熊建程
(中國(guó)鐵建投資集團(tuán)有限公司,廣東 珠海 519000)
銀川至昆明高速公路(G85)太陽(yáng)山開發(fā)區(qū)至彭陽(yáng)(寧甘界)項(xiàng)目友聯(lián)紅河特大橋主橋?yàn)樽兘孛骖A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,采用整體式斷面,主橋橋跨組成為(65+5×118+65)m+(76+2×140+76)m,箱梁采用單箱單燮截面,縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系,單幅橋?qū)?2.75 m,主橋全長(zhǎng)1 152 m,主跨均采用掛籃懸臂澆筑的方式施工。
友聯(lián)紅河特大橋1#主橋設(shè)置邊跨、次邊跨、次中跨合龍段各2 個(gè),中跨合龍段1 個(gè),每跨合龍段均長(zhǎng)2 m;2#主橋設(shè)置2 個(gè)邊跨合龍段和2 個(gè)中跨合龍段。合龍段利用掛籃作為合龍吊架和模板系統(tǒng)。合龍段施工是主橋施工的重要環(huán)節(jié),是燮制全橋受力狀況和線形的關(guān)鍵工序,技術(shù)含量大,質(zhì)量要求高。因此,對(duì)合龍順序、合龍溫度、合龍段混凝土質(zhì)量等工藝必須嚴(yán)格燮制,合龍段吊架設(shè)計(jì)及計(jì)算在施工時(shí)應(yīng)予專門計(jì)算與復(fù)核。主橋合龍溫度按9±3 ℃計(jì)[1],合龍順序?yàn)椋菏紫群淆堖吙绾椭锌?,然后從中間次中跨到邊次中跨依次合龍。
(1) 先邊跨(A、G)及中跨(D)同步合龍,后次中跨(C、E)合龍。合龍施工順序見圖1(以1#主橋合龍施工為例)。
圖1 合龍段施工順序示意圖
①改裝A~G 跨懸澆掛籃為合龍掛籃,同時(shí)安裝A、D、G 跨合龍段配重;②在設(shè)計(jì)合龍溫度下,拆除A、D、G 跨主墩臨時(shí)支撐后,鎖緊A、D、G 跨合龍段勁性骨架,然后澆筑A、D、G 跨合龍段混凝土,在混凝土澆注過(guò)程中,隨著混凝土的澆筑應(yīng)不斷對(duì)主梁懸臂端的配重進(jìn)行等量減載,直至混凝土澆筑完成;③待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,解除邊跨臨時(shí)支座縱向約束,張拉A、D、G 跨底板束、合龍束,并壓漿;④在設(shè)計(jì)合龍溫度下,拆除C、E 跨主墩臨時(shí)支撐,然后在C、E 跨合龍段兩側(cè)同時(shí)頂推900 KN[2]后,迅速鎖緊C、E 跨勁性骨架;⑤澆筑C、E 合龍段混凝土,在混凝土澆注過(guò)程中,隨著混凝土的澆筑應(yīng)不斷對(duì)主梁懸臂端的配重進(jìn)行等量減載,直至混凝土澆筑完成;⑥待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,張拉C、E 跨底板束、合龍束,并壓漿。邊跨合龍施工步驟示意圖見圖2。(2) 次中跨(B、F)段合龍。
圖2 邊跨合龍施工步驟示意圖
①拆除A、G 跨托架;②在設(shè)計(jì)合龍溫度下,B、F跨合龍段兩側(cè)同時(shí)頂推450 kN 后,迅速鎖緊B、F 跨勁性骨架;③澆筑B、F 跨合龍段混凝土,在混凝土澆注過(guò)程中,隨著混凝土的澆筑應(yīng)不斷對(duì)懸臂端的配重等量減載[3],直至B、F 跨合龍段混凝土澆筑完成,且配重卸載全部完成;④待強(qiáng)度達(dá)到要求后,張拉B、F 跨底板束和合龍束,并壓漿。合龍施工工藝流程圖見圖3。
圖3 合龍施工工藝流程圖
合龍段施工時(shí),增加配重的主要目的是為了保證在合龍施工時(shí),兩端梁段不發(fā)生相對(duì)移位。施工前應(yīng)通過(guò)計(jì)算,計(jì)算出應(yīng)增加的配重重量,并隨著混凝土的澆筑速度減小配重重量。配重重量可按下式計(jì)算。
式中,W 代表所需配重(t);Wj代表基本配重(t);Wf代表附加配重(t);N 代表單個(gè)合龍段鋼筋混凝土重量(t)。
經(jīng)過(guò)計(jì)算,1#主橋合龍段單側(cè)懸臂端基本配重為25.05 t。配重可采用水箱,可以裝30 t 水,滿足基本配重。每個(gè)水箱配備2 個(gè)Φ100 閥門,在混凝土澆筑時(shí),水箱水逐漸卸載,為保證箱梁不產(chǎn)生附加應(yīng)力,合龍段混凝土不產(chǎn)生裂縫,卸載速率應(yīng)與混凝土的澆筑速率相當(dāng)[4]。在順橋向,配重加在懸臂端部;在橫橋向,為了保持箱梁平衡不發(fā)生傾斜和扭轉(zhuǎn),配重應(yīng)沿橫橋向均勻?qū)ΨQ布置。
合龍時(shí)的施工配重方法如下:①掛籃從兩側(cè)逐步向跨中移動(dòng),在移動(dòng)過(guò)程中,應(yīng)始終保持兩側(cè)掛籃的移動(dòng)是對(duì)稱的,防止掛籃移動(dòng)在梁體產(chǎn)生不對(duì)稱的彎矩,拆除掛籃時(shí),也應(yīng)對(duì)稱、均衡的拆除;②配重可采用水箱注水的方式實(shí)現(xiàn)。注水量和注水速度應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定,放水也應(yīng)按照對(duì)稱、均衡的原則進(jìn)行;③合龍鎖定之后,還應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)梁段高程變化,出現(xiàn)異常時(shí),及時(shí)尋找異常原因,并采取增加或減少水箱內(nèi)水的措施;④在邊跨及次中跨合龍段砼澆筑過(guò)程中,邊跨懸臂端應(yīng)同步卸載等重量的水,次中跨懸臂端不卸載;在澆筑中跨合龍段過(guò)程中,中跨懸臂端荷載同步卸載。
合龍段反力利用勁性骨架,在勁性骨架一側(cè)預(yù)埋反力座,反力座同勁性骨架為同一結(jié)構(gòu)形式,長(zhǎng)度為1 m,如圖4~5 所示。施加反力為1#主橋?yàn)?00 kN 在合龍前,先將勁性骨架一端提前焊接,然后通過(guò)千斤頂上下兩側(cè)同時(shí)施加反力,再焊接固定另外一側(cè)端勁性骨架時(shí),最后拆除千斤頂[5]。
圖4 次邊跨及次中跨勁性骨架反力架縱斷面圖
圖5 次邊跨及次中跨勁性骨架反力架平面圖
在邊跨及次中跨合龍段混凝土澆筑前,鎖定臨時(shí)剛接勁性骨架,澆筑合龍段混凝土,待強(qiáng)度達(dá)到張拉設(shè)計(jì)值時(shí)割除邊跨支座限位卡,然后張拉邊跨及次中跨合龍段預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后,預(yù)應(yīng)力鋼束張拉應(yīng)力到30%后,拆除勁性骨架后,再進(jìn)行補(bǔ)張至鋼束應(yīng)力達(dá)到100%。
為確保合龍段形成能夠承受在一定范圍內(nèi)剪力及彎矩的剛性連結(jié)點(diǎn),可以使用剛性支撐+張拉臨時(shí)合龍預(yù)應(yīng)力束的措施,以防止梁體在合龍施工之前產(chǎn)生較大的變形。注意事項(xiàng)如下:①剛支撐結(jié)構(gòu)的橫斷面積、支撐點(diǎn)的位置、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束的張拉應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行;②鎖定時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)通過(guò)監(jiān)燮量測(cè)的結(jié)果經(jīng)計(jì)算確定,其原則是確保梁段變形和溫度變化均最?。虎哿憾蔚逆i定,應(yīng)保證對(duì)稱、均衡和同步,防止梁體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和溫度應(yīng)力;④在鎖定前,若先進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束的張拉準(zhǔn)備工作,則可減少全橋的鎖定時(shí)間;⑤剛支撐施工完成后,應(yīng)按要求及時(shí)完成全部的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束的張拉。
合龍期間由于溫度、應(yīng)力等的變化,可能導(dǎo)致出現(xiàn)變形、產(chǎn)生裂縫等病害,因此在合龍施工時(shí),必須進(jìn)行監(jiān)燮量測(cè)。合龍施工期間,主要應(yīng)對(duì)梁體標(biāo)高、軸線偏差、燮制截面應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。施工前,應(yīng)連續(xù)進(jìn)行2 d 溫度監(jiān)測(cè),并形成記錄,監(jiān)測(cè)頻率為每間隔2~3 h 量測(cè)一次,從而達(dá)到進(jìn)行橋面標(biāo)高和溫度變化的關(guān)系圖。如果合龍時(shí)的氣溫與設(shè)計(jì)偏差過(guò)大,必須及時(shí)和設(shè)計(jì)單位確認(rèn)溫度對(duì)梁體結(jié)構(gòu)的影響大小,如果影響較大,則可重新選擇日期進(jìn)行合龍施工。
除溫度監(jiān)測(cè)外,還應(yīng)進(jìn)行軸線偏差和梁體標(biāo)高的監(jiān)燮。這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)則為合龍段模板安裝和線型調(diào)整提供依據(jù)。
在合龍施工時(shí),應(yīng)按照澆筑梁段各截面最終豎向變形和相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)設(shè)置對(duì)應(yīng)的預(yù)拱度,然后再由此調(diào)整模板安裝的最終高程,模板安裝完成后,應(yīng)通過(guò)測(cè)量再次校正其高程。
橋梁懸臂澆筑的合龍段施工是保證梁體質(zhì)量的關(guān)鍵所在,這期間梁體的內(nèi)力、變位均會(huì)發(fā)生很大的變化。同時(shí),燮制好合龍段的施工,對(duì)于燮制橋梁的線型也具有重大的意義。在連續(xù)剛構(gòu)橋梁合龍施工中,除文中所探討的相關(guān)問(wèn)題外,值得關(guān)注的問(wèn)題還有很多,比如合龍段張拉與壓漿、合龍混凝土的拌制與澆筑等,這些問(wèn)題也會(huì)嚴(yán)重影響到合龍段施工質(zhì)量。