□ 徐瑞豐 費漢兵 趙 軍

1??引言

現(xiàn)代化建設(shè)給橋梁建設(shè)帶來了良好的發(fā)展機遇，橋梁設(shè)計和施工的各種新方法也不斷地被應(yīng)用。其中，節(jié)段箱梁預(yù)制拼裝技術(shù)是近50年內(nèi)發(fā)展起來的一種施工技術(shù)，它是將橋梁上部結(jié)構(gòu)箱梁分段預(yù)制，然后通過體外束將各預(yù)制節(jié)段連接并施加壓力，使節(jié)段間的接觸面緊密結(jié)合，從而使節(jié)段整合成一體來承擔(dān)橋梁荷載。

節(jié)段箱梁預(yù)制拼裝技術(shù)中，體外束一般布置為折線，在兩端錨固塊處通過錨具進行錨固，在中間轉(zhuǎn)向塊處通過轉(zhuǎn)向器使體外束轉(zhuǎn)向，自由段采用減振限位裝置進行約束。體外束中的錨墊板、導(dǎo)管、轉(zhuǎn)向器、減振限位裝置底板等構(gòu)件，需要在節(jié)段箱梁預(yù)制過程中進行預(yù)埋。其中，錨墊板、減振限位裝置底板等，因其結(jié)構(gòu)形狀簡單，安裝精度較易控制。而轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，一般為空間結(jié)構(gòu)，如安裝誤差超出許可范圍，將使體外束產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，影響體外束的受力狀態(tài)；嚴(yán)重情況下，可能會因體外束中心與轉(zhuǎn)向器中心嚴(yán)重偏離而導(dǎo)致體外束無法張拉，或?qū)е罗D(zhuǎn)向塊混凝土受力過大而開裂[1]。因此，有必要對節(jié)段箱梁內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器的安裝精度進行控制。

本文以江蘇五峰山過江通道南北公路接線工程為分析對象，在對體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器安裝精度的影響因素充分分析基礎(chǔ)上，通過對轉(zhuǎn)向器安裝坐標(biāo)的計算、安裝工藝控制和人員管理等措施，提高轉(zhuǎn)向器的安裝精度，確保體外束安裝并張拉后的線形和受力狀態(tài)符合施工圖設(shè)計要求。

2??工程概況

五峰山過江通道南北公路接線工程是江蘇省“五縱九橫五聯(lián)”高速公路規(guī)劃網(wǎng)“縱三”組成部分，路線全長約33.005km。公路南北上部結(jié)構(gòu)左右幅布置，主要采用短線法預(yù)制節(jié)段拼裝的30m、50m梁，采用架橋機逐跨拼裝架設(shè)，縱向預(yù)應(yīng)力采用“體外+體內(nèi)”相結(jié)合的方式。其中，體外束占全橋預(yù)應(yīng)力束總數(shù)的70%，采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線體外預(yù)應(yīng)力體系，規(guī)格分別為15-25、15-27、15-31和15-35。體外束有兩種布置形式：單跨束和雙跨束。單跨束和雙跨束分別各有4個和7個轉(zhuǎn)向點，并分別位于邊跨墩頂、跨中轉(zhuǎn)向塊和中墩墩頂，在各轉(zhuǎn)向點處通過轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)體外束的轉(zhuǎn)向。

3??節(jié)段箱梁預(yù)制施工工藝流程

節(jié)段箱梁的預(yù)制，目前一般采用兩種方法：長線法和短線法（也稱短線匹配法）。其中，短線法特別適用于有縱向和橫向曲線的橋梁。

短線法節(jié)段箱梁預(yù)制，是按照主梁縱斷面的變化，將整聯(lián)主梁劃分為多個彼此匹配關(guān)聯(lián)又相對獨立的若干節(jié)段，考慮混凝土收縮、徐變、預(yù)拱度等因素，將成橋整體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為預(yù)制工廠局部坐標(biāo)后，在預(yù)制臺座上以固定端模為基準(zhǔn)，調(diào)整已生產(chǎn)相鄰梁段（匹配梁段）的平面位置及標(biāo)高，在預(yù)制臺座的固定模板系統(tǒng)內(nèi)逐榀匹配、流水預(yù)制的一種施工工藝[2]。短線法預(yù)制的施工工藝流程見圖1所示。

由圖1可見，短線法節(jié)段箱梁預(yù)制過程中，影響轉(zhuǎn)向器安裝精度的主要工序為鋼筋骨架綁扎、吊裝和入模等工序，因此，需對這些工序進行管理和控制。

圖1 短線法預(yù)制施工工藝流程

4??影響轉(zhuǎn)向器安裝精度的因素

節(jié)段梁預(yù)制過程中，轉(zhuǎn)向器的安裝坐標(biāo)計算和安裝工藝、施工人員的責(zé)任意識等都將對其安裝精度產(chǎn)生影響，具體分析如下。

4.1 設(shè)計計算的影響

橋梁施工圖設(shè)計時，一般只給出成橋坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的體外束線形參數(shù)。節(jié)段梁預(yù)制前，需要對該線形參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，確定轉(zhuǎn)向器在箱梁各節(jié)段中的具體坐標(biāo)，以指導(dǎo)轉(zhuǎn)向器的定位安裝。如坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)計算失誤，則將對轉(zhuǎn)向器的后續(xù)安裝精度造成嚴(yán)重影響。

4.2 安裝工藝的影響[3]

節(jié)段梁預(yù)制過程中，鋼筋骨架綁扎、吊裝和入模、合模以及混凝土澆筑等工序均可能影響到轉(zhuǎn)向器的安裝精度。

4.2.1 鋼筋骨架綁扎工序

在鋼筋綁扎臺座上進行鋼筋骨架綁扎和轉(zhuǎn)向器的初定位。

（1）如轉(zhuǎn)向器定位不準(zhǔn)、檢驗不嚴(yán)，則安裝精度不高。

（2）如轉(zhuǎn)向器固定不牢，則后續(xù)吊裝、入模、合模過程中可能存在的沖擊將使其產(chǎn)生偏移或轉(zhuǎn)動。

（3）如鋼筋骨架扭曲，則其中線將偏移模板中線，造成轉(zhuǎn)向器的實際位置整體橫向偏移理論位置。

4.2.2 鋼筋骨架吊裝工序

鋼筋骨架吊裝時，如吊點設(shè)置不合理，鋼筋骨架將產(chǎn)生扭曲變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向器的實際位置偏移理論位置。

4.2.3 鋼筋骨架入模工序

鋼筋骨架入模時，須注意入模后的偏差問題。

（1）如骨架中心與模板中心不對應(yīng)，則入模后轉(zhuǎn)向器的實際位置整體橫向偏移理論位置。

（2）如骨架上安裝的保護層墊塊尺寸不合格，則入模后轉(zhuǎn)向器的豎向位置將產(chǎn)生偏差。

（3）如在合模前未對轉(zhuǎn)向器的安裝尺寸進行檢查、終定位并焊接牢固，則后續(xù)混凝土振搗等將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向器偏位。

4.2.4 合模工序

合模過程中，如操作不當(dāng)，則可能導(dǎo)致鋼筋骨架扭曲，使轉(zhuǎn)向器偏離原安裝位置。

4.2.5 混凝土澆筑工序

如轉(zhuǎn)向器固定不牢固，則混凝土澆筑過程中振搗時，轉(zhuǎn)向器將偏離其原安裝位置。

4.3 施工人員責(zé)任意識的影響[3]

（1）對圖紙理解不透徹，導(dǎo)致安裝時選用了非設(shè)計編號的轉(zhuǎn)向器。

（2）轉(zhuǎn)向器定位時，未注意其端部的孔位垂直標(biāo)記，且復(fù)檢時未采用鉛垂線等工具測量其垂直度，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向器孔位偏轉(zhuǎn)；未考慮在縱橋向控制轉(zhuǎn)向器兩端的位置，導(dǎo)致節(jié)段梁預(yù)制完成后，轉(zhuǎn)向器兩端不在同一水平面上。

（3）鋼筋骨架入模后，未考慮鋼筋骨架中心線與模板中心線不一致而造成轉(zhuǎn)向器的安裝尺寸偏差；未對所有轉(zhuǎn)向器進行全檢驗收，導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)向器安裝位置不符合設(shè)計要求。

5??轉(zhuǎn)向器安裝精度的控制措施

根據(jù)上述影響因素的分析，在五峰山過江通道南北公路接線工程的節(jié)段箱梁預(yù)制過程中，針對性地采取控制措施，以提高轉(zhuǎn)向器的安裝精度。

5.1 轉(zhuǎn)向器安裝坐標(biāo)的精確計算

節(jié)段梁預(yù)制過程中，轉(zhuǎn)向器根據(jù)其兩端中心坐標(biāo)進行定位安裝。而施工圖中的體外束參數(shù)有時不能直接使用，需根據(jù)施工圖設(shè)計中體外束的線形或關(guān)鍵點的尺寸，通過計算確定轉(zhuǎn)向器在節(jié)段梁中的理論安裝坐標(biāo)。

以五峰山過江通道南北公路接線工程北引橋30m箱梁首跨體外束終點側(cè)的跨中轉(zhuǎn)向器為例，對轉(zhuǎn)向器定位安裝坐標(biāo)的計算進行說明。

北引橋30m箱梁首跨中，每束體外束均為單跨束，有4個轉(zhuǎn)點（即4個轉(zhuǎn)向器），分別位于邊墩墩頂，跨中轉(zhuǎn)向塊，中墩墩頂，見圖2示意。體外束斜彎面大樣見圖3，幾何參數(shù)見表1。

圖2 體外束布置示意圖

圖3 體外束斜彎面大樣

表1 30m箱梁首跨體外束幾何參數(shù)表

圖4 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)體外束大樣圖、幾何參數(shù)表，并結(jié)合箱梁構(gòu)造圖，體外束跨中轉(zhuǎn)點位于轉(zhuǎn)向塊中點，轉(zhuǎn)向塊處體外束線形由水平段與傾斜段組成。轉(zhuǎn)向塊內(nèi)預(yù)埋分絲散束式轉(zhuǎn)向器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

5.1.1 轉(zhuǎn)向器兩端中心的X向坐標(biāo)

北引橋30m箱梁首跨體外束終點側(cè)的轉(zhuǎn)向器位置見圖5，轉(zhuǎn)向器兩端分別位于體外束的直線段和傾斜段上。以其位于體外束直線段側(cè)的一端截面（即E-E截面）為基準(zhǔn)，建立圖6所示的計算坐標(biāo)系。

圖5中，轉(zhuǎn)向塊兩端的E-E與F-F截面即為轉(zhuǎn)向器的定位安裝面。轉(zhuǎn)向器兩端在X向（縱橋向）的坐標(biāo)，可直接根據(jù)圖5所示的箱梁縱向尺寸和轉(zhuǎn)向塊厚度得出。

圖5 體外束立面布置

圖6 計算坐標(biāo)系示意圖

5.1.2 E-E截面處轉(zhuǎn)向器中心的Y/Z向坐標(biāo)

E-E截面位于體外束線形水平段，轉(zhuǎn)向器中心在該處的Y坐標(biāo)（YE）和Z坐標(biāo)（ZE）可直接從施工圖給出的相關(guān)截面圖得出。

5.1.3 F-F截面處轉(zhuǎn)向器中心的Y/Z向坐標(biāo)

F-F截面位于體外束線形傾斜段，轉(zhuǎn)向器中心在該處的Y坐標(biāo)（YF）和Z坐標(biāo)（ZF）和需根據(jù)體外束斜彎面大樣、轉(zhuǎn)向塊長度等參數(shù)，利用投影關(guān)系推導(dǎo)得出，見公式1和公式2。

式中，

YF—F-F截面處，轉(zhuǎn)向器中心至箱梁中心線的距離；

ZF—F-F截面處，轉(zhuǎn)向器中心至箱梁底面的距離；

L塊—轉(zhuǎn)向塊順橋向的長度；

h2—體外束斜彎面矢高；

α2—體外束立面投影角度；

YE—E-E截面處，C轉(zhuǎn)向器中心至箱梁中心線的距離；

ZE—E-E截面處，轉(zhuǎn)向器中心至箱梁底面的距離。

采用上述公式，即可計算出北引橋30m箱梁首跨體外束終點側(cè)的轉(zhuǎn)向器兩端中心Y向和Z向的定位坐標(biāo)，見表2。同理，其余轉(zhuǎn)向器的定位坐標(biāo)均可按此方式精確計算得出。

5.2 轉(zhuǎn)向器安裝工藝控制

針對節(jié)段梁預(yù)制過程中可能對轉(zhuǎn)向器安裝精度造成影響的各工序，采取以下措施進行控制：

5.2.1 鋼筋骨架綁扎工序

（1）以鋼筋胎膜架的中點吊鉛垂線，并以此為基準(zhǔn)進行鋼筋的綁扎施工。

表2 30m箱梁首跨體外束終點側(cè)跨中轉(zhuǎn)向器定位坐標(biāo)計算結(jié)果

（2）所有鋼筋均需綁扎并焊接牢固，確保鋼筋骨架整體不發(fā)生扭曲、變形，在鋼筋骨架上做中心線標(biāo)識，并確保其與鋼筋胎膜架的中心線嚴(yán)格對應(yīng)一致。

（3）轉(zhuǎn)向器安裝時，其各向定位安裝控制方式如下。

豎向定位控制：根據(jù)計算出的Z向坐標(biāo)和轉(zhuǎn)向器外徑，設(shè)置臨時支撐，轉(zhuǎn)向器安置于臨時支撐上，見圖7。

橫向定位控制：以鋼筋胎膜架的中心線為基準(zhǔn)，根據(jù)計算出的Y向坐標(biāo)，利用定位標(biāo)尺進行定位，見圖8。

縱向定位控制：在豎向臨時支撐上安裝輔助限位板，使同一截面上的所有轉(zhuǎn)向器端面均緊貼限位板，見圖9。

中心旋轉(zhuǎn)控制：嚴(yán)格按轉(zhuǎn)向器端部的垂直標(biāo)記對轉(zhuǎn)向器進行定位，并利用鉛垂線進行復(fù)檢，確保轉(zhuǎn)向器分絲孔的孔位不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，見圖10。

（4）嚴(yán)格控制保護層墊塊的質(zhì)量，墊塊安裝后對其進行抽檢，一旦發(fā)現(xiàn)不合格即對所有墊塊即進行全面檢查并替換掉不合格墊塊，確保節(jié)段梁的保護層質(zhì)量和轉(zhuǎn)向器的位置精度。

5.2.2 鋼筋骨架吊裝工序

（1）鋼筋骨架綁扎時，吊環(huán)鋼筋與底、頂板底層鋼筋焊接牢固，吊環(huán)周圍60×60cm范圍內(nèi)鋼筋點焊加固，以防鋼筋骨架吊裝時變形。

（2）鋼筋骨架起吊前，仔細(xì)調(diào)整各吊點吊繩長度，使其松緊程度基本一致。鋼筋骨架吊離胎膜架10cm時，再次檢查并調(diào)整吊繩松緊程度，使各點受力均勻。

圖7 轉(zhuǎn)向器豎向支撐定位

圖8 轉(zhuǎn)向器橫向標(biāo)尺定位

圖9 轉(zhuǎn)向器縱向限位

圖10 轉(zhuǎn)向器中心旋轉(zhuǎn)控制

5.2.3 鋼筋骨架入模工序

（1）鋼筋骨架入模時，檢查鋼筋骨架的中心線與模板中心線，確保其嚴(yán)格對應(yīng)后再勻速下落鋼筋骨架。

（2）鋼筋骨架下放到其底面距底模10cm左右時，檢查各處保護層是否與設(shè)計相符，調(diào)整到位后再將鋼筋骨架下放到位。

（3）鋼筋骨架入模后，再次檢查各處保護層墊塊情況并調(diào)整或更換。按照模板中心線為基準(zhǔn)檢查所有轉(zhuǎn)向器的安裝位置，確認(rèn)無誤后，對轉(zhuǎn)向器進行終定位，并利用輔助鋼筋、采用CO2氣體保護焊將轉(zhuǎn)向器牢固焊接在鋼筋骨架上。

5.3 加強對施工作業(yè)人員的管理

（1）技術(shù)人員深入研究施工圖，對與轉(zhuǎn)向器位置相關(guān)的計算和圖紙進行多人復(fù)核，確認(rèn)無誤后下發(fā)給施工人員。

（2）圖紙下發(fā)后，對鋼筋、管件、吊裝和模板班組進行技術(shù)交底，剖析各班組在轉(zhuǎn)向器安裝精度控制過程中可能存在的問題，提高施工人員的質(zhì)量和責(zé)任意識，明確相應(yīng)的獎懲措施。

（3）在轉(zhuǎn)向器的安裝過程中，施工管理人員須進行嚴(yán)格管理和檢查，對出現(xiàn)的問題及時進行反饋和解決。

（4）技術(shù)人員在進行工序驗收時，嚴(yán)格按照規(guī)定的基準(zhǔn)線對所有轉(zhuǎn)向器的安裝位置進行檢查復(fù)核。

6??應(yīng)用效果

在對體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器安裝精度的影響因素進行充分分析的基礎(chǔ)上，對節(jié)段梁預(yù)制過程中各工序針對性地采取控制措施，達到以下有利效果。

（1）施工質(zhì)量提升：減小了施工誤差，提高了轉(zhuǎn)向器的各向坐標(biāo)控制的準(zhǔn)確性，體外束線形流暢、受力均勻，總體質(zhì)量顯著提升。

（2）施工工效提升、施工成本降低：與傳統(tǒng)方法相比，采用上述控制措施后，轉(zhuǎn)向器安裝精度提高，減少了返工的工期和成本損失，提升了施工工效，提高鋼筋骨架胎膜架的利用率，總體上降低了施工成本。

7??結(jié)語

通過對體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器安裝精度的控制研究，可以得到以下結(jié)論：

（1）節(jié)段箱梁預(yù)制過程中，設(shè)計計算、安裝工藝和施工人員的責(zé)任意識等對體外束轉(zhuǎn)向器的安裝精度有重要影響。

（2）轉(zhuǎn)向器安裝前，應(yīng)根據(jù)施工圖中體外束的線形或關(guān)鍵點尺寸，通過計算確定其在節(jié)段梁中的理論安裝位置。

（3）在節(jié)段梁預(yù)制的鋼筋骨架綁扎、吊裝和入模工序中，采取合適的工藝措施和檢驗措施，可提高轉(zhuǎn)向器的安裝精度。

（4）提高施工技術(shù)人員的責(zé)任意識和加強檢查等管理舉措，以進一步確保轉(zhuǎn)向器的安裝精度。