鮑加兵

(中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司, 四川成都 611137)

在斜拉橋施工中，主橋交界邊墩蓋梁是保證橋梁主體結(jié)構(gòu)荷載的重要組成部分。為了保證蓋梁施工質(zhì)量和施工的安全性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行施工技術(shù)研究，重點(diǎn)研究高墩大型蓋梁的支架體系和大體積蓋梁的防裂，制定具體的施工方案，為橋梁建設(shè)提供良好的技術(shù)支持，充分滿足橋梁的建設(shè)需要，提高橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

巴中恩陽(yáng)“義陽(yáng)大橋”全長(zhǎng)655 m，橋面寬度33 m，雙向6車道，人行道寬度2.5 m，主橋?yàn)?45 m的獨(dú)塔單索面斜拉橋，塔梁固結(jié)體系(圖1)。

圖1 義陽(yáng)大橋總體布置

其中主橋?yàn)?45 m，北引橋長(zhǎng)250 m，為(3×30+4×40) m的兩聯(lián)預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，橋面連續(xù)，南引橋長(zhǎng)160 m，為4×40 m的一聯(lián)預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁。P7和P9為主橋的交界墩，墩柱均為薄壁空心墩，P7墩高39.9 m，P9墩高52.5 m，薄壁空心墩為C40鋼筋混凝土，蓋梁為C50預(yù)應(yīng)力蓋梁，以P9墩為研究對(duì)象進(jìn)行研究。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)道路等級(jí)：公路一級(jí)。

(2)設(shè)計(jì)速度：60 km/h。

(3)行車道數(shù)：雙向6車道。

(4)主橋?qū)挾龋喝珜?3 m。

(5)橋梁最大縱坡2 %，最大橫坡2 %，平曲線半徑1 500 m，不設(shè)超高。

(6)設(shè)計(jì)水位：按百年一遇洪水位控制。

(7)荷載等級(jí)：橋梁荷載 公路I級(jí)。

(8)設(shè)計(jì)年限：100 a。

(9)設(shè)計(jì)使用年限：100 a。

(10)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。

(11)工程所在區(qū)域地震動(dòng)峰加速度值為0.05g，相應(yīng)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度。

2 P9蓋梁托架施工

P9橋墩為交界墩，墩頂設(shè)2 m實(shí)心段，蓋梁為階梯型實(shí)心截面，跨中高3.9 m，寬3.6 m，為C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土方量365.4 m3，設(shè)3排共12束預(yù)應(yīng)力鋼絞線(圖2)。

圖2 P9墩結(jié)構(gòu)(單位：mm)

2.1 蓋梁支架、模板體系施工

P9墩高52.5 m，兩墩間距9.025 m，蓋梁橫向懸挑3.5 m，下臺(tái)階高2.6 m，上臺(tái)階高3.9 m，通過(guò)計(jì)算蓋梁混凝土重950 t。由于墩柱較高，采用落地支架施工不經(jīng)濟(jì)且施工周期長(zhǎng)，通過(guò)方案對(duì)比采用預(yù)埋π字型鋼架和三角架施工。支架自上而下布置為模板、斜桁架(邊跨)、縱梁、托架等(圖3)。

(1)蓋梁跨中托架采用三榀π型桁架組成，托架間間距為100 cm及140 cm。托架水平桿為2I56b型鋼，斜桿為2I32b。

圖3 P9拖架布置示意(單位：mm)

(2)蓋梁跨邊托架采用三榀三角型桁架組成，托架間間距為100 cm及140 cm。托架水平桿為2I56b型鋼，斜桿為2I32b。

(3)在薄壁空心墩實(shí)心段所預(yù)埋的2I56b型鋼并齊焊接預(yù)埋；加強(qiáng)聯(lián)接采用10 mm、12 mm厚鋼板焊接，間距1.0 m；預(yù)埋端預(yù)埋型鋼設(shè)C25 錨筋，與預(yù)埋的I56b工字鋼雙面焊接；為了增強(qiáng)預(yù)埋件下方混凝土應(yīng)力承受力，采取增加雙向A10 mm鋼筋網(wǎng)片，規(guī)格為10 cm×10 cm。

(4)縱梁采用I20型鋼，間距90 cm布置(圖4)。

圖4 P9拖架縱梁布置(單位：mm)

(5)模板采用定制大塊鋼模板，利用塔吊進(jìn)行吊裝，支架周圍防護(hù)采用A42 mm架管進(jìn)行搭設(shè)。

型鋼間的焊接應(yīng)滿足GB 50205-2012 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 》[1]以及《鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》GB 50755-2012[2]的規(guī)定。

2.2 托架受力驗(yàn)算

利用有限元計(jì)算軟件分別建立蓋梁中跨及蓋梁邊跨托架計(jì)算模型如下圖所示，模型中各部件均采用梁?jiǎn)卧M，蓋梁荷載按照蓋梁高度做為均布荷載加載與縱梁上(圖5)。

圖5 P9拖架計(jì)算模型

2.2.1 縱梁結(jié)構(gòu)檢算

縱梁采用I20型鋼，間距90 cm布置，根據(jù)上述有限元計(jì)算模型計(jì)算后可得施工托架縱梁結(jié)構(gòu)結(jié)果(圖6～圖8)。

圖6 縱梁組合應(yīng)力(單位：MPa)

圖7 縱梁剪應(yīng)力(單位：MPa)

圖8 縱梁位移(單位：MPa)

經(jīng)計(jì)算知，澆注蓋梁時(shí)縱梁：

最大組合應(yīng)力σmax=60.8MPa≤[σ]= 170 MPa

合格

最大剪應(yīng)力τmax=44.5MPa≤[τ]= 100 MPa 合格

計(jì)算結(jié)果表明縱梁強(qiáng)度、剛度均滿足規(guī)范要求。

2.2.2 蓋梁跨中托架結(jié)構(gòu)檢算

蓋梁跨中托架采用三榀π型桁架組成，托架間間距為100 cm及140 cm。托架水平桿為2I56b型鋼，斜桿為2I32b，根據(jù)上述有限元計(jì)算軟件模型計(jì)算后可得跨中托架結(jié)構(gòu)結(jié)果(圖9～圖12)。

圖9 跨中托架組合應(yīng)力

圖10 跨中托架剪應(yīng)力(單位：MPa)

圖11 跨中托架構(gòu)件軸力(單位：kN)

圖12 跨中托架位移(單位：mm)

經(jīng)計(jì)算知，澆注蓋梁時(shí)中跨托架構(gòu)件：

最大組合應(yīng)力σmax=99.5MPa≤[σ]= 170 MPa

合格

最大剪應(yīng)力τmax=49.5MPa≤[τ]= 100 MPa 合格

最大撓度 合格

計(jì)算結(jié)果表明中跨托架構(gòu)件強(qiáng)度、剛度均滿足規(guī)范要求。

蓋梁邊跨三角托架所承擔(dān)荷載比中跨小，在此不再贅述。

3 蓋梁預(yù)留收縮后澆帶施工

P9蓋梁長(zhǎng)32.475 m，第一臺(tái)階高2.6 m、寬3.6 m，第二臺(tái)階高3.9 m、寬1.8 m，混凝土量365.4 m3，屬于大體積混凝土。整體成條狀，長(zhǎng)度已超出30 m，如采取常規(guī)一次性澆筑，很可能出現(xiàn)早期混凝土收縮效應(yīng)而產(chǎn)生裂縫，破壞蓋梁整體性，減小蓋梁的承載能力。

收縮后澆帶是為解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程中因溫度變化、混凝土收縮等產(chǎn)生的裂縫，以達(dá)到釋放大部分變形，減小約束力，避免出現(xiàn)貫通裂縫而設(shè)置[3-4]。

3.1 收縮后澆帶預(yù)留

本項(xiàng)目蓋梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，后澆帶的位置為線路中線位置，后澆帶在未澆注混凝土前不能將部分模板、支柱拆除，否則會(huì)導(dǎo)致梁形成懸臂造成變形[5]；收縮后澆帶預(yù)留寬度按2 m設(shè)置(主要是方便后期后澆帶的處理施工，一般800 mm就可以了)，豎向貫穿整個(gè)蓋梁(圖13)。

圖13 收縮后澆帶預(yù)留示意(單位：mm)

3.2 后澆帶混凝土施工

在完成主體混凝土澆筑滿足相關(guān)要求后進(jìn)行伸縮縫堵頭模板拆除，然后進(jìn)行后澆帶雜物清理、鋼筋除銹、整形、綁扎或補(bǔ)焊以及預(yù)應(yīng)力管道檢查修整，最后立模，當(dāng)主體混凝土澆筑齡期達(dá)到28 d后進(jìn)行后澆帶混凝土澆筑。

在進(jìn)行鋼筋綁扎前，先進(jìn)行新老混凝土界面處理，增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)性。

(1)在完成植筋并通過(guò)驗(yàn)收合格后進(jìn)行新老混凝土界面處理，人工用風(fēng)鎬和鑿子進(jìn)行，形成點(diǎn)深約3 mm，點(diǎn)數(shù)為600～800點(diǎn)/m2均布點(diǎn)[6]。

(2)采用潔凈無(wú)油的壓縮空氣進(jìn)行清理。

3.3 收縮后澆帶混凝土

收縮后澆帶混凝土等級(jí)比原先混凝土提高一個(gè)等級(jí)，并在混凝土中摻加防裂抗?jié)B劑，使用微膨脹水泥，可使其產(chǎn)生微膨脹壓力以抵消混凝土的干縮，溫差等產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使混凝土結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫[7]。

(1)收縮后澆帶混凝土均采用補(bǔ)償收縮混凝土，其限制膨脹率不小于0.025 %。

(2)膨脹劑的摻量用實(shí)際工程使用的材料，經(jīng)過(guò)混凝土配合比試驗(yàn)后確定。

(3)在混凝土終凝前用抹子進(jìn)行多次混凝土表面抹壓，消除塑性裂縫。

(4)為了保證質(zhì)量，在選用模板時(shí)采用大塊鋼模，拉桿焊接牢固，嚴(yán)格控制變形。

4 結(jié)束語(yǔ)

四川省巴中市恩陽(yáng)區(qū)義陽(yáng)大橋工程，為異形單塔單索面景觀斜拉橋，主橋交界墩具有墩柱高、蓋梁長(zhǎng)度長(zhǎng)、混凝土重量重等特點(diǎn)，施工中在墩柱實(shí)心段采取預(yù)埋型鋼，用π字架和三角架法進(jìn)行支架施工，縮短了施工周期、保證了安全質(zhì)量，特別在經(jīng)濟(jì)效益上得到了體現(xiàn)；通過(guò)對(duì)蓋梁增設(shè)伸縮后澆帶，解決了長(zhǎng)條形大體積混凝土蓋梁在強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程中因溫度變化、混凝土收縮等產(chǎn)生的裂縫，確保了蓋梁的施工質(zhì)量。