异形景观斜拉桥大型盖梁施工技术

鲍加兵

(中铁二十三局集团第三工程有限公司, 四川成都 611137)

在斜拉桥施工中，主桥交界边墩盖梁是保证桥梁主体结构荷载的重要组成部分。为了保证盖梁施工质量和施工的安全性、经济性进行施工技术研究，重点研究高墩大型盖梁的支架体系和大体积盖梁的防裂，制定具体的施工方案，为桥梁建设提供良好的技术支持，充分满足桥梁的建设需要，提高桥梁建设的整体质量。

1 项目概况

1.1 项目简介

巴中恩阳“义阳大桥”全长655 m，桥面宽度33 m，双向6车道，人行道宽度2.5 m，主桥为245 m的独塔单索面斜拉桥，塔梁固结体系(图1)。

图1 义阳大桥总体布置

其中主桥为245 m，北引桥长250 m，为(3×30+4×40) m的两联预制预应力简支T梁，桥面连续，南引桥长160 m，为4×40 m的一联预制预应力简支T梁。P7和P9为主桥的交界墩，墩柱均为薄壁空心墩，P7墩高39.9 m，P9墩高52.5 m，薄壁空心墩为C40钢筋混凝土，盖梁为C50预应力盖梁，以P9墩为研究对象进行研究。

1.2 技术标准

(1)道路等级：公路一级。

(2)设计速度：60 km/h。

(3)行车道数：双向6车道。

(4)主桥宽度：全宽33 m。

(5)桥梁最大纵坡2 %，最大横坡2 %，平曲线半径1 500 m，不设超高。

(6)设计水位：按百年一遇洪水位控制。

(7)荷载等级：桥梁荷载 公路I级。

(8)设计年限：100 a。

(9)设计使用年限：100 a。

(10)设计安全等级：一级。

(11)工程所在区域地震动峰加速度值为0.05g，相应抗震设防烈度为Ⅵ度。

2 P9盖梁托架施工

P9桥墩为交界墩，墩顶设2 m实心段，盖梁为阶梯型实心截面，跨中高3.9 m，宽3.6 m，为C50钢筋混凝土结构，混凝土方量365.4 m3，设3排共12束预应力钢绞线(图2)。

图2 P9墩结构(单位：mm)

2.1 盖梁支架、模板体系施工

P9墩高52.5 m，两墩间距9.025 m，盖梁横向悬挑3.5 m，下台阶高2.6 m，上台阶高3.9 m，通过计算盖梁混凝土重950 t。由于墩柱较高，采用落地支架施工不经济且施工周期长，通过方案对比采用预埋π字型钢架和三角架施工。支架自上而下布置为模板、斜桁架(边跨)、纵梁、托架等(图3)。

(1)盖梁跨中托架采用三榀π型桁架组成，托架间间距为100 cm及140 cm。托架水平杆为2I56b型钢，斜杆为2I32b。

图3 P9拖架布置示意(单位：mm)

(2)盖梁跨边托架采用三榀三角型桁架组成，托架间间距为100 cm及140 cm。托架水平杆为2I56b型钢，斜杆为2I32b。

(3)在薄壁空心墩实心段所预埋的2I56b型钢并齐焊接预埋；加强联接采用10 mm、12 mm厚钢板焊接，间距1.0 m；预埋端预埋型钢设C25 锚筋，与预埋的I56b工字钢双面焊接；为了增强预埋件下方混凝土应力承受力，采取增加双向A10 mm钢筋网片，规格为10 cm×10 cm。

(4)纵梁采用I20型钢，间距90 cm布置(图4)。

图4 P9拖架纵梁布置(单位：mm)

(5)模板采用定制大块钢模板，利用塔吊进行吊装，支架周围防护采用A42 mm架管进行搭设。

型钢间的焊接应满足GB 50205-2012 《钢结构工程施工质量验收规范 》[1]以及《钢结构施工规范》GB 50755-2012[2]的规定。

2.2 托架受力验算

利用有限元计算软件分别建立盖梁中跨及盖梁边跨托架计算模型如下图所示，模型中各部件均采用梁单元模拟，盖梁荷载按照盖梁高度做为均布荷载加载与纵梁上(图5)。

图5 P9拖架计算模型

2.2.1 纵梁结构检算

纵梁采用I20型钢，间距90 cm布置，根据上述有限元计算模型计算后可得施工托架纵梁结构结果(图6～图8)。

图6 纵梁组合应力(单位：MPa)

图7 纵梁剪应力(单位：MPa)

图8 纵梁位移(单位：MPa)

经计算知，浇注盖梁时纵梁：

最大组合应力σmax=60.8MPa≤[σ]= 170 MPa

合格

最大剪应力τmax=44.5MPa≤[τ]= 100 MPa 合格

计算结果表明纵梁强度、刚度均满足规范要求。

2.2.2 盖梁跨中托架结构检算

盖梁跨中托架采用三榀π型桁架组成，托架间间距为100 cm及140 cm。托架水平杆为2I56b型钢，斜杆为2I32b，根据上述有限元计算软件模型计算后可得跨中托架结构结果(图9～图12)。

图9 跨中托架组合应力

图10 跨中托架剪应力(单位：MPa)

图11 跨中托架构件轴力(单位：kN)

图12 跨中托架位移(单位：mm)

经计算知，浇注盖梁时中跨托架构件：

最大组合应力σmax=99.5MPa≤[σ]= 170 MPa

合格

最大剪应力τmax=49.5MPa≤[τ]= 100 MPa 合格

最大挠度 合格

计算结果表明中跨托架构件强度、刚度均满足规范要求。

盖梁边跨三角托架所承担荷载比中跨小，在此不再赘述。

3 盖梁预留收缩后浇带施工

P9盖梁长32.475 m，第一台阶高2.6 m、宽3.6 m，第二台阶高3.9 m、宽1.8 m，混凝土量365.4 m3，属于大体积混凝土。整体成条状，长度已超出30 m，如采取常规一次性浇筑，很可能出现早期混凝土收缩效应而产生裂缝，破坏盖梁整体性，减小盖梁的承载能力。

收缩后浇带是为解决钢筋混凝土结构在强度增长过程中因温度变化、混凝土收缩等产生的裂缝，以达到释放大部分变形，减小约束力，避免出现贯通裂缝而设置[3-4]。

3.1 收缩后浇带预留

本项目盖梁为预应力钢筋混凝土结构，后浇带的位置为线路中线位置，后浇带在未浇注混凝土前不能将部分模板、支柱拆除，否则会导致梁形成悬臂造成变形[5]；收缩后浇带预留宽度按2 m设置(主要是方便后期后浇带的处理施工，一般800 mm就可以了)，竖向贯穿整个盖梁(图13)。

图13 收缩后浇带预留示意(单位：mm)

3.2 后浇带混凝土施工

在完成主体混凝土浇筑满足相关要求后进行伸缩缝堵头模板拆除，然后进行后浇带杂物清理、钢筋除锈、整形、绑扎或补焊以及预应力管道检查修整，最后立模，当主体混凝土浇筑龄期达到28 d后进行后浇带混凝土浇筑。

在进行钢筋绑扎前，先进行新老混凝土界面处理，增强新老混凝土的粘结性。

(1)在完成植筋并通过验收合格后进行新老混凝土界面处理，人工用风镐和凿子进行，形成点深约3 mm，点数为600～800点/m2均布点[6]。

(2)采用洁净无油的压缩空气进行清理。

3.3 收缩后浇带混凝土

收缩后浇带混凝土等级比原先混凝土提高一个等级，并在混凝土中掺加防裂抗渗剂，使用微膨胀水泥，可使其产生微膨胀压力以抵消混凝土的干缩，温差等产生的拉应力，使混凝土结构不出现裂缝[7]。

(1)收缩后浇带混凝土均采用补偿收缩混凝土，其限制膨胀率不小于0.025 %。

(2)膨胀剂的掺量用实际工程使用的材料，经过混凝土配合比试验后确定。

(3)在混凝土终凝前用抹子进行多次混凝土表面抹压，消除塑性裂缝。

(4)为了保证质量，在选用模板时采用大块钢模，拉杆焊接牢固，严格控制变形。

4 结束语

四川省巴中市恩阳区义阳大桥工程，为异形单塔单索面景观斜拉桥，主桥交界墩具有墩柱高、盖梁长度长、混凝土重量重等特点，施工中在墩柱实心段采取预埋型钢，用π字架和三角架法进行支架施工，缩短了施工周期、保证了安全质量，特别在经济效益上得到了体现；通过对盖梁增设伸缩后浇带，解决了长条形大体积混凝土盖梁在强度增长过程中因温度变化、混凝土收缩等产生的裂缝，确保了盖梁的施工质量。