公曉旭

（中交路橋華北工程有限公司，北京）

引言

20 世紀50 年代，變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋開始出現(xiàn)，并因優(yōu)越的跨越能力、經(jīng)濟性能得到了大面積的應(yīng)用。在變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁懸臂法應(yīng)用時，不需全部搭設(shè)支架，僅在開始位置搭設(shè)支架，其他節(jié)段則借助掛籃移動逐一完成前一節(jié)段、后一節(jié)段的懸臂澆筑，在滿足既有鐵路、既有公路跨越作業(yè)要求的同時，實現(xiàn)河流、峽谷等位置的順利跨越。因此，以變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋為目標，對懸臂法的成熟操作進行適當分析具有非常突出的現(xiàn)實意義。

1 懸臂法作業(yè)背景

某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋為變截面，其立面布置見圖1。

圖1 某變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的立面布置

圖1 中，L 為跨度，為90 m，由圖1 可知，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋采用（90+90+90+90）m 跨度組合。其中上部結(jié)構(gòu)形式為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，除0#、邊跨現(xiàn)澆段采用落地式支架作業(yè)方法外，其余節(jié)段采用懸臂法，共設(shè)置20 個懸臂節(jié)段，分別為5 個200 cm 懸臂節(jié)段、6 個300 cm 懸臂節(jié)段、7 個400 cm 懸臂節(jié)段、2 個350 cm 懸臂節(jié)段，實體截面見圖2。

圖2 某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的實體截面

由圖2 可知，某橋梁截面為直腹單箱雙室。根據(jù)前期規(guī)劃方案，可知橋梁主跨支點為9.5m，跨中梁高為3.2 m，箱梁翼緣單側(cè)寬度、箱梁底板寬度分別為4.0 m、12.2 m，箱梁頂板寬度為20.2 m，頂板厚度為35 cm，中墩支點位置厚度為70 cm，邊墩支點、中墩支點周邊呈78 cm 線性變化，整體表現(xiàn)為橫向-縱向-豎向三向預(yù)應(yīng)力體系。

2 懸臂法的作業(yè)流程

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋懸臂的作業(yè)流程見圖3。

圖3 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的懸臂作業(yè)流程

2.1 支架拼裝

對于0#塊，測量放出墩旁承臺位置，順橋向設(shè)置2排3 根φ600 mm×8 mm 鋼管樁立柱，柱上安裝型鋼平臺。在內(nèi)側(cè)垂直布置的鋼管樁之間，設(shè)置拉桿孔+抱箍連接；在外側(cè)一排斜撐形式的鋼管樁之間設(shè)置φ273 mm×6 mm 鋼管連接系，并從鋼管樁底端著手，連接承臺，進而從鋼管樁頂端著手，逐一連接底模平臺[1]。連接后，依據(jù)0#塊梁重量、作業(yè)荷載總重1.2 倍，選擇灌水沙袋，完成支架預(yù)壓，預(yù)壓方案見圖4。

根據(jù)圖4，分別依據(jù)設(shè)計荷載30%、設(shè)計荷載50%、設(shè)計荷載100%、設(shè)計荷載120%預(yù)壓并靜止放置24 h，觀測各點標高，確定各點標高累計變形值小于等于2 mm，卸除荷載。

圖4 支架預(yù)壓方案

2.2 支座安裝

作業(yè)開始階段，依據(jù)前期規(guī)劃設(shè)想要求，判定支座型號是否準確以及橋墩上支座位置是否存在偏移，并確保支座上座板與支座下座板、變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁底、支撐墊石均密切貼合，承受應(yīng)力均勻，且螺母緊固、配件齊全、錨栓固結(jié)[2]。進而依據(jù)表1 要求，進行支座安裝。

表1 固定支座安裝要求

2.3 模板安裝

根據(jù)0#塊外側(cè)模特點，作業(yè)者可以選擇已除銹的鋼模板體系，直接均勻涂刷模板漆后依據(jù)前期規(guī)劃方案安裝。

0#塊內(nèi)側(cè)模板則選擇鋼木組合模板，經(jīng)方木緊固，下方設(shè)置型鋼背帶，底部經(jīng)C55 混凝土桿承托；上方開設(shè)洞口，穿入PVC 管，經(jīng)φ20 mm 鋼筋拉桿緊固。同時，選擇內(nèi)側(cè)模板（支座鋼筋片位置）距離混凝土頂面100 cm位置，開設(shè)后期振搗洞口，為后期作業(yè)做好準備。

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁面板選擇竹膠模板，依據(jù)以拉為主、以支撐為輔的原則，經(jīng)5 cm×5 cm撐桿支撐，桿內(nèi)預(yù)先埋設(shè)1 根φ12 mm 鋼筋，呈梅花形布置，相鄰撐桿布置間距為78 mm，避免面板斷裂。

2.4 鋼筋安裝

在鋼材進入現(xiàn)場后，作業(yè)者應(yīng)依據(jù)表面潔凈、無局部彎折的原則，按設(shè)計圖紙編號，逐一調(diào)直除銹。除銹后，向模板作業(yè)位置運輸鋼筋，逐一進行底板鋼筋、橫隔板鋼筋、腹板鋼筋、頂板鋼筋放樣，經(jīng)扎絲牢固綁扎交叉點。同時，作業(yè)者應(yīng)借助定位鋼筋固定鋼束管道，依據(jù)設(shè)計圖紙安裝預(yù)應(yīng)力管道[3]。預(yù)應(yīng)力管道曲線段布置間距為50 cm，直線段布置間距為100 cm，并預(yù)先埋設(shè)泄水孔、翼緣板下方滴水槽、通風(fēng)孔等部件，規(guī)避管道、骨架鋼筋沖突問題。

2.5 掛籃拼裝

確保鋼筋緊固安裝后，作業(yè)者可以借助三角掛籃，逐一拼裝走道梁錨固、前后支點、縱梁、后上橫梁、三角拉板，拉板拼裝完畢后，拼裝前上橫梁、前吊帶，利用同樣的方法，拼裝后吊帶、底籃、前后下橫梁，最后依據(jù)前期規(guī)劃設(shè)想方案，進行底籃、前后吊帶、外模的拼裝。掛籃拼裝完畢后，確定中線正確且底模標高調(diào)節(jié)完畢，調(diào)節(jié)參數(shù)見表2。

表2 掛籃調(diào)節(jié)標準

在前一階段預(yù)應(yīng)力壓漿后，作業(yè)者可以驅(qū)動掛籃行走到下一階段，逐次作業(yè)。

2.6 混凝土澆筑

在預(yù)應(yīng)力管道安裝完畢后，作業(yè)者應(yīng)貫徹一次灌注成型的原則，逐一進行底板、腹板、頂板的混凝土澆筑。澆筑混凝土期間，作者應(yīng)控制同一個掛籃的兩側(cè)對稱，由掛籃前端向后端、兩側(cè)向中央有序進行[4]。灌注后，經(jīng)腹板內(nèi)側(cè)預(yù)留口插入振搗器，均勻振搗，避開壓漿管，小直徑插入頂板振搗。頂板振搗完畢后，作業(yè)者需要將插入式振搗器插入變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂板與腹板連接位置、新梁段與舊梁段接縫位置，全面二次振搗。振搗后，覆蓋麻袋灑水養(yǎng)護。在混凝土初次凝結(jié)前，抹平底板，拉毛頂板，完成混凝土澆筑作業(yè)。

2.7 預(yù)應(yīng)力張拉

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋預(yù)應(yīng)力張拉工序見表3。

如表3 所示，在梁段混凝土強度達到設(shè)計強度90%且齡期超過1 個星期后，作業(yè)者可以先張拉腹板束再張拉頂板束，最后張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束、豎向預(yù)應(yīng)力螺紋鋼，兩側(cè)對稱推進，同時控制張拉應(yīng)力、伸長量[5]。張拉完畢后，作業(yè)者可以依據(jù)0.5 MPa～0.7 MPa 的標準，開展孔道壓漿，壓漿用漿液與梁體混凝土級別相同。

表3 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋預(yù)應(yīng)力張拉工序

3 懸臂法關(guān)鍵控制內(nèi)容

3.1 預(yù)拱度控制

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋懸臂法操作初期到建成之間，結(jié)構(gòu)變位、內(nèi)力均處于持續(xù)動態(tài)轉(zhuǎn)變，需要作業(yè)者聚焦橋梁預(yù)拱度值，于同一水平面上規(guī)劃不存在差異跨徑內(nèi)待合攏的2 懸臂端，控制運營階段結(jié)構(gòu)成橋線性、預(yù)期規(guī)劃要求相符。一般主梁懸臂澆筑段的各個節(jié)段立模標高如下

式中，Hi為待澆筑節(jié)段變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋主梁底板前端底模標高；Ho為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋節(jié)段設(shè)計標高；fi為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋主梁懸臂澆筑節(jié)段受下一澆筑節(jié)段的影響值；fio為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋頂板縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后的懸臂段標高影響值；fl為掛籃彈性形狀異變對變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋懸臂澆筑節(jié)段影響值；fx為收縮溫度、徐變、二期恒定荷載、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換?；顒雍奢d等影響值[6]。根據(jù)式（1），作業(yè)者應(yīng)在控制梁段混凝土自重、張拉懸臂預(yù)應(yīng)力筋與掛籃荷載的基礎(chǔ)上，從模板吊架、安裝設(shè)備測拆除、合攏混凝土配重、張拉預(yù)應(yīng)力束著手，著重控制預(yù)應(yīng)力筋松弛、混凝土彈性收縮或徐變、孔道摩擦阻力預(yù)應(yīng)力損失等因素，進行控制。比如，作業(yè)者可以從掛籃拼接安裝完畢著手，測量控制點標高，試點壓重后繼續(xù)測量控制點標高，獲得控制點標高數(shù)值后撤除試點壓重，消除掛籃非彈性變形。同時，作業(yè)者可以借助自動安平水準儀，于每一階段作業(yè)進入尾聲、下一階段低模標高位置劃定開始時刻，選擇7:00 前，觀測變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋標高，根據(jù)觀測值，對照設(shè)計規(guī)范，以箱梁作業(yè)截面預(yù)拱度值為對象，持續(xù)調(diào)整，確保變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋預(yù)拱度值與前期規(guī)劃數(shù)值之間誤差滿足作業(yè)規(guī)范要求。

3.2 合攏安全控制

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)合攏操作期間風(fēng)險因素較多，涉及結(jié)構(gòu)線性、結(jié)構(gòu)內(nèi)力。因此，作業(yè)者應(yīng)注重合攏操作控制，確保合攏操作順利推進[7]。合攏期間，作業(yè)者可以先后推進邊跨合攏、中跨合攏。整個合攏作業(yè)需要貫徹低溫灌注、拉撐結(jié)合的方針，即在低溫度環(huán)境下經(jīng)型鋼骨架鎖定合攏段2 側(cè)梁體，促使2 側(cè)梁體相對固定后，在早上7:00 前灌注混凝土，確?；炷岭S溫度上升而凝固。在掛籃懸臂澆筑進入尾聲后，技術(shù)人員可以將拆自掛籃懸臂位置的吊籃安裝到邊跨合攏位置，同時進行混凝土澆筑、配重，以便在邊跨合攏后立即移動吊籃到中跨，完成中跨合攏、配重，盡可能減少荷載。

4 懸臂法作業(yè)效果

于懸臂澆筑進入尾聲時刻，觀測2 懸臂端相對豎向撓度，得出結(jié)果見表4。

表4 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁懸臂作業(yè)控制效果

由表4 可知，2 懸臂端相對豎向撓度差小于等于2.0 m，滿足設(shè)計階段關(guān)于2 懸臂端相對豎向撓度小于等于3.0 m 的要求。同時合攏期間2 懸臂端高程相對誤差、中線偏差分別小于2 cm、1 cm，滿足梁體撓度控制要求。

5 結(jié)論

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋懸臂法作業(yè)需要由橋墩頂階段出發(fā)，朝向墩頂兩側(cè)，有序增加節(jié)段，已建節(jié)段是施工機具重量、下一節(jié)段重量的承受者，待各節(jié)段均達到設(shè)計強度后將預(yù)應(yīng)力施加到各節(jié)段，獲得一個前節(jié)段、后階段緊密連接的整體。在前一節(jié)段、后一節(jié)段操作期間，作業(yè)者應(yīng)著重控制懸臂過程，確保作業(yè)目標順利達成。