墩位,由固定式提升站將拱節(jié)段吊裝到橋面運(yùn)輸車(chē)上,運(yùn)輸至安裝位置,然后由梁面上架拱龍門(mén)吊機(jī)將拱節(jié)段安放在拼裝支架上,調(diào)整線形并精確對(duì)位固定,焊接節(jié)段之間接頭和拼焊橫撐,在梁面支架上形成4個(gè)半拱,最后采取扣索塔架、扣索、后錨索等計(jì)算機(jī)控制液壓同步提升豎轉(zhuǎn)拱肋進(jìn)行合龍。

3.1 制造與拼裝

3.1.1 制造

依據(jù)拱段的運(yùn)輸和吊裝的條件,將每孔每個(gè)拱肋分為16個(gè)吊裝節(jié)段(不含拱腳預(yù)埋段和合龍段)制造安裝,最長(zhǎng)段和最重段均是第5段(第12段),長(zhǎng)為22.4m,該段總質(zhì)量為54.5t。

由于弦管壁厚較厚(φ750×16～24mm),所以弦管采用直縫焊接鋼管,多節(jié)直縫鋼管對(duì)接拼焊,以折線擬合成弦管拋物線(直線分段長(zhǎng)段2m左右,不允許出現(xiàn)與相關(guān)線交叉焊縫),其制造工藝流程如下:

原材料檢驗(yàn)→放樣及檢查→單管切割下料、開(kāi)縱剖口→卷管、壓型、縱縫焊接→校圓及檢查→臺(tái)位上組焊成節(jié)段單管→大拼臺(tái)位上將弦管、平聯(lián)板、腹桿組焊成桁架式鋼管結(jié)構(gòu)(節(jié)段之間采用內(nèi)法蘭連接),焊縫檢查→送入噴砂車(chē)間除銹→節(jié)段涂裝→檢驗(yàn)合格出廠。

3.1.2 拼裝

鋼管拱的安裝程序:安裝拱肋豎轉(zhuǎn)鉸座→安裝梁面上拱肋拼裝用支架、豎轉(zhuǎn)塔架及扣索、平衡索→逐段拼焊拱肋節(jié)段,同時(shí)按要求安裝部分橫撐→臨時(shí)固結(jié)→調(diào)整線形→定位焊接→安裝剩余的橫撐→豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝及檢查→豎轉(zhuǎn)對(duì)接合龍→調(diào)整線形→臨時(shí)鎖定、正式焊接合龍段。

每孔拱肋節(jié)段在梁面上分半拱拼裝(共8個(gè)節(jié)段),先拼裝前4個(gè)節(jié)段,節(jié)段間采取內(nèi)法蘭臨時(shí)連接,檢查、調(diào)整拱肋線形,合格后焊接接頭管和拼焊2號(hào)橫撐,再拼裝5號(hào)、6號(hào)節(jié)段,安裝3號(hào)橫撐,最后安裝7號(hào)、8號(hào)節(jié)段及剩余橫撐。

拱肋拼裝允許偏差:拱軸線橫向≤12mm,-6mm≤拱軸線豎向≤+12mm。

3.2 豎轉(zhuǎn)合龍

2跨鋼管拱在梁面支架上拼裝4個(gè)半拱后,通過(guò)扣索塔架、平衡索、扣索、錨索、后錨及液壓千斤頂?shù)葘⑵湄Q轉(zhuǎn)提升合龍,每半拱分別左右兩側(cè)共設(shè)置了前后4個(gè)扣點(diǎn)(共6根扣索),考慮到鋼管拱上下弦管在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中受力較合理、均在允許應(yīng)力范圍內(nèi)和便于調(diào)整合龍線形,前后扣索力的比值約按3∶2分配,前扣點(diǎn)(扣索1、3、5、7)為2根21φ15.24mm鋼絞線索,后扣點(diǎn)(扣索2、4、6、8)為1根28φ15.24mm鋼絞線索,每根扣索用3200kN千斤頂提升,用計(jì)算機(jī)控制索力的大小分配和同步性,兩孔拱分別豎轉(zhuǎn)合龍,先進(jìn)行11號(hào)～12號(hào)墩1孔拱轉(zhuǎn)體合龍,再進(jìn)行12號(hào)～13號(hào)墩1孔拱轉(zhuǎn)體合龍。合龍精度控制:拱兩半跨對(duì)稱(chēng)點(diǎn)高程差≤20mm(偏差同號(hào))。鋼管拱豎轉(zhuǎn)布置和順序見(jiàn)圖6。

圖6 鋼管拱豎轉(zhuǎn)施工示意

3.3 鋼管及平聯(lián)板鋼板內(nèi)混凝土灌注

鋼管拱兩孔合龍和拱腳固結(jié)完成后,進(jìn)行鋼管拱弦管和平連板內(nèi)灌注C50自密實(shí)微膨脹混凝土。由于混凝土存在著自收縮、溫度收縮等收縮現(xiàn)象,因而在混凝土與鋼管壁之間容易出現(xiàn)縫隙,降低鋼管混凝土的彈性模量和承載能力,所以要求混凝土具有自密實(shí)性和膨脹性,與傳統(tǒng)的工藝相比采取以下兩個(gè)措施可以提高混凝土的密實(shí)性和膨脹性:選擇合理的混凝土配合比,嚴(yán)格控制混凝土的含氣量,混凝土含氣量不大于2.0%;二是采用抽真空輔助壓注混凝土的施工工藝。

弦管內(nèi)混凝土的灌注順序應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行,每孔在拱頂設(shè)置了一隔倉(cāng),拱腳設(shè)置混凝土壓注口,拱頂設(shè)置出漿口和抽真空口,同一孔兩個(gè)半跨上下游側(cè)的相應(yīng)鋼管(共4根)應(yīng)同步進(jìn)行。前一批4根管泵壓灌注混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后,即可泵壓灌注下一批鋼管的混凝土。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果看,選定的混凝土配合比見(jiàn)表2。

表2 混凝土原材料用量 kg/m3

混凝土各項(xiàng)指標(biāo)為:3d強(qiáng)度37.7MPa,7d強(qiáng)度51.6MPa,坍落度23.5cm,擴(kuò)展度65cm,限制膨脹率:3d0.9×10-4,28d2.6×10-4,56d2.9×10-4,彈性模量3.91×104MPa,含氣量1.8%。

混凝土灌注時(shí)抽真空大小應(yīng)控制在-0.1～-0.09MPa,可以提高混凝土的泵送能力和混凝土的承載能力。

3.4 吊桿安裝及張拉

本橋吊桿采用的是鋼絞線索,每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)雙吊桿(兩根吊桿順橋向布置),順橋向中心間距10m,靠近拱腳的3對(duì)吊桿為2 -9φ15.24mm鋼絞線,其余均為2 -15φ15.24mm鋼絞線,吊桿上端錨固在拱肋上弦管上,為張拉端,下端錨固在主梁箱內(nèi)的加強(qiáng)橫梁上,為固定端。全橋共100組吊桿(200根吊桿索)。在每根吊桿索的固定端選擇其中1根φ15.24mm鋼絞線上安裝測(cè)力式傳感器,通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)的采集,對(duì)索力在施工、運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整,確保吊桿索力滿足設(shè)計(jì)要求。吊桿索布置見(jiàn)圖7。

圖7 鋼絞線吊桿索

3.4.1 吊桿索的安裝

根據(jù)本橋的具體特點(diǎn),采用整束穿索。根據(jù)索的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,先進(jìn)行鋼絞線的下料,并按照張拉端和固定端錨具索孔的排列位置將索體編索,注意鋼絞線的排列要對(duì)齊,避免扭絞。安裝程序?yàn)?安裝固定端錨具及單根鋼絞線測(cè)力傳感器→擠壓鎖頭器形成固定端→將張拉端的鋼絞線焊接成整束,并焊牽引吊環(huán)→按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度焊接HDPE管→卷?yè)P(yáng)機(jī)將HDPE管提升至相應(yīng)位置,并將其固定好→由橋面吊機(jī)和用拱肋頂面提升架將吊桿索提升到位。

3.4.2 索力均衡及調(diào)索

安裝千斤頂,逐根張拉每根鋼絞線,將吊桿索內(nèi)各根鋼絞線索力進(jìn)行均衡,然后整根索張拉調(diào)整索力。全橋吊桿分1次安裝2批張拉:第1批吊桿(每1組吊桿中的1根索)是在鋼管混凝土拱肋內(nèi)鋼管混凝土灌注完畢,并達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后進(jìn)行張拉;第2批吊桿(每1組吊桿中剩余的1根索)是在橋面防水層、鋪設(shè)道砟及線路設(shè)備施工完成后進(jìn)行張拉。最后調(diào)整全部吊桿索力至設(shè)計(jì)值。

4 施工線形監(jiān)控及應(yīng)力監(jiān)測(cè)

宜昌長(zhǎng)江大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋和鋼管混凝土拱橋的組合結(jié)構(gòu),大橋從施工開(kāi)始到成橋要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間多個(gè)梁段的懸臂澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、邊中跨合龍?bào)w系轉(zhuǎn)換、在主梁上拼裝拱肋支架、拱肋豎轉(zhuǎn)、吊桿張拉、鋪裝二期恒載等多個(gè)階段。各階段施工周期、加載過(guò)程、材料的特性、結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸、預(yù)應(yīng)力張拉等因素,均影響到成橋后的結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力狀態(tài)。為了確保主橋在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全的范圍內(nèi),成橋后的線形符合設(shè)計(jì)要求,結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)達(dá)到或接近設(shè)計(jì)期望,確保列車(chē)安全、平穩(wěn)舒適的運(yùn)營(yíng),主橋施工過(guò)程中必須進(jìn)行嚴(yán)格有效的線形監(jiān)控與應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

4.1 施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控工況

工況1 各節(jié)段箱梁施工,每個(gè)節(jié)段箱梁掛籃前移、立模,梁段混凝土懸澆后和梁段預(yù)應(yīng)力索張拉后。

工況2 主梁最大懸臂狀態(tài)

工況3 主梁邊跨合龍及相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力索張拉

工況4 主梁中跨合龍及相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力索張拉

工況5 拱肋支架安裝

工況6 支架上拼裝拱肋

工況7 拱肋豎轉(zhuǎn)

工況8 拱肋合龍及拱腳固結(jié)

工況9 拱肋各弦管(平聯(lián)板)內(nèi)混凝土灌注

工況10 拱肋扣索及墩頂塔架拆除

工況11 第一批次各吊桿張拉工況12 二期恒載鋪裝完成

工況13 第二批次各吊桿張拉

4.2 監(jiān)測(cè)監(jiān)控點(diǎn)的布置

4.2.1 高程測(cè)量點(diǎn)

(1)每一節(jié)段梁懸臂前端截面梁頂設(shè)立3個(gè)高程觀測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)須用短鋼筋預(yù)埋設(shè)置并用紅漆標(biāo)明。線形測(cè)量點(diǎn)布置見(jiàn)圖8。

圖8 主梁線形測(cè)量點(diǎn)的布置

(2)拼裝時(shí)控制每個(gè)支架的高程,調(diào)整拱肋接頭處線形高程。合龍時(shí)監(jiān)控前后扣點(diǎn)、合龍口、拱腳及前后扣點(diǎn)中間等5個(gè)斷面處弦管頂?shù)母叱?達(dá)到滿足設(shè)計(jì)線形要求。

4.2.2 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)

(1)考慮到混凝土材料應(yīng)力測(cè)試的離散性、應(yīng)力滯后性和剪力滯等影響因素,在主梁關(guān)鍵控制截面(箱梁根部、L/4處截面)上布置9個(gè)應(yīng)力傳感器,如圖9所示.

圖9 主梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)力傳感器布置

在L/8截面上只在頂、底板上分別布置3個(gè)應(yīng)力傳感器;在合龍段截面只在箱梁底板布置3個(gè)應(yīng)力傳感器。

(2)拱肋關(guān)鍵截面均布置8個(gè)傳感器,分別焊接固定在上弦管的上緣、下弦管的下緣上。

4.2.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)關(guān)鍵截面的布置

主梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)關(guān)鍵截面:墩頂,S0、M0塊兩端截面;邊跨L/4處S7塊前端,邊跨L/2處S16塊前端;中跨L/8處M7塊前端,中跨L/4處M16塊前端;邊主跨M21塊前端;中跨合龍段M30塊中間。

拱肋關(guān)鍵截面布置:拱腳、12跨、14跨的上弦管上緣及下弦管下緣。

宜昌長(zhǎng)江大橋應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖10。

圖10 宜昌長(zhǎng)江大橋應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置示意(單位:m)

5 體會(huì)與結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)外大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁或剛構(gòu)梁普遍存在梁體裂紋、跨中下?lián)系炔『?降低了混凝土的耐久性,影響了橋梁的使用壽命。要解決存在的問(wèn)題,主要從以下幾方面進(jìn)行控制。

(1)防止梁體裂紋的產(chǎn)生

①早期裂紋的防止。此裂紋主要是混凝土早期水化熱引起的溫差應(yīng)力、干燥收縮引起的收縮應(yīng)力、外加局部荷載產(chǎn)生的應(yīng)力等方面產(chǎn)生的,具體措施:優(yōu)化混凝土配合比,采用低水化熱的高性能混凝土,降低早期的溫度應(yīng)力和延長(zhǎng)水化熱峰值產(chǎn)生的時(shí)間,提高混凝土早期抗裂能力;加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),防止混凝土表面水分的蒸發(fā)產(chǎn)生早期收縮裂縫,外部保溫防止內(nèi)外的溫差產(chǎn)生溫度裂縫;控制預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)混凝土的壓應(yīng)力。

②后期梁體裂紋的防止。腹板斜向裂縫的防止,合理的布置預(yù)應(yīng)力筋和鋼筋,降低腹板主拉應(yīng)力,嚴(yán)格控制腹板豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉各道工序,采取二次復(fù)拉措施,減小預(yù)應(yīng)力損失;防止頂板與底板橫向裂縫,通過(guò)孔道摩阻試驗(yàn)和梁體應(yīng)力監(jiān)測(cè)修正設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力值,加強(qiáng)施工過(guò)程控制,減少預(yù)應(yīng)力損失,達(dá)到預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)預(yù)期值;沿預(yù)應(yīng)力筋孔道方向裂紋,主要由于管道造成的截面削弱、應(yīng)力集中、混凝土收縮的約束形成的,在施工中應(yīng)確?；炷帘Ｗo(hù)層的厚度及其周?chē)炷恋馁|(zhì)量;墩頂橫隔板的裂紋防止,此處是墩梁相交的部位,受力復(fù)雜,難以計(jì)算精確,一般布置橫向或交叉的斜向預(yù)應(yīng)力筋、鋼筋,防止開(kāi)裂;橫隔板人洞四角裂紋,布置交叉的鋼筋和加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),可以防止裂紋產(chǎn)生。

(2)防止主梁下?lián)?/p>

產(chǎn)生主梁下?lián)系闹饕蚴?有效預(yù)應(yīng)力不足或預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大,混凝土徐變收縮影響,梁體開(kāi)裂以后,剛度下降。防止措施:設(shè)計(jì)時(shí)充分估計(jì)混凝土的收縮徐變和結(jié)構(gòu)的彈性約束對(duì)有效預(yù)應(yīng)力與撓度的影響;預(yù)留預(yù)應(yīng)力備用束;加強(qiáng)混凝土原材料和配合比的控制,準(zhǔn)確提供梁體混凝土的力學(xué)指標(biāo),分階段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道摩阻試驗(yàn),監(jiān)測(cè)梁體應(yīng)力狀態(tài),以便及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力值修正,確保有效預(yù)應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求,減小徐變收縮影響。

用抽真空輔助壓注鋼管拱內(nèi)混凝土工藝,控制混凝土的含氣量在2.0%以內(nèi),可以保證混凝土與鋼管壁間無(wú)脫空現(xiàn)象,混凝土密實(shí)度良好,并提高鋼管混凝土柱的承載能力。

兩半拱豎向轉(zhuǎn)體合龍施工是采用多臺(tái)液壓千斤頂程序控制體系,可以保證鋼管拱肋在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)力合理分配,而且合龍順利,為今后實(shí)現(xiàn)重大載荷用多臺(tái)油缸伸縮自動(dòng)調(diào)節(jié)千斤頂同步作業(yè)、連續(xù)提升方法積累經(jīng)驗(yàn)。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.宜萬(wàn)鐵路宜昌長(zhǎng)江大橋施工圖[Z].武漢:2004.

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張立超(1962—),男,教授級(jí)高級(jí)工程師,1988年畢業(yè)于長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院,工學(xué)學(xué)士。