韩景磊
中交第二航务工程局第四工程有限公司 安徽芜湖 241000
摘要：随着我国经济的发展、新型材料的应用以及施工技术水平的提高，近30年来，我国建造了不少大型桥梁。其中钢与砼叠合梁由于能充分发挥钢与混凝土两种材料的力学的性能，在国内外桥梁工程中获得了广泛的应用。本文将以灌河通道主桥叠合梁的施工为例，对斜拉桥钢与砼叠合梁的施工工艺进行研究、探讨。
关键词：斜拉桥；叠合梁；施工技术
1工程概况
灌河通道主桥采用五跨双塔双索面半漂浮体系钢与砼叠合梁斜拉桥。跨径为60.8m+117.2m+400m+117.2m+60.8m=756m，索塔采用H型索塔，塔高167.5m。灌河大桥主桥主梁采用双边“工”字型边主梁结合桥面板的整体断面，两边主梁横向中心距34.5m，全宽36.5m，梁高3.6m（主梁中心线处），其中边主梁中心线处梁高2.7m。北主桥标准梁段共分26节，每个梁段均长10.8m，由2根主梁、3根横梁、9根小纵梁和9块预制桥面板组成。
标准梁段单元构件拼装顺序为：钢主梁→横梁→小纵梁→安装斜拉索并一张→安装桥面板→湿接缝浇筑→预应力张拉→桥面吊机前移→斜拉索二张→下一梁段施工。
3节段拼装施工
3.1标准节段拼装
3.1.1边主梁安装
边主梁单元构件呈“工”字型截面，下翼缘水平设置，上翼缘设2%单向横坡，上翼缘宽度统一采用1000mm，下翼缘宽度为1100mm，边主梁上翼缘顶缘距下翼缘顶缘中心高为2.7m，腹板采用直腹板。
具体施工步骤如下：
（1）事先在地面按要求安装好相应节点板，然后将边主梁输送至桥面吊机待吊装处；
（2）构件起吊前标记出构件的重心位置，吊索连接时以重心为中心对称进行，确保起吊水平；
（3）桥面吊机放下主钩，吊索按照预定位置与边主梁相连，提升边主梁节段；
（4）边主梁单元件提升至桥面最高点以上1.5m的高度，旋转桥面吊机，将边主梁吊放至设计位置正前方；调整高程与已装梁前端持平，吊机缓缓移动主梁从正前方插入节点板内；人员通过5t手拉葫芦配合吊机对梁段进行微调；调整到位后，进行冲钉施打；冲钉施打完成后解构，同样方法吊装另外一侧边主梁。
3.1.2横梁安装
横梁单元件为“工”字型截面。横梁上翼缘设双向2%横坡，横梁腹板设一道水平加劲肋和若干道竖向加劲肋。
具体安装步骤如下：
（1）按要求装好相应节点板，运输至待吊装位置；
（2）桥面吊机吊索与横梁单元件预定位置相连，水平起吊；
（3）主梁单元件提升至最高点以上1.5m的高度，旋转桥面吊机至待安装位置的正上方，慢慢下放大钩，使横梁下端落在底板连接板上，上端连接板搭在边主梁上；
（4）通过撬棍或手拉葫芦调整横梁位置，采用冲钉和紧固螺栓施工节段连接处顶板、底板及腹板连接板50%的螺栓孔。完成后解除吊钩，采用高强螺栓施工剩余螺栓孔，然后再逐个替换冲钉，并完成初拧和终拧。
（5）同样方法安装下一道横梁。
3.1.3小纵梁安装
为方便混凝土桥面板纵向现浇缝的浇筑及减小预制桥面板的尺寸，在横梁中部及距离主梁中心线8.4m两侧各设置一道小纵梁。小纵梁高500mm，采用“工”字型截面，上翼缘宽500mm，下翼缘宽240mm。小纵梁上翼缘与横梁顶板采用高强螺栓拼接，小纵梁腹板与横梁上对应位置的竖向加劲肋采用高强螺栓拼接。小纵梁相对较轻，安装比较容易，具体安装方法与横梁的安装方法相同，不再详细介绍。
3.1.4斜拉索安装
主梁节段钢构件拼装完成后，对称安装斜拉索，并完成第一次张拉。第一次张拉完毕，开始安装预制桥面板、施工湿接缝，待湿接缝混凝土达到设计强度的90%以上时，施工横向预应力，然后桥面吊机前移，完成斜拉索第二次张拉。
3.2边跨合龙段施工
主梁节段及斜拉索完成至第八对斜拉索第二次张拉完毕，开始边跨合龙施工。
3.2.1施工工艺流程
边跨合龙段（NB10）同样为标准节段，长度为10.8m。合龙采用顶推合龙的施工方法。
第一步：待NB9梁段横向预应力张拉完毕，桥面吊机前移至NB9梁段并锚固，安装合龙段梁段；
第二步：按照监控要求在NB9梁段顶面加配重，并增设轴线调整装置，使得NB10梁段轴线与辅助跨梁段轴线一致；
第三步：在NB10#边主梁上安装好上下翼缘及腹板连接板。在1#墩墩顶设置两台千斤顶，水平顶推辅助跨组合梁。使NB11梁段螺栓孔与连接板重合，安装高强螺栓，实现边跨合龙；
第四步：解除轴线调整装置，安装NB10与NB11连接段小纵梁。并且中边跨同时安装第9#斜拉索，并进行第一次张拉；
第五步：安装NB10梁段永久压重、桥面板并进行湿接缝施工。湿接缝混凝土达到设计强度的90%以上时，张拉横向预应力。
3.2.2合龙段吊装前准备工作
（1）桥面吊机前移，二次张拉8#斜拉索。
（2）在主1#墩盖梁施工时预留埋件，作为辅助跨合龙顶推反力架，为辅助跨的顶推施工作准备。
顶推力计算：辅助跨梁段+压重总重约为2418t，摩擦系数按0.06计算，则由于自重产生的摩擦力为：F摩擦 =2418×0.06=145t。
同时，整个辅助跨梁段存在2.5%的纵坡，纵坡产生的下滑力：F下滑=2418×0.025=60.5t。
则顶推力：F顶推 = F摩擦 + F下滑=145+60.5=205.5t。
3.2.3合龙梁段顶推合龙
（1）当合龙段梁段运输至码头后，直接通过运输车运输至边跨合龙段下放地面，由桥面吊机直接起吊进行安装。
（2）预先在合龙段主梁端头安装好上翼缘连接板，通过设置压重调整合龙段梁段高程，使合龙段梁段端头缓慢下落，当合龙段主梁前端与NB11梁段高程相同时，迅速在合龙段主梁上安装下翼缘板连接板，通过上下连接板卡住主梁。
（3）实现竖向限位之后，通过拉索和手拉葫芦使合龙段与NB11梁段主梁轴线一致，在两梁段接头处焊接横向限位挡块。
（4）完成合龙段竖向限位、水平横向限位后，合龙段相对NB11梁段只存在纵向移动。将主梁连接板安装在NB10梁段上，完成高强螺栓安装。
（5）在主1#墩反力架上安装两台200t千斤顶，通过油表控制两台千斤顶缓慢同步顶推，观察连接板螺栓孔与NB11主梁螺栓孔对位情况，当孔眼重合时，马上进行合龙段主梁与NB11梁段间连接板50%冲钉就位和50%高强螺栓初拧。
（6）抽换冲钉并终拧高强螺栓，实现主梁合龙。
（7）合龙完成后，进行NB10与NB11连接段小纵梁的安装。
4桥面板施工
4.1概述
混凝土桥面板分为预制部分和现浇部分，预制部分采用C55混凝土，现浇部分采用C55微膨胀混凝土。
以主梁中心线对称布置四块桥面板。标准段内侧桥面板厚度为28cm，外侧桥面板厚度在边主梁附近由28cm渐变至50cm。28cm厚桥面板最大重量为20.66t，50cm厚桥面板最大重量为33.17t。
4.2桥面板安装
桥面板安装前应仔细核对编号、制作日期以及安装方向，避免装错位置并确保存放时间满足6个月的要求。为避免不同步的收缩徐变造成的裂缝，安装时各型号桥面板应尽可能按浇筑日期的先后顺序取板。桥面板送至待吊装位置后由桥面吊机进行吊装。具体施工步骤为：
（1）桥面吊机完成钢梁构件吊装，钢梁构件高强螺栓施工、检查完毕；
（2）在钢梁纵、横梁桥面板支承面上粘贴5mm厚橡胶垫片；
（3）桥面吊机大钩与桥面板临时吊点连接，起吊桥面板；
（4）回转桥面吊机，起升桥面吊机扒杆，避免桥面吊机碰撞已安装斜拉索；
（5）桥面吊机回转至桥面板安装位置，缓慢下放桥面板，并精确调位；为确保桥面板的纵横向预应力孔道能够准确对接，在桥面板预制时，以模板为基准设置纵横向基准线，安装时确保相邻桥面板的基准线在一条直线上。同时，由于桥面板与横梁搭接区域比较小，仅为50mm，为确保安全，桥面板精调完毕后，立即与相邻钢构件进行焊接固定。
（6）同样方法安装其余桥面板。
4.3湿接缝施工
桥面板现浇缝设置于两板相邻位置（钢梁横梁和小纵梁顶面）和边主梁处桥面板两侧（边主梁顶面）。接缝混凝土采用C55微膨胀聚丙烯纤维混凝土。标准梁段每个节段一次浇筑成型。
4.3.1钢筋工程
（1）钢筋的贮存：钢筋贮存于地面或桥面以上0.3m的平台上，覆盖保护。
（2）钢筋的检验：钢筋在进场前必须进行检验，检验合格后方可使用。
（3）波纹管安装
标准梁段横向预应力均为15-3横向预应力钢束。桥面板之间波纹管需在湿接缝施工时进行联通。
A、波纹管进场检测合格方可使用。为确保结构耐久性及减少预应力损失，本桥预应力管道均采用塑料波纹管。塑料波纹管确保一定的强度和刚度，管壁严密不易变形，管节连接平顺，位置准确，孔道锚固端的预埋钢板垂直于孔道中线。混凝土振捣时，注意不能损伤波纹管，且不允许波纹管移位。
B、预应力管道必须准确定位并用定位网钢筋固定牢靠，预应力束直线段定位网钢筋片基本间距为80cm，定位网钢筋应同主钢筋牢固焊接。
C、预应力管道连接前应清除管道内杂质，在接头处不得有毛刺、卷边、折角等现象，接头处要封严，不得漏浆。
4.3.2模板工程
本桥桥梁边线湿接缝底侧模采用定型组合钢模，施工中采用滑动支架吊模施工。模板设计与计算书已另行上报。其他封头模均采用木模制作。
桥梁边线湿接缝底侧模在钢筋按放前进行安装。安装前将模板清理干净，表面无混凝土残存物、灰尘。涂抹脱模剂，脱模剂涂抹必须均匀，无积油，防止污染钢筋。
钢模在混凝土强度达到设计强度80%后拆除。拆除后应进行检查，并清理污垢，以便下次倒用。
4.3.3混凝土工程
钢筋、波纹管、模板安装完毕，经验收合格后，进行混凝土浇筑。混凝土采用输送车送至现场，利用吊斗地面装料，利用塔吊提升至施工段。浇筑顺序按由外围向中间的顺序浇筑。振捣采用插入式振捣器，充分振捣直至混凝土表面翻浆不再下沉为止。浇筑完成后及时用刮尺刮平、抹面收浆、拉毛。
初凝后混凝土表面覆盖土工布洒水、再覆盖塑料薄膜保水养护，养护时间不得少于14天。气温低于5℃时，不得洒水。冬季采用电热毯+麻布加热养护，并适当延长养护时间。具体根据冬期施工方案实施。
在湿接缝混凝土施工期间至达到设计强度90%以上前，桥面吊机不得工作，不得进行斜拉索张拉等施工操作，以免影响湿接缝混凝土的施工质量。现场布置同条件养护试块，以控制预应力张拉时间。新老混凝土接合面处需注意进行凿毛处理。
5预应力施工
5.1概述
标准段预应力为横向预应力钢束，采用15-3钢束，两端整束张拉，锚下控制张拉应力为1395MPa，锚具采用15-3型扁锚。
预应力张拉在混凝土强度达到设计强度的90%、弹性模量达到设计值80%后进行预应力张拉，采取两端对称张拉，以张拉应力与引伸量来双控，以张拉力控制为主，伸长量校核。张拉完毕后48小时内进行压浆和封锚。
5.2预应力施工流程
预应力工程分为预应力管道和锚座预埋、张拉和压浆三项主要内容。在桥面板和湿接缝施工时预埋管道及锚座，待混凝土达到设计强度后进行预应力钢束穿束，按照“后张法预应力筋张拉程序”进行张拉，然后进行孔道压浆，最后进行封锚施工。
5.3锚垫板安装
模板与锚垫板接触面要密实，严禁在混凝土浇注过程中水泥浮浆进入管道影响预应力张拉施工。为了防止混凝土进入锚座、管道、螺丝孔内，在封模前要在锚座内塞入海绵或纱头，并在锚座的螺丝孔内涂满黄油后再塞入海绵。所有预应力张拉端锚座、槽口均应与预应力钢束垂直。
5.4钢铰线下料、穿束
钢铰线经检查确认合格后，计算每束的下料长度， 用砂轮切割机分批下料编号成捆运输至现场，在确保锚垫板位置正确、孔道内畅通、无杂物后进行穿束。纵向预应力采用穿束机穿束，横向采用人工穿束。钢铰线下料长度=钢束长+张拉时的工作长度，横向预应力单端工作长度为40cm。
5.5钢铰线张拉
5.5.1张拉平台设置
借用湿接缝边模支架作为张拉平台。
5.5.2张拉程序
在施加预应力前应做好钢铰线进场后的报验、千斤顶和油表以及配套油泵的校验工作。
张拉程序：安装锚具、千斤顶→拉到初应力(设计应力的10%)→测量初始长度→张拉至设计应力→持荷5分钟→量伸长量→回油锚固→算出实际伸长量并求出回缩值→检查是否有滑丝、断丝情况发生。
预应力筋的实际伸长值ΔL的计算公式如下：
ΔL=ΔL1+ΔL2
式中：ΔL1—从初应力至最大控制应力间的实测伸长值(mm)；
ΔL2—初应力以下的推算伸长值（mm）。
钢铰线实际张拉伸长值与理论计算张拉伸长值的差值应在±6%设计规定范围内，张拉过程中做好记录。
5.5.3张拉注意事项
（1）张拉设备设专人保管使用，并定期检验、标定、维护；锚具应保持干净并不得有油污。
（2）预应力张拉的顺序严格按施工图提供的顺序进行。
（3）每次锚具安装好后必须及时张拉以防其在张拉前生锈。
（4）张拉前检查锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物。
（5）预应力束在同一截面上的断丝率不超过1%，在任何情况下，一根钢铰线不得断丝两根。
（6）安装预应力锚具时，要逐一检查核对，不能将锚具安装错误。如连接锚错误的安装成张拉锚。
（7）张拉时，施工人员禁止正对钢束锚头，以免断丝伤人。
5.6孔道压浆
预应力张拉完后48小时内须进行孔道压浆。后张预应力孔道采用专用压浆剂配制的浆液进行压浆。
5.7封锚
预应力压浆完毕后，及时进行预应力封锚工作。
6结语
钢与砼叠合梁因在材料、结构形式上的优点，将会有更大的发展前景。灌河通道主桥通过严谨的施工组织计划，优化资源组合，合理的调配劳动力和机械设备，以较短的工期、先进的施工技术优质地完成了项目施工，为钢与砼叠合梁斜拉桥施工这一领域积累了一定的成功经验。
参考文献:
[1] JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范[S].
[2] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].
[3] JT076-95,公路工程施工安全技术规程[S].
论文作者:韩景磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：桥面论文; 预应力论文; 混凝土论文; 横梁论文; 螺栓论文; 吊机论文; 孔道论文; 《防护工程》2018年第10期论文;