庆双碑嘉陵江大桥28#墩岸跨主梁现浇梁及岸跨合拢段施工技术
2017-09-04
一、工程概况
根据设计施工图，主桥P27#墩边跨现浇段主梁（SSB16）及合拢段为支架现浇方式完成。
该边跨现浇段主梁为三箱变截面预应力结构，顺桥向长度3.1米，中心高度3.6米，箱顶板宽度32.5米，箱底板宽度9米，设置800吨支座2个，混凝土数量163.7立方米，混凝土强度C50。
在现浇段主梁（SSB16）与边跨标准段主梁（SSB15）之间为合拢段，该合拢段断面与标准段相同，顺桥向长度为1米，混凝土数量 24立方米，强度C50。
现浇段与合拢段均设置有纵横向预应力结构，当合拢段混凝土完成并符合要求后，才可实施纵向预应力张拉，其它横向预应力结构随当前节段届时完成。
P27#墩岸跨现浇段梁及岸跨合拢步骤为：P28#墩柱→搭设现浇梁段部分支架→岸、河跨挂蓝对称施工主梁15#块→拆除岸、河跨挂蓝→完成现浇梁段支架及模架体系→SSB15#块上第一次配重→岸跨支架现浇主梁SSB16#块并卸除相应配重→拆除部分模板→调整合拢段两端梁标高→劲性骨架合拢→调整平台模架到位→钢筋、预应力束及内模安装→检查处理→浇筑合拢段混凝土并卸除剩余所有配重→养护→张拉预应力束→完成岸跨主梁永久配重混凝土→拆除现梁支架→与河跨同步拆除劲性骨架及吊平台。
二、现浇段施工
（一）现浇段施工支架
1、现浇段主梁（SSB16）位于P28#墩旁，顺桥向长度4.1米。模架支撑系统采用大钢管立柱与吊杆悬吊相结合的方式组合而成，通过布置纵横分配梁和三角桁架片，以支撑模板并完成混凝土浇筑。
2、对现浇段主梁混凝土浇筑为一次完成，即全长3.1米、全宽32.5米、全高3.6米。
3、现浇主梁段施工支架设计与合拢段施工一并考虑，包括与合拢吊平结构含接，工序转换等。
4、现浇主梁段施工支架布置高度30米，宽度32.5米，最大纵向长度4.1米，支架下端放置在墩柱承台上，顺高度而上与墩柱实施连接，以加强支架承力稳定。
5、应用MIDAS-Civil.6.71.（中文版）计算软件，对纵横向分配梁等按布置要求进行整体建模后加载计算。模型建立做如下假设，假设SSB15节段，28#墩柱和大钢管支撑系统为不变形刚体，通过对纵横分配梁的反复计算分析，不断调整优化，最后结果是，平台各力学指标均控制在容许范围内，该支架满足使用要求。同时，对支架系统，吊杆进行了计算分析，其结果符合相关规范要求。
6、支架基础由P28#墩承台形成，并设置有预埋件将支架柱脚进行焊接连接。
7、大钢管支撑体系采用D700*10大钢管，并用双肢C16槽钢与桥墩连接。
（二）模架系统
1、在大钢管立柱顶部设置主分配梁，由2I56a工字钢组成，作横桥向布置，并设置加强肋板和支承板。在主分配梁2I56a工字钢上设置顺桥向分配梁，由单肢I20a工钢组成，作顺桥向布置，实心段按30cm布置，空心段按60cm布置，详见施工设计图，并设置加强肋板和支承板。
2、对现浇梁底9米宽范围内，因底板体外劲性骨架，需设置横桥向分配梁，并在骨架处断开，此分配梁由单肢[14a槽钢组成以支承模板，并支承在I20a工钢上，布置间距见施工设计图，并设置加强肋板和支承板。
3、对现浇梁斜腹板及翼板处，将采用三角桁架片进行支承，并放置在I20a工钢上，顺桥向布置间距见施工设计图，并对三角桁架片进行稳定连接支撑处理。当三角桁架片安装符合要求后，在上弦需布置[8槽钢以支承模板，布置间距见施工设计图，并设置加强肋板稳定板。
4、分配梁之间以及对三角桁架片的支承点连接均采取焊接连接完成。为防止浇筑时的横向水平力影响，应采取措施对底9米宽范围的横向分配梁需与三角桁架片进行焊接连接。
5、现浇梁底模板均采用10mm钢板，并固定在分配梁上。端模板按常规方式完成。
6、斜腹板、竖腹板及横隔板的模板安装稳定，将采用φ16精轧对拉杆，间距75～90cm，外部支撑配合进行。
（三）、混凝土工程
1、现浇段梁混凝土数量163.7立方米，混凝土强度C50，据实作好混凝土配合比选用，满足施工作业符合要求，确保混凝土浇筑质量。
2、采用商品混凝土，车运现场，泵送入模。在P28#墩旁设置混凝土泵送场地，通过墩旁搭设专用脚手钢管支架直上引桥桥面，再将泵管接入下料点。采用普通脚手钢管，用扣件联接，每6米高度作附墩支撑，可支附在万能杆件支架上或墩柱上，支架层高2米，设置梯道、布置泵管，并作好相关安全防护措施。
3、现浇段梁采用单泵泵送混凝土进行运输，若泵送浇筑总能力按15m3/h计，浇筑所需时间为163.7/15=11小时可完成，但考虑到不利因素的影响，对混凝土的浇筑时间可能会延长，为保证浇筑质量，控制混凝土初凝时间以20小时为宜。在双泵双送浇筑混凝土的同时还必须备用一套完整的泵送系统，以保证该段混凝土浇筑的正常进行。
4、混凝土浇注原则上由底向上，由前向后进行对称平衡浇筑，过程中加强控制分层下料、均质良好、振捣密实，确保浇筑质量。
三、合拢段施工
（一）吊平台及模架
合拢段混凝土采用吊平台模架方式进行合拢，由平台、吊杆、模架（内模架）等组成。所用材料均为钢质材料，型钢和钢板材料强度为Q235，吊杆采用精轧螺纹钢筋，强度为JL785。
吊平台主分配梁采用2[32a槽钢组焊而成，设置加强肋板和支承板，主分配为横桥向布置，并用吊杆锚固于合拢段两端主梁上。 采用Φ32精轧螺纹粗钢筋作为吊平台的锚固吊杆，横桥向布置计8根，一个合拢段共计16根，吊杆最大间距为4.8m。
当吊平台及模架到位而不在调整时，可对每根吊杆实施预紧力，预紧力可按计算力值的50%进行控制。在预紧力之前，只需对现浇段梁最前端处的主分配（2[32a]）与杆件支架的螺栓连接进行拆除，即放松锁板的连接螺栓。
吊平台次分配梁采用I20a型钢组焊而成，设置加强肋板和支承板，作顺桥向布置并放置在主分配梁上。
平台布置完成，其上布置模架系统。对主梁底板9m宽范围内采用 [14a槽钢作分配梁，布置为横桥向，顺桥向按一定间距布置，并且避让劲性骨架，面板采用[]10mm厚钢板铺设。对主梁斜腹板及翼板处布置三角桁架片，作顺桥向布置2片，并放置在次分配梁上，并按要求作好必要的稳定支撑等。三角桁架片采用[14、[12.6槽钢组焊而成，上弦杆上布置[8槽钢分配梁作顺桥向布置，间距按图布置，再铺设面板[]10mm厚钢板。
箱内模板采用普通组合钢模板拼装，部分地方采用木模板，以普通钢管为背楞，设置必要的圆钢对拉杆进行固定，如立墙侧模及底压模和斜腹板压模等。对于顶板承重模板的支撑，则以型钢桁架片进行支承，每片作横桥向布置，顺桥向间距约0.9米左右，顺桥布置桁架片计2片，并按要求作好必要的稳定支撑等。
岸跨吊平台及底模架重约27吨，底钢板重量16T，内模架重约12吨。
吊平台及模架系统的安装，可借助挂蓝和现浇梁支架设施，以塔吊为吊装手段完成。
（二）SSB-15节段配重
岸跨主梁现浇段及核垄断。拟定采取等效配重替换方式完成，即边浇筑混凝土边拆除配重设施，配重位置在SSB-15节段上，在SSB-15节段上采用一次配重，浇注SSB-16节段时进行第一次等效配重卸载，浇注边跨合拢段时进行第二次等效配重卸载。
配重设施均设置在主梁SSB15块件上，位置在主梁Φ32精轧螺纹粗钢筋处，配重重量与SSB-16节段和合拢段浇注后Φ32螺纹粗钢筋所增加的轴向力相同。
采用钢筋为配重材料或辅助加入其它型钢材料等，安装拆除将利用现有塔吊完成。
实施等效替换配重材料在骨架焊接合拢前布置完成。
（三）合拢骨架
岸跨合拢段设置有体外型钢劲性骨架，主要布置在顶板、底板处，材料采用槽钢[36c，每2[36c为一组，通过与主梁上的预埋件进行焊接固定。在原设计图总体基础上，并结合合拢段结构和骨架构造需要，为确保合拢顺利完成，将原设计图采用槽钢2[36c调整为槽钢2[40a，由原工字型断面调整为箱型断面，其骨架横向位置不变。
因主梁原有纵横竖预应力结构的存在，对劲性骨架及预埋件的形成有较大的影响，经过分析比较，需对主梁SSB15块件的部分横向、竖向预应力束位置进行适当调整，对预埋件的尺寸大小及骨架长度也作适当调整，以满足各项作业要求。
骨架预埋件采用钢板厚3厘米，锚脚采用Φ32钢筋，根数16根，与原设计相同，只是平面尺寸及锚脚位置有一定的变化。
骨架采用箱型结构，需设置加强肋板，连接板等。骨架与预埋件全贴角焊接方式，焊缝长度和高度均应满足受力要求。
主梁底板骨架共计2组，其合拢对接接头设在合拢段中心处，对接预留缝宽3厘米，采用帮贴钢板进行焊接，焊缝长度和高度均应满足受力要求。
主梁顶板骨架共计4组，原则上不设置合拢对接接头，制作单件整体后，视情况可先将骨架一端主梁预埋件实施焊接，待合适的时候将骨架另一端与主梁实施焊接，以实现骨架合拢。
（四）混凝土工程
1、主梁合拢段混凝土强度等级C50，采用微膨胀混凝土。
2、根据合拢时期温度进行混凝土配合比试配试验，并满足相关作业要求。
3、采用商品混凝土供应、现场泵送运输浇筑方式，由下而上分层浇筑完成。
4、对岸跨合拢段混凝土浇筑，泵送管道沿P28#墩直上至尾梁段至岸跨合拢段位置。
5、边浇筑合拢段混凝土边进行配重钢筋拆除实现等效替换，保持原有无应力状态。
6、达到预应力束张拉条件需及时进行张拉，以利下步作业。
7、针对合拢段作业条件，采取相应的浇筑、振捣、养护等措施，确保合拢质量。
四、施工计算
（一）基本数据
现浇段梁长度3.1米，混凝土总量163.7立方米，容重取2.6吨/立方米，自重426t。
根据内箱模架重量，在相对应混凝土结构重量取系数1.1和1.2进入计算，支架及模架材料单位容重在相应材料中取系数进入计算。
合拢段梁24立方米，容重取2.6吨/立方米，自重62.4t。
现浇段梁及合拢段材料为普通钢材，强度等级Q235，容许应力取170Mpa（临时结构Q235钢容许应力）；吊杆材料采用Φ32精轧螺纹钢筋，强度等级JL785，容许应力取490Mpa；
（二）基本计算
1、边跨支架现浇及边跨合拢
按照模架结构，建立空间模型，加入相对位置荷载，模型假设，大钢管立柱为不变刚体，SSB15节段为不变刚体，大钢管立柱体系为不变刚体，大钢管立柱根据模型的支点反力进行稳定验算，模架结构采用MIDAS程序电算完成。其计算结果如下：
吊杆最大支点反力11t，最小支点反力7t；
最大应力≤490Mpa；
分配梁2[32a，最大应力69 Mpa<170Mpa；
分配梁I20a，最大应力36Mp<145Mpa；
分配梁[14a，最大应力180 Mpa>170Mpa，出现在底板尾部横向分配梁，做双肢分配处理；其余165 Mpa<170Mpa
吊平台最大竖向位移5mm，发生在实心段底板处。
大钢管立柱：承受模架传递轴向力87T，大钢管立柱自重5.25T，大钢管立柱承受最大轴向压力92.25T，计算长度8米，按一端铰接，一端固定，长度系数0.7，根据，22，按C类截面
最大应力：
C12.6：根据MADIS模型计算，C12.6承受最大轴向力7T，按两端固定建立计算，长度系数0.5，计算长度2.81米，按弱轴计算稳定性，90，按C类截面
最大应力：
五、结论
通过以上现浇段梁和合拢段的施工计算，总体上各结构的技术指标符合相关规范要求。只有个别部分约有超标现象，但超标值不太大，采取的处理措施如下：
对于个别分配梁C14a，最大应力180Mpa≥170Mpa的超标情况，已在超标梁旁增加了一根分配进行处理。
综上所述，通过对不足的构件调整和加强处理，采取本项施工方案完成主桥P28#墩边跨现浇梁及边跨合拢段是安全可行的，可以使用。
