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1、預應力箱梁先簡支后連續施工工藝探討中鐵十四局集團第三工程有限公司 梁釗 王玉貴272000摘要：預應力箱梁先簡支后連續結構因具有自重小、跨度較大、結構穩定性好、施工便捷、經濟美觀等諸多優點，目前已廣泛應用于公路橋梁、市政橋梁建設上。本文結合我單位近年來承擔連霍國道主干線連徐高速公路E-3標徐州三堡互通立交橋、國道206線黃新段立交橋、京福高速公路跨隴海鐵路特大橋、徐宿高速公路廢黃河大橋、寧杭高速公路北河中河特大橋工程等的N30m、N25、N20后張預應力箱梁先簡支后連續施工的實踐,簡要對其施工工藝作出分析，以期同行們指正。關鍵詞：后張法箱梁 先簡支 后連續 工藝 探析1。概述先簡支后連續梁部結2、構的主要特點是：其預制梁段并非是傳統意義的成品梁，相反它系連續梁的一部分，只是具有半成品意義的較長時間處于簡支狀態的大梁段。該結構形式充分利用了簡支結構施工方式的便捷，通過采用后連續施作，最終實現了連續梁整體受力的效果。自1999年承擔連霍國道主干線連徐高速公路徐州三堡互通立交橋30M預應力箱梁先簡支后連續結構的施工以來，我單位又連續承擔了多座同類型梁部結構橋梁的施工，分別是:國道206線黃新段立交橋；京福高速公路跨隴海鐵路特大橋；徐宿高速公路廢黃河大橋橋、橋;正在施工的寧杭高速公路溧陽北河、中河特大橋。正是多座橋同類梁部結構施工的工程實踐，使我們對該類型梁部結構有了較深的認識。先簡支后連續預3、應力箱梁結構其整體性工藝過程為：先期預制并簡支安裝具有半成品意義的箱梁段，預制箱梁時完成正彎距預應力施加，在梁端預留與橫梁相連接的鋼筋，并在箱梁頂板內預留負彎距預應力束孔道；架設安裝完成之后，后澆筑鋼筋混凝土連續接頭，達到強度后施加負彎矩預應力，然后解除臨時支座,達到整聯橋梁連續的目的.先簡支后連續箱梁施工工藝流程可見下圖：預制場建造預制梁生產、存放從存梁區移梁到橋面臨時支座安裝安放永久支座架梁就位、調整、固定澆筑連續接頭混凝土張拉負彎矩束、壓漿澆 筑 濕 接 縫調 平 層 施 工整 聯 體 系 轉 換橋 面 鋪 裝結合我單位多座同類結構橋梁的工程實踐,現對其主要施工工藝試做如下分析、總結。24、主要施工工藝2。1預制梁場設置 完整意義的預制廠一般包括鋼筋及小型鋼件加工區、混凝土混合物制備區、制梁區及存梁區部分等，這里重點考慮制梁區。A制梁區及龍門吊設置制梁臺座農田去混凝土攪拌站鋼筋加工區農田現澆梁在已先期澆注的現澆梁上拼架橋機存梁區龍門吊移梁滑軌蓋梁結合場地地形條件，本著方便移梁、架梁施工的原則，選擇預制場地。對于橋址條件較好（不跨大河溝、不跨交通路,且地勢平坦)的情況，可以優先考慮順橋向雙龍門吊方案，該方案的優點是可以采用雙龍門吊直接吊梁就位。如徐宿高速廢黃河號橋,在橋位（兩排墩后施工)順橋向布置預制廠，采用跨橋幅雙龍門吊方案，效果很理想。不足之處是工序間有一定干擾，對于長橋宜慎用5、。橋址外圍條件受限,橋址條件也較差（跨河、跨交通路等），橋址順橋向設預制廠一般是不得已的選擇。如京福高速銅山4標跨隴海鐵路特大橋，預制廠采用雙龍門吊，另外還采用架橋機架梁.連徐高速公路E3徐州三堡立交橋、徐宿高速廢黃河號橋、寧杭高速溧陽北河中河特大橋、宿淮高速成子河特大橋，有條件橫橋向布置預制廠,均采用了橫橋向布置方案。該方式的優點在于預制廠可以只采用一臺用于制梁、移梁的大型龍門吊。即使場地(龍門吊走行軌）與橋向不能完全垂直而有一定夾角，也仍以一定夾角實現橫橋向基本布置形式。如徐州三堡立交橋為減少臨時用地，而利用206國道規劃位置斜向橫橋布置預制廠，可參見下圖：移梁承托平臺B制梁臺座設置、維護6、：一般根據場地條件、起梁設備、工期要求及受力分析等綜合考慮。地基處理：場地地基條件差的，應適當硬化.布置方式:宜在龍門吊范圍內,結合龍門吊走行方向、吊梁吊點情況成排布置。臺座數量：宜考慮制梁工期要求、模板與臺座周轉期等確定。臺座結構：就筆者現在掌握的情況看,先簡支后連續梁部結構的先期預制梁（或箱梁或板梁或T梁)，均為后張梁，預應力施加后，中部起拱，臺座端部與梁板端頭本身均承受了較大的集中力。為此，設計制梁臺座時，宜端部做好擴大基礎，一般下挖基坑，采用漿砌片石基礎，其上做20-40cm厚C30砼臺座端部；為防止梁端集中應力過大，還宜做柔性化處理，以增大受力接觸面。臺座中部采用磚砌或現澆C20混凝7、土。臺座中一般設置與模板配套的拉桿孔；一般在臺座兩側頂部埋設50型鋼，以放置膠管與鋼側模接縫密貼；一般預留吊梁孔位置距梁端（7090）cm/cos（注:為梁端斜度).為了保證箱梁線形平直,一般在臺座跨中預設反拱.為了確保梁底美觀，臺座一般采用水磨頂面涂蠟、或粘貼樹脂絕緣板、或覆鋼板等.在施工中，還應經常對臺座進行檢查,及時做好維護。2.2模板設計制作與安裝拆卸A模板設計制作：箱梁預制模板底模為臺座頂面，外模板安裝及鋼筋綁扎前，要對臺座實行嚴格清理，要檢查 50型鋼內橡膠管的埋設情況(以防漏漿)。通過多次實踐，我單位采用涂刷地板蠟，或覆鋼板，或襯樹脂層壓塑料板等,均可達到較好的使用效果。外模和端8、模采用定型鋼模，內模采用組合鋼模。外模設計是一個重要環節,我單位多年來,一直予以重視。我們的方法是外模采用分塊栓接模板組合而成。外側模盡最大平面化可能，主模塊采用大塊平面鋼模板,面板厚度與肋板間距采用四周約束平面板體受荷條件計算確定;肋板采用63槽鋼或厚鋼板。外模支撐架采用80槽鋼焊接而成。模板與模板間、支架與模板間均采用栓接，目的在于工程竣工后也可做它用。外側模支架間距宜結合上下拉桿設置，采用側模受荷變形約束控制計算確定.一般認為，內模尺寸有限，模板再它用價值小,我單位在設計上也僅考慮再用于同類梁型內模.內模采用組合覆塑木質層壓板或采用組合鋼模板。內模頂板采用可自由抽拉的活動板，有利于底板混9、凝土澆注,它可直接支承在內支架上。可不設全封閉式內底模,但需設具有一定平面寬度的帶弧形角的內底角模板，并且混凝土施工后宜及時拆模。內部支架一般采用角鋼制成,相互間采用栓接，一般分成上下左右四部分，以便于拆卸為要.端模設計一般采用略厚的鋼板,以便于拆裝、便于固定錨墊板和穿出制孔用的波紋管。模板制作盡可能采取工廠化制造。我單位為保證內模結構符合現場制梁工藝需要，一般采取現場自己制作.端模制作時必須保證錨墊板端面與鋼絞線方向垂直。B模板拆卸、安裝：除端模較小及內模拆卸受限而采用人工分塊進行之外，一般為了縮短制梁周期，模板拆裝均盡可能采用人工配合龍門吊整體性進行。外側模可分四節拆裝,內模安裝可分兩節整10、體吊裝。外模拼裝時，結合拉桿連接,用鋼尺進行兩側模間寬度檢查,并且拼裝時要注意接縫嚴密、平整；端頭模板安裝要注意其梁端斜度控制;內模安裝吊裝前要設置內模底支撐，以免直接放在底部鋼筋上。另外，梁頂部鋼筋綁扎完成，內外模聯固一體化后,必須注意做梁截面軸線測定，確保外側模斜度準確。模板的拆卸次序一般是先拆內模，其次是端模，最后是側外模.且當混凝土強度達到20MPa以上時方可拆模，2。3 鋼筋制安及預應力筋管道的埋設鋼筋加工區一般緊靠制梁區設置,鋼筋集中加工.箱梁底板筋、腹板筋一般在臺座上采用臨時加固措施進行現場綁扎。同時，結合底板筋、腹板筋鋼筋綁扎,應按設計坐標固定底、腹板內波紋管。一般以“#”型式11、8鋼筋定位，管道連接采用稍大型號的波紋管做套管，連接時接頭處應注意封堵嚴實。在安裝并調整內、外模及端模后，即可綁扎頂板鋼筋，同時安裝頂板內扁管和錨墊板。安裝波紋管時應使之穿入錨墊板內，并做好密封。為防止預應力管道變形過大，我單位多采用內襯膠管或PVC塑料管等，效果均較好.2.4混凝土澆注砼澆注前，注意檢查原材料質量、施工人員的在崗情況、施工機械的完好性、施工工藝的可操作性等。砼澆注過程中要隨時檢查砼拌和質量,其坍落度控制在612cm;要注意制作砼試件及同期養護張拉試塊。箱梁砼澆注順序一般為：底板 2/3高度腹板剩余腹板、頂板,從梁一端向另一端推進。我單位比較重視分段分層,形成步距呈斜向連續一次12、性澆注完成。底板砼從內模頂開天窗進去，底板混凝土坍落度可控制在6-8CM，在底板混凝土施工時以插入式振動棒振搗.底板澆注完畢，及時扣牢底板頂模板(即內模底模）。若采用非封閉式內底模，常適當多澆入底板混凝土，結合振搗,人工予以反壓使混凝土進入腹板數厘米高度。成段底板混凝土澆注完成后,抓緊封閉內頂模，以便后續腹板、頂板澆注。腹板與頂板施工時混凝土坍落度控制在8-12CM.腹板砼的振搗以多臺小功率附著式振搗器為主，插入式振搗器為輔.頂板砼采用插入式振搗器振搗。為防出現施工縫，三層砼澆注時差嚴格控制，以確保不超過其初凝時間，一般前層砼澆注向前推進58米，應進行后層砼澆注。箱梁砼的振搗,應防止過振、漏振13、，為防止因砼的澆注而使內模上浮，常采用上壓內模來預防。砼澆注完畢應及時養護，夏天要注意高溫條件下的養護，冬天要具備砼冬季施工養護條件,同時要進行熱工驗算.2。5預應力筋制安與預應力施加鋼絞線的截斷宜采用鋼筋切斷機或砂輪機，嚴禁電弧焊切割。鋼絞線穿入前應編束。預應力施加宜嚴格按有關工藝要求進行.一般在混凝土強度達到設計強度的90以上時方進行張拉。張拉前的準備工作有：抽出內襯橡膠管或塑料管等，穿束，預拉,安裝錨具并打平夾片，安裝限位板和千斤頂，安裝工具錨.張拉時兩端加強聯系，盡量保持同步。張拉順序一般為：10張拉控制力(初應力）并量伸長值20張拉控制力并量伸長值-40張拉控制力并量伸長值-100張14、拉控制力并量伸長值-102%張拉控制力（持荷5分鐘)并量伸長值-回頂-靜置5min-撤頂。采用雙控，以張拉力控制為主，伸長量控制校核，實際伸長量與計算伸長量誤差不大于6%。持荷時觀察油表,若壓力下降，應補足至規定壓力，再進行回頂；若斷絲、滑絲超過規定，應退錨重新張拉，并查找原因。最后割去多余的鋼絞線,此時應注意切不可燒傷錨具。張拉完一片梁后應立即測量梁的拱度，建立該梁的上拱值檔案，測量其1天、3天、7天、30天、60天的上拱度,并應符合設計值，否則檢查原因，予以處理。從我單位多座橋的工程實踐看，預應力施加效果均很理想.2。6孔道壓漿、封端壓漿用的水泥漿采用525普通硅酸鹽水泥配制.水泥：膨脹劑15、：水=1：0。12：0。4，稠度為16-18s,3h泌水率為1。9,24h膨脹率為3.8%，R2840Mpa。采用一次壓漿工藝，由一端壓入,至另一端冒出均勻的濃漿時停止，用木塞打緊。壓入端持壓0.50。7Mpa5min,壓漿時，應注意不停地攪拌.孔道壓漿后，邊跨非連續梁端注意采用與梁體同標號混凝土封端.2。7移梁存放一般當壓漿漿體強度達到設計值的75%以上時，即可吊梁、移梁.此時,我單位多采用龍門吊進行移梁存放。梁體存放同樣是橋梁梁部施工中的重要環節，但人們往往沒有給予足夠地重視。誠然，預應力施加已完成,孔道壓漿漿體強度業已達到要求，但新制混凝土的徐變是非常顯著的.混凝土的徐變變形量一般可達016、。3-1.5mm/m（請參見道路建筑材料 嚴家汲編 第86頁 人民交通出版社1990年12月第2版).根據筆者了解的現場實際，在許多施工現場，問題不僅僅是存梁期過長，梁的起拱值過大，而真正構成問題的是存梁臺座的設計。若存梁臺座基礎差，梁板兩端條形存梁臺座在高度上不成平行狀態，則梁板將由徐變而致扭曲。特別是當再墊以舊枕木或再墊以舊枕木兩層存梁，問題將更為嚴重。上述問題的危害性是十分突出的，可以設想到：在后續施工中，若梁板底面存在扭曲，架梁時，臨時支座總要有一塊要加墊，從而必致梁面一角部突出，而影響后連續預應力施工，影響橋面鋪裝層施工。而這對于邊跨永久支座危害同樣很大，若梁底面存在扭曲，橡膠支座受17、偏壓,一方面支座易損壞，另一方面,當橋面承受重活載時，可能將產生更嚴重的后果.我單位基于自身現場存在問題的反饋與理論認識的提高，在施工實踐中已有了針對性措施,加強了對存梁臺座的技術質量保證。2.8 架梁先簡支后連續結構施工中，預制梁橋面運輸也是一個要謹慎考慮的環節.要考慮的問題主要是作為前述所提的非完整意義的梁段，能否單片承受運梁荷載？為此,經檢算，在充分考慮安全的前提下，一般采用雙梁承載而寬軌距運梁方案.臨時支座制作與使用，是先簡支后連續結構施工的極其重要的環節。我單位一般采用硫磺砂漿制成臨時支座(中跨）。內置電阻絲，配比為硫磺：干砂:425水泥:石蠟=1：1。2:0.4：0。03。臨時支座18、安設的標高控制與永久支座標高基本一致.其他架梁過程及工藝,同常規。一般在架梁的同時安放永久支座。2.9 澆筑中橫梁混凝土澆注前，先嚴格做好永久支座的安設檢查。之后,在永久支座周圍滿鋪干砂，再設橫梁底模，若永久支座離臨時支座太近，應采取有效的隔熱措施，防止解除臨時支座時高溫影響橡膠支座質量。側模采用特制組合鋼模，加強支撐、聯固,確保與預制梁接縫嚴密。中橫梁混凝土的澆筑一般應從每聯兩端向中間對稱、間隔進行.同一聯混凝土澆注時氣溫不能相差過大。接頭混凝土采用膨脹水泥。2。10 體系轉換連續接頭混凝土施工完成達到一定強度后，施加負彎距預應力，及時做好孔道壓漿。然后,開始澆注濕接縫。一般先澆注跨中0。619、L段范圍內的濕接縫混凝土，其次澆注剩余部分濕接縫，在混凝土濕接縫達到強度要求，橋梁完成整聯連續后，將臨時支座熔化，即完成了從簡支到連續的體系轉換。臨時支座的解除采用電熱法,在一整聯濕接縫澆筑完成后進行,宜從一端向另一端逐孔解除。3幾點體會通過多座同類結構橋梁施工的工程實踐，我們有如下體會與感受：1 先簡支后連續梁部結構,跨徑受先期簡支梁施作控制,往往不是很大。從而，在應用中受到了一定限制.但先簡支后連續梁部結構，畢竟充分利用了簡支梁施工的便捷，通過后連續施作,達到了連續梁整體受力的效果.因此,其經濟實用性是非常突出的。可以說,只要不受跨度限制,該梁部結構形式即會被優先考慮。無論如何,它都有著的20、有巨大的應用前景,都應當予以充分重視。2先簡支后連續梁部結構的施工，應同時注重簡支與連續兩種施工工藝，并應正視由于后連續設計與施工而加予先期簡支梁段設計與施工上的影響。相反，絕對不可認為后連續梁整體受力優化而降低先期簡支梁段施工標準。具體分析可以看出:a。 后連續預應力度的保證，是施工的一個重要環節。即預制梁就位后應使中橫梁前后對應，兩片梁頂板內扁波紋管口位置、方向、高度相一致，防止二次張拉鋼絞線出現彎曲。為此,先期簡支施工必須相應嚴格控制。b.基于后連續整體受力,先期簡支梁段往往并非完整意義的簡支梁。為此，必須認真進行制梁、運梁期間的工況分析，確保施工方法與施工工藝可靠.比如，連徐高速E-3徐州三堡立交橋施工時，梁體輕型化明顯，腹板厚不足15厘米（水平厚度15厘米)，按設計設置波紋管與兩排鋼筋后，僅余6毫米空隙.為此，采用非封閉式內底模，底板澆注混凝土時,適當配合振搗人工反壓，使混凝土進入腹板一定高度，確保了混凝土澆注質量。而在后來的同類結構施工中，根據我單位的建議，設計腹板厚度增大到18厘米，均收到了好的效果。