變截面現(xiàn)澆箱梁

1、支架法分段現(xiàn)澆大跨度變截面 連續(xù)箱梁施工技術(shù)1、工程概況白蛇峪大橋位于西安市長安區(qū)南五臺風景區(qū)，是為了配合景區(qū)開發(fā)而變更的一座跨旅游公路的大型橋梁，分上、下行線。上行線為42m+70m+42m三跨變截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，箱梁根部高4.0m,跨中高2.0m;下行線上部結(jié)構(gòu)為32m+54m+32m三跨變截面預應(yīng)力混凝土 連續(xù)箱梁橋，箱梁根部高3.0m，跨中高1.6m。箱梁為三向預應(yīng)力混凝土 結(jié)構(gòu)，單箱單室，頂板寬度為12.5m，箱寬為6.5m,梁底下緣按二次拋物 線設(shè)置，設(shè)計采用支架法分段施工；分段施工的節(jié)段除合龍段外長度為3 4m,邊跨合龍段上、下行線分別為8m和6m,中跨合龍段長度為2m

2、。設(shè) 計荷載為汽車-20級，掛車-120。2、工程的特點和難點(1)地形復雜，支架基底處理難度大白蛇峪大橋位于白蛇峪沖溝內(nèi)，地勢變化大，多次跨越?jīng)_溝、旅游公路和隧道、路基施工便道，而且該橋處 在白蛇峪古滑坡體上，該滑坡體為淺表型牽引式滑坡，在原地面陡坎上可見小滑塌和裂縫，地表極不穩(wěn)定，且地表覆植土厚度達50100cm,造成支架基底換填處理及防護工程量大。(2)支架搭設(shè)高度大，跨河道、公路門洞多滿堂支架搭設(shè)最大高度達30m,并多次跨越?jīng)_溝、旅游公路和隧道、路基施工便道，需增跨河道、 公路門洞8個，大大增加了支架施工難度。(3)撓度變化大，梁體線形難控制預應(yīng)力管道布置形式、混凝土白重、環(huán)境因素變化

3、大，致使張拉拱度及荷載引起的撓度變化沒有一定的規(guī)律，施工預拱度不好設(shè)置，梁體線形難以控制;(4)預應(yīng)力體系復雜，管道長而多曲線箱梁為縱、橫、豎三向預應(yīng)力結(jié) 構(gòu)，縱向預應(yīng)力體系采用高強度低松弛Ry1860鋼絞線和OVM15型錨固 體系；橫向預應(yīng)力鋼筋采用高強度低松弛Ry1860鋼絞線和BM15-2型錨 具；豎向預應(yīng)力體系采用32預應(yīng)力精軋螺紋粗鋼筋和精軋螺紋粗鋼筋錨 具，預應(yīng)力精軋螺紋粗鋼筋張拉均需進行復拉； 全橋管道長度超過40m的 有48束，最長管道長達152m,且多處為曲線。3、總體施工方案按照設(shè)計的施工順序為：先在支架上澆筑0#、1#、1履，后向兩邊分段澆筑并張拉預應(yīng)力束，先邊跨合龍，再

4、中跨合龍，整個施工過程相鄰 澆筑節(jié)段對稱進行。在中跨合龍后橋梁由T形靜定懸臂狀態(tài)變?yōu)槌o定狀 態(tài)，實現(xiàn)了體系轉(zhuǎn)換。4施工關(guān)鍵技術(shù)4.1混凝土施工(1)嚴控原材料關(guān) 對擬用于工程的原材料選擇多個廠家，并取樣試驗, 根據(jù)試驗結(jié)果對所選廠家進行篩選確定供貨廠家。到工地的各種原材料，如鋼材、水泥等確保是從選定廠家進的貨，并依據(jù)規(guī)定的取樣方法和取樣 頻率檢驗，對復驗不合格的原材料，在規(guī)定期限內(nèi)清除出場，從而保證所 用原材料符合規(guī)范及設(shè)計要求。(2)優(yōu)化配合比 箱梁混凝土的各項設(shè)計指標為：彈模EhA 35000MPa軸心抗壓強度fcp 50MPa抗拉標準強度fts 2.45MPa緩凝時間不低于8h;坍落度

5、1622cm 1;混凝土和易性好、可泵性好、無泌水現(xiàn)象。高強泵送混凝土要試驗的因素較多，為了配制較高質(zhì)量的泵送混凝土，采用正交試驗法初選出混凝土的配合比， 然后在初選配合比的基礎(chǔ)上進行高強高效泵送劑UNF-3C外加劑摻入量的對比試驗。因為泵送混凝土坍落度 要求大，混凝土的前期強度增長慢，為了盡快使混凝土達到張拉強度，縮 短各施工循環(huán)周期，在配合比設(shè)計時增加水泥用量。最后確定施工配合比 為水泥：細骨料(中砂)：粗骨料(碎石)：高強高效泵送劑(UNF-3C)=499 ：643.7 ：1048 ：169.7 6.49,(3)0#、1#、1塊采取2次澆注0#、1#、1塊位置管道密集，預埋 件及預留孔多

6、，結(jié)構(gòu)和受力情況復雜，高度高，白重大，同時施工面狹窄， 混凝土不易振搗施工，為確保施工安全，同時為保證施工質(zhì)量，0#塊按照高度分兩次施工， 第一次施工高度高出腹板3cm,第二次施工至梁高4.0m,具體米取如下措施：(1)減少兩次混凝土施工的時間間隔， 同時調(diào)整好混凝土的水灰比以減 少兩次澆筑混凝土的收縮徐變差值；(2)將第一次施工的混凝土表面設(shè)置成凸凹不平狀，設(shè)置混凝土施工縫,便于兩次澆筑混凝土間的銜接。(3)混凝土澆筑施工選擇在氣溫較低的天氣中的低溫時進行。(4)為減少0股隔梁位置上出現(xiàn)的裂縫，將在通行孔的隔梁兩側(cè)設(shè)置加密鋼筋網(wǎng)以 基本消除裂縫。這樣施工的好處在于施工方便，易于保證混凝土的施

7、工質(zhì)量，同時支 架按照一次澆筑混凝土施工設(shè)計而實際混凝土兩次施工，第二次施工的混凝土重量由第一次澆筑的混凝土承擔，確保支架使用安全。4.2預應(yīng)力筋施工(1)波紋管的定位及長鋼束的安裝嚴格按施工圖紙?zhí)峁┑淖鴺税卜挪y管，防止波紋管偏移或上浮，每隔1m將1組12定位鋼筋(馬凳支托)焊接在附近的鋼筋上，將波紋管用12倒U型筋點焊在定位筋上，各節(jié)段之間波紋管采用大直徑套管連接。 澆注混凝土之前在管道中預留直徑比管道直徑小20mm的塑料內(nèi)襯管。穿 束：管道長度50伸勺鋼束采用人工穿束，管道長度 50吊岡束須提前在管 道中預留1根12mm的鋼絲繩，采用卷揚機牽引。為了幫助鋼束順利通 過管道，鋼束端頭設(shè)置導

8、向裝置。(2)預應(yīng)力設(shè)計參數(shù)修正、識別對于一些主要的計算參數(shù)如鋼束彈性模量、孔道偏差系數(shù)、松弛率、 摩阻率、錨具變形等，必須確保其準確才能從根本上達到施工控制實測值 與理論計算值的一致。設(shè)計參數(shù)的識別、修正工作就是根據(jù)施工中結(jié)構(gòu)的 實測值對主要的設(shè)計參數(shù)進行調(diào)整，然后將被修正過的設(shè)計參數(shù)反饋到施 工控制計算中去，重新給出鋼絞線張拉理論伸長值，以消除理論值與實測 值之差值:2。(3)采用真空輔助壓漿工藝真空壓漿即采用真空泵抽吸預應(yīng)力孔道中的空氣， 使孔道內(nèi)的真空度 達到80%以上，然后在孔道的另一端用壓漿機以大于0.5MPa的正壓力將 水泥漿壓入預應(yīng)力孔道。其優(yōu)點在于：Q在真空的輔助下，孔道中原

9、有的空氣和水被消除，同時混在水泥漿 中氣泡和多余的白由水亦被消除，增強了漿體的密實度；鰥體中的微沫漿在真空負壓下率先流入負壓容器，使稠漿流出時， 孔道中漿體的稠度就能保持一致，使?jié){體的密實度和強度得到了保證；薄空輔助壓漿的過程是一個連續(xù)且迅速的過程，縮短了壓漿時間。4.3合龍原則及合龍口的臨時固結(jié)在連續(xù)梁合龍施工中，不同的合龍順序，其引起的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同, 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時由徐變引起的內(nèi)力重分布也不同， 導致其結(jié)構(gòu)最終恒載內(nèi) 力也不同；當兩懸臂端合龍時梁、墩固結(jié)為一體，顯然靜定合龍比超靜定 合龍受力要小。因此施工設(shè)計采用 先邊后中”的施工順序，即邊跨先形成 兩單懸臂梁（靜定小合龍），再中跨合龍

10、形成三跨連續(xù)梁（超靜定大合龍）結(jié) 構(gòu)，以減少超靜定次數(shù)，使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、受力更對稱合理，同時降低了合 龍支架的工程用量，經(jīng)濟效益好。由于環(huán)境及體系白身溫度變化、新澆混 凝土的早期收縮及已完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和徐變、結(jié)構(gòu)體系的變化以及 梁段白重、風荷載及其它臨時施工荷載等均導致橋墩受力較大，此力又反 作用于合龍支架，使合龍支架受力復雜。因此，必須采取措施保證合龍段 施工的穩(wěn)定，使合龍段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，在施工過程中能傳遞內(nèi) 力， 確保結(jié)構(gòu)能按設(shè)計要求合龍。 本橋設(shè)計施工圖紙采用的合龍口剛性鎖 定方式為剛性型鋼固結(jié)法。 這種鎖定措施是在箱梁截面腹板頂、 底面各預 埋一塊90m保40m保1.6c

11、m鋼板，將外剛性支撐（采用20號槽鋼）焊接在 其上，將合龍段兩側(cè)連成整體。這種鎖定方式構(gòu)造簡單、受力明確，結(jié)構(gòu) 安全可靠；連續(xù)梁合龍施工按照 臨時固結(jié)、低溫澆灌”的基本原則進行施 工。合龍時選擇一天中氣溫最低、溫度變化幅度較小時鎖定合龍口并灌注 混凝土，這樣可保證合龍段新澆注的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受 壓狀態(tài)下凝結(jié)。因此，在主跨合龍前，對懸臂端兩側(cè)梁體溫度場及對應(yīng)長 度變化進行了測量。4.4箱梁線形控制本橋的箱梁線形由支架的彈性變形、 節(jié)段張拉起拱及新澆段荷載引起的撓度確定，為達到施工控制的最終目標，建立了一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)、 信息傳遞與運行機制，以保證施工與控制之間形成良性循環(huán)，具體

12、按照施 工控制系統(tǒng)流程。在流程中，現(xiàn)場測試體系和實時測量體系用于采集各項 施工控制數(shù)據(jù)。然后，按照施工控制理論對施工數(shù)據(jù)進行分析處理，對施 工過程中的施工誤差進行分析評價，并根據(jù)實際情況給出施工預拱度，從 而確定下一節(jié)段的模板標高。(1)支架變形控制為了保證支架基礎(chǔ)的穩(wěn)定，對地基進行換填處理，在變坡位置設(shè)擋墻， 跨河道、公路均采用工字鋼門洞。支架搭到設(shè)計高度后，進行105%梁體白重荷載預壓，并進行過程觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算支架彈性變形量。(2)梁體撓度控制梁體在張拉及澆筑碌施工時，受張力、碌白重、日照、溫度變化、墩 柱壓縮等因素影響而產(chǎn)生豎向撓度， 碌白身的收縮和徐變也會使懸臂段發(fā) 生變化。因

13、此須對施工節(jié)段進行撓度觀測控制，以便在施工及時調(diào)整有關(guān) 的標高參數(shù)，為下節(jié)的模板安裝提供數(shù)據(jù)預報，確定下節(jié)段合適的模板標 高。施工時建立施工控制網(wǎng)絡(luò)，以白適應(yīng)法及灰色預測辨別法等理論為模 型進行施工控制，確保合攏精度。(3)施工過程監(jiān)控與量測針對本橋跨度大、結(jié)構(gòu)新穎，施工工藝新的特 點，對施工全過程進行監(jiān)控量測，全面掌握施工過程中的支架變形規(guī)律、 墩柱位移、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形、混凝土的收縮和徐變等及其影響的程度，以 達到保證施工安全、合理安排工序、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，加快施工進度的目的。4.5施工控制成果(1)通過合理的質(zhì)量控制和全過程的監(jiān)控量測，加快了施工進度，一個施工段施工時間由剛開始的12d縮短到8d(2)完善、優(yōu)化了施工設(shè)計。從收集的量測信息反映，支架變形與支架 搭設(shè)超前長度有關(guān)。支架超前搭設(shè)長度合理，既能控制變形，又能縮短支 架搭設(shè)施工時間。通過分析、比較和實踐證明支架超前搭設(shè)長度宜控制在8 10m。(3)通過施工 r 測試 r 識別 r 修正 r 預測 r 施工的循環(huán)過程、 實時監(jiān)測 數(shù)據(jù)庫及其管理程序、施工誤差評價分析及調(diào)整程序、施工控制報表處理 系統(tǒng)，及時掌握在支架法分段施工條件下支架、墩柱的變形、混凝土應(yīng)力 大小及施工撓度變化規(guī)律。從量測結(jié)果數(shù)據(jù)反映，墩柱水平位移小，變形 主要是支架變形、張拉拱度和新澆注的碌引起的撓度，通過施工預拱度的 設(shè)置，保證了線形與設(shè)計相吻合。5、結(jié)論