吳連盛

（上海公路投資建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 200335）

0 引 言

隨著城市人口、建筑和交通工具日益高度密集化、外延伸，城際高速公路、城市高架道路、繞城高速公路等工程項目的建設(shè)空間不斷被壓縮，同步放大了傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土施工橋梁搭設(shè)支架模板占用空間大、施工周期長等不足。因此，為了克服傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)的不足，近年來具有大體積、大尺寸、大質(zhì)量特點的預(yù)制裝配技術(shù)成為城市公路或市政高架道路橋梁領(lǐng)域發(fā)展的主要方向之一。以蓋梁為例，近幾年來采用分節(jié)段預(yù)制和拼裝施工大尺寸、大質(zhì)量預(yù)制蓋梁，不僅施工速度快，而且也降低了施工成本[1]。無錫鳳翔路快速化改造工程采用濕接法施工，即“兩端預(yù)制結(jié)合中間現(xiàn)澆濕接段”的形式[2]，完成了2 480 cm 大挑臂倒T 型蓋梁施工。上海S7 公路在國內(nèi)首次采用“牛腿式垂直拼縫”工藝完成了單件重量超過200 t懸臂蓋梁的節(jié)段拼裝[3]。

雖然國內(nèi)少數(shù)工程已實現(xiàn)了大尺寸、大質(zhì)量預(yù)制蓋梁階段安裝，但因受施工場地空間、運輸線路限載、現(xiàn)場機械設(shè)備性能、蓋梁實際尺寸質(zhì)量參數(shù)等因素的差異和限制，該技術(shù)實施起來仍有較大的難度。本文以上海市浦星公路跨蘆恒路節(jié)點改造新建工程為載體，在采用鋼扁擔(dān)工藝條件下，通過進行吊裝機械工況、鋼扁擔(dān)、精軋螺紋鋼和預(yù)埋件安全驗算與分析，闡述分節(jié)段安裝預(yù)制大質(zhì)量蓋梁施工工藝。

1 項目概況

1.1 工程概況

浦星公路跨蘆恒路節(jié)點改造新建工程北起上海市浦東新區(qū)與閔行區(qū)界，與濟陽路以高架形式對接，并在蘆恒路北側(cè)設(shè)置一對上下匝道，跨過蘆恒路后落地，落地與地面道路合流，至江樺路結(jié)束。主線高架道路全長0.941 km（其中高架橋梁結(jié)構(gòu)全長0.821 km），地面道路全長1.709 km。圖1 為浦星公路蘆恒路節(jié)點改造工程位置圖。

圖1 浦星公路蘆恒路節(jié)點改造工程位置圖

1.2 大質(zhì)量蓋梁概況

與從北往南的第2 排樁號對應(yīng)編號為P1 的蓋梁（見圖2），不僅是該項目中質(zhì)量和尺寸最大的三柱蓋梁，而且發(fā)揮著承前啟后的作用，安裝效果與耗時直接影響著整個工程主線高架的施工部署和進度。此外，施工期間現(xiàn)狀浦星公路不能中斷交通。因此，P1蓋梁是整個工程的關(guān)鍵點和難點之一。

圖2 P 1 蓋梁位置圖

P1 平面長度34 300 mm，寬度2 500 mm，總質(zhì)量580 t（由東段、中段和西段組成，質(zhì)量分別為180 t、220 t 和180 t），具體參數(shù)見表1 和圖3。

表1 P 1 蓋梁技術(shù)參數(shù)

圖3 三柱蓋梁P 1 分節(jié)段示意圖（單位：t）

2 安裝施工流程與關(guān)鍵工序要點

2.1 安裝施工流程

根據(jù)施工部署和現(xiàn)場交通組織情況，制定了在中節(jié)段吊裝完成后，先吊裝西節(jié)段，再吊裝東節(jié)段的安裝施工順序。關(guān)鍵施工工序流程見圖4。

圖4 P 1 蓋梁安裝施工流程圖

2.2 關(guān)鍵工序要點

（1）吊裝中節(jié)段

采用SCC3200-320 t 履帶吊單機抬吊預(yù)制蓋梁P1 中節(jié)段，完成與P1 中立柱的坐漿和灌漿施工作業(yè)（見圖5（a））。

（2）安裝定制鋼扁擔(dān)與支撐

待蓋梁中間節(jié)段安裝完成后，安裝鋼扁擔(dān)（見圖5（b）），在中間蓋梁節(jié)段上設(shè)置預(yù)埋鋼板焊接工字鋼支撐，并設(shè)置臨時防傾覆措施。

圖5 中節(jié)段蓋梁與鋼扁擔(dān)安裝示意圖

（3）吊裝西節(jié)段蓋梁

將蓋梁節(jié)段吊至扁擔(dān)外側(cè)，調(diào)整蓋梁西側(cè)節(jié)段姿態(tài)，蓋梁外側(cè)邊線與鋼扁擔(dān)平行；蓋梁節(jié)段就位后吊車緩緩向東行駛，吊至設(shè)計位置，隨后保持姿態(tài)穿入精軋螺紋鋼固定（精軋螺紋鋼與鋼扁擔(dān)聯(lián)結(jié)），然后進行濕接縫施工，為減輕濕接縫重量，濕接縫寬度縮小至1 m，濕接縫中心線與原設(shè)計位置相同。圖6為西節(jié)段蓋梁安裝示意圖。

圖6 西節(jié)段蓋梁安裝示意圖

為了不影響浦星公路現(xiàn)狀交通，蓋梁節(jié)段間濕接縫采用定型制作鋼結(jié)構(gòu)掛籃（如圖7 所示）進行澆筑，該掛籃既可作為濕接縫混凝土澆筑用模板，亦可作為工人的操作平臺，頂部設(shè)置2 道對拉螺桿對側(cè)模進行固定，掛籃上設(shè)置可調(diào)節(jié)支座，擱置于蓋梁頂部，通過支座上的螺栓和設(shè)置于蓋梁頂部的30 mm厚鋼板進行標高控制和調(diào)平。

圖7 定制鋼結(jié)構(gòu)掛籃操作示意圖

（4）吊裝東節(jié)段蓋梁

在西節(jié)段蓋梁安裝完成后，采用與其相同的操作步驟安裝東節(jié)段蓋梁。

3 安全計算分析

3.1 吊裝機械工況分析

對于SCC3200-320 t 起重機械，無論吊裝哪一節(jié)段蓋梁時，其80%額定荷載均大于各節(jié)段重量：

（1）P1 蓋梁中節(jié)段重210 t，在主臂18 m 回轉(zhuǎn)半徑8 m 的情況下，額定荷載為274 t，210 t＜274×80%=219.2 t。

（2）P1 蓋梁兩側(cè)節(jié)段重180 t，在主臂18 m 回轉(zhuǎn)半徑8 m 的情況下，額定荷載為230 t，180 t＜230 t×80%=184 t。

3.2 定制鋼扁擔(dān)安全驗算

鋼扁擔(dān)材質(zhì)為Q345B。吊點精軋螺紋鋼直徑為50 mm，材料等級為PSB830，屈服強度830 MPa，抗拉強度1030 MPa，斷后伸長率7%。邊分段蓋梁自重為180 t，精軋螺紋鋼處總拉力為90 t，由3 根精軋螺紋鋼承擔(dān)，則單根螺紋鋼最大拉力為300 kN。

（1）西節(jié)段蓋梁安裝后扁擔(dān)受力驗算

據(jù)表2 所列各項驗算結(jié)果，可知鋼扁擔(dān)滿足現(xiàn)場吊裝和安全使用要求。

表2 西節(jié)段蓋梁安裝后扁擔(dān)受力驗算結(jié)果

（2）東節(jié)段蓋梁安裝后扁擔(dān)受力驗算

據(jù)表3 所列各項驗算結(jié)果，可知鋼扁擔(dān)滿足現(xiàn)場吊裝和安全使用要求。

表3 東節(jié)段蓋梁安裝后扁擔(dān)受力驗算結(jié)果

3.3 精軋螺紋鋼受力驗算

精軋螺紋鋼采用直徑50 mm 的PSB830 型，最大拉力為558.8 kN。螺紋鋼為軸心受拉桿件，拉應(yīng)力計算結(jié)果如式（1）所示：

因此，螺紋鋼滿足安全使用要求。

3.4 預(yù)埋件驗算

（1）預(yù)埋件參數(shù)與布置

預(yù)埋件采用焊接直錨筋庫-HRB335-Ф20 錨筋，環(huán)形布置排列為6 行2 列，行間距120 mm，列間距150 mm；錨板選用SB20-Q345，錨板尺寸為L×B=250 mm×690 mm，T=20 mm；基材混凝土選擇C30，厚度2 000 mm。

圖8 錨筋布置平面圖

（2）預(yù)埋件驗算

當(dāng)扁擔(dān)吊掛單側(cè)分段蓋梁時，預(yù)埋件會出現(xiàn)受拉情況，據(jù)圖9 可知，在臨界狀態(tài)下，預(yù)埋件所受反力矩平衡見式（2）：

圖9 預(yù)埋件受力力矩平衡示意圖

式中：G 為鋼扁擔(dān)自重，共153 kN（單根扁擔(dān)25.5 kN，共6 根）；F1為拉應(yīng)力，950 kN；N' 為上拔力反力，kN；L1、L2為梁端距錨固點距離，分別為2 550 mm和11 100 mm。

由式（2），算出預(yù)埋件最不利上拔力N 為141.74 kN（標準值），按照1.3 安全系數(shù)，因而上拔力的設(shè)計值為184.3 kN。

a.預(yù)埋件承載力驗算

根據(jù)表4 參數(shù)，計算出：

表4 預(yù)埋件相關(guān)參數(shù)

故取錨筋截面面積為：Amax= max（A1min，A2min）=9.03 cm2；

則截面實際產(chǎn)生承載力為：F=9.03×102×300 =270 900 N = 270.9 kN；

實際允許承載力為：Fu=A*fy=37.699×102×300=1 130.97×103 N=1 130.973 kN；

所以F＜Fu，預(yù)埋件承載力滿足要求。

b.預(yù)埋件構(gòu)造驗算

基于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010），采用TS-MTSTool 軟件計算得出預(yù)埋件構(gòu)造各項參數(shù)指標的實際值均滿足最小限值要求，參見表5。

表5 預(yù)埋件構(gòu)造驗算結(jié)果

4 實施效果

基于精確計算、驗算結(jié)果，通過采用上述施工工藝流程與做好關(guān)鍵工序點控制，歷時1 周左右時間便完成了P1 蓋梁三個預(yù)制節(jié)段的安裝，不僅較計劃進度提前，而且為高架于2021 年2 月上旬提前通車提供了有力條件。圖10 為浦星公路跨蘆恒路節(jié)點改造新建工程高架貫通效果圖。

圖10 浦星公路跨蘆恒路節(jié)點改造新建工程高架貫通效果圖