李百林

合龍段施工是懸臂澆筑剛構(gòu)橋非常關(guān)鍵的一道工序。新澆混凝土從澆筑完成直至達(dá)到張拉強(qiáng)度,需一定的時(shí)間,在此時(shí)間段內(nèi),混凝土的收縮、徐變,結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變,施工荷載以及外力等因素會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力,若合龍段施工方法不當(dāng),將引起合龍段混凝土的開裂甚至壓碎。因此,合理選擇、優(yōu)化合龍段的施工方法非常重要。

1 工程概況

重慶奉云高速公路某特大橋?yàn)檎w式分幅設(shè)計(jì)橋梁。主橋采用60 m+120 m+60 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,全橋共計(jì)4個(gè)“T”構(gòu)。

2 施工方法

2.1 氣溫狀況

當(dāng)懸臂長(zhǎng)度達(dá)到最大時(shí),氣溫對(duì)整個(gè)“T”構(gòu)的線形影響亦達(dá)到最大。

某特大橋合龍時(shí)近20 d的氣溫觀測(cè)表明,天氣晴朗時(shí),全天氣溫最低值出現(xiàn)在凌晨2:00以后,約為14℃～17℃,符合設(shè)計(jì)要求,可進(jìn)行合龍段施工。

2.2 聯(lián)測(cè)

待掛籃懸臂澆筑完成所有梁段后,須對(duì)整個(gè)“T”構(gòu)的線形進(jìn)行測(cè)量,確定溫度對(duì)箱梁標(biāo)高以及梁長(zhǎng)的影響,并檢查合龍段兩側(cè)的豎向以及軸向誤差是否符合設(shè)計(jì)要求,如偏差過大,須根據(jù)監(jiān)控單位意見進(jìn)行調(diào)整。可利用縱向預(yù)備束進(jìn)行軸向調(diào)節(jié),利用懸臂端水箱配重進(jìn)行豎向調(diào)節(jié)。

2.3 水箱配重

懸臂澆筑完成后,應(yīng)將橋面上多余的設(shè)備、物資等清除,保證懸臂兩端荷載大體相當(dāng)。按合龍段重量,制作相當(dāng)?shù)乃洹?/p>

2.4 合龍邊跨

采用掛籃現(xiàn)澆的施工方法進(jìn)行合龍。合龍段大部分荷載由掛籃承受。

1)掛籃、底模就位。前移邊跨掛籃,待吊帶靠近邊跨現(xiàn)澆段端面,將掛籃底模前端與現(xiàn)澆段梁底相接。

2)放置水箱。水箱應(yīng)位于“T”構(gòu)兩懸臂端對(duì)稱位置,如位置不同,須按力臂進(jìn)行調(diào)整。

3)鎖定合龍段勁性骨架。在設(shè)計(jì)要求的氣溫條件下,鎖定勁性骨架?？捎?個(gè)～6個(gè)焊工同時(shí)施焊,盡量在氣溫回升前鎖定完畢。焊接時(shí),應(yīng)準(zhǔn)備冷水降溫,以防焊裂混凝土。

4)解除盆式支座臨時(shí)約束。鎖定完成后,應(yīng)及時(shí)解除現(xiàn)澆段梁底箱梁盆式支座臨時(shí)約束,使整個(gè)梁段能沿橋縱向自由變形。

5)預(yù)張拉合龍段頂板、底板縱向鋼束。鎖定前應(yīng)完成預(yù)張拉的準(zhǔn)備工作,待鎖定完成后,可按縱向鋼束控制張拉力的10%～15%立即進(jìn)行張拉,以減小晝夜溫差對(duì)勁性骨架的影響。

6)安裝合龍段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道(見圖1)。連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段極易出現(xiàn)縱向裂縫,特別是在頂板下緣。因此,合龍段應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)配筋?？蓪㈨敯逑戮変摻罴用?型號(hào)加大,并增加防裂鋼筋網(wǎng)片。底板鋼筋也可適當(dāng)加強(qiáng)。合龍段底板預(yù)應(yīng)力管道密集,相鄰管道間距較小,安裝時(shí)應(yīng)特別注意。合龍段縱向波紋管兩端封閉,波紋管襯管不能穿入,故縱向鋼絞線應(yīng)于澆筑前穿束,以免澆筑時(shí)管道堵塞。

7)外模、內(nèi)模就位。外模、內(nèi)模采用掛籃模板系統(tǒng)。

8)澆筑合龍段混凝土。某特大橋合龍段混凝土由C50提高為C55,并加入早強(qiáng)劑。結(jié)果表明,此舉大幅縮短了張拉前的養(yǎng)生期。混凝土澆筑應(yīng)選在當(dāng)天氣溫最低時(shí)刻,使混凝土澆筑后至達(dá)到一定強(qiáng)度之前處于升溫過程之中,這樣當(dāng)氣溫達(dá)到最高時(shí),混凝土本身已能承受部分應(yīng)力。澆筑過程中,合龍段側(cè)水箱同步放水。

9)張拉縱向預(yù)應(yīng)力、壓漿。待合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%時(shí),即可張拉預(yù)應(yīng)力筋。縱向鋼束采用分批張拉,由長(zhǎng)到短、由底板到頂板分為3批對(duì)稱張拉,豎向、橫向預(yù)應(yīng)力同時(shí)張拉。

10)拆模。預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完畢后及時(shí)拆除合龍段模板,既減輕荷載,又不會(huì)妨礙梁段自由變形。

2.5 合龍奉節(jié)岸邊跨

奉節(jié)岸邊跨合龍采用吊架現(xiàn)澆的方法進(jìn)行施工。合龍段吊架為掛籃的底模及外模系統(tǒng),保證具備足夠剛度。利用掛籃將模板由懸臂端移至現(xiàn)澆段處,錨固完畢,便可退回掛籃。待懸臂兩端掛籃拆除完畢,即可開始合龍段施工。

2.6 合龍中跨

中跨合龍段采用吊架現(xiàn)澆。

1)吊架就位。

中跨合龍段吊架結(jié)構(gòu)形式與合龍萬州岸邊跨吊架相同,亦為掛籃外模、底模系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)外模與底模長(zhǎng)度,分別于頂板、底板適當(dāng)位置預(yù)留錨點(diǎn)。合龍中跨時(shí),前移掛籃,錨固外模、底模,然后退回掛籃,拆除掛籃主桁架、行走系統(tǒng)等。

2)頂推。

連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槎樟汗探Y(jié)結(jié)構(gòu),連續(xù)箱梁在產(chǎn)生豎向撓度的同時(shí),也會(huì)使主墩產(chǎn)生相對(duì)水平位移,造成主墩偏位,對(duì)主墩受力產(chǎn)生不利影響。為了消除此影響,在連續(xù)剛構(gòu)橋中跨合龍時(shí)對(duì)梁體施加一個(gè)水平頂推力,給主墩造成一個(gè)反向位移,來抵消合龍溫差、后期收縮徐變等因素引起的主墩水平位移。

3 關(guān)于勁性骨架和預(yù)張拉

鎖定合龍段勁性骨架后,合龍段兩側(cè)梁體連為整體。當(dāng)溫度升高時(shí),梁體縱向伸長(zhǎng),此時(shí)勁性骨架起傳遞縱向內(nèi)力的作用,如骨架剛度足夠,即可保證兩側(cè)梁體位移一致。當(dāng)溫度降低時(shí),梁體縱向縮短,為減小勁性骨架所受軸力,保持變形一致,就需利用預(yù)張拉合龍束的方法,協(xié)同勁性骨架平衡內(nèi)力。

4 合龍段變形分析

4.1 邊跨合龍

邊跨合龍段位于懸臂端和現(xiàn)澆段之間。現(xiàn)澆段牛腿托架經(jīng)預(yù)壓是相對(duì)穩(wěn)定的,而懸臂端在溫度變化、日照、風(fēng)力等影響下,會(huì)發(fā)生軸向伸縮、豎向撓曲及水平偏移等變形。在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉之前,尤其是混凝土澆筑早期,這些變形可能導(dǎo)致混凝土開裂,故設(shè)計(jì)中設(shè)置了鎖定裝置,并通過預(yù)張拉,以預(yù)應(yīng)力來抵消兩端因溫度降低而縮短所產(chǎn)生的拉力,這樣通過鎖定裝置使合龍段混凝土得到保護(hù)。

4.2 中跨合龍

中跨合龍時(shí),由于兩端懸臂長(zhǎng)度和截面對(duì)稱,受溫度影響產(chǎn)生的撓度也基本相等,通過鎖定勁性骨架,使合龍段兩端形成可以承受一定變形和剪力的剛結(jié)點(diǎn),防止由于溫度等因素的影響使合龍段尚未完成施工就產(chǎn)生變形?？紤]梁體在合龍后的收縮、徐變的影響,在合龍鎖定前將梁體預(yù)頂一個(gè)位移值,即可抵消梁體后期收縮、徐變產(chǎn)生的收縮影響。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

合龍段為連續(xù)剛構(gòu)橋體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié),也是剛構(gòu)橋施工的關(guān)鍵工序,如何合理安排工序和優(yōu)化施工方案是施工的關(guān)鍵。經(jīng)應(yīng)力檢測(cè),某特大橋合龍后結(jié)構(gòu)受力良好,施工相當(dāng)成功。

合龍前連續(xù)觀察氣溫變化和梁體相對(duì)標(biāo)高變化及軸線偏移量,觀測(cè)合龍段在溫度變化下梁體的長(zhǎng)度變化,并對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析總結(jié),掌握梁體在溫度變化下橫向、縱向及標(biāo)高的變化值。

合龍段采用了掛籃模板系統(tǒng)作為合龍段施工吊架,既方便操作,又為施工節(jié)約了成本。

合龍段縱向鋼束張拉采用分批持續(xù)張拉、壓漿,有效控制了合龍段底板以及齒板的結(jié)構(gòu)安全。

選用早強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土,使合龍段混凝土盡早達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換,并嚴(yán)格控制用水量,以減少混凝土的收縮變形。

采用低溫合龍,避免新澆混凝土早期受到較大變形應(yīng)力作用。

加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),使新澆箱梁混凝土在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前處于潮濕狀態(tài),以減少箱梁頂面因日照不均所造成的溫差影響。

為防止合龍段兩邊懸臂端因降溫而產(chǎn)生上翹,在合龍段施工時(shí)應(yīng)在兩懸臂端增加壓重。

及時(shí)張拉。在合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí),應(yīng)及早張拉部分預(yù)應(yīng)力鋼束,實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換,以策安全。

[1]馮 靜.某橋中跨合龍段底板縱向裂縫成因分析[J].山西建筑,2008,34(29):331-332.