预应力混凝土连续箱梁挂篮施工
关键词：挂蓝施工, 0#块施工,悬臂施工, 现浇段及合拢段施工
1、工程概况
阳山文塔大桥主桥为预应力混凝土3跨连续梁，跨径布置为55m+90m+55m，单幅桥宽为12.25m，横截面左右幅均采用变截面的单箱单室截面，梁高由根部的5.0m高变到合拢段的2.5m高，箱梁顶板宽12.2m，厚28cm，箱梁底宽7.0m，底板厚度由根部的60cm变到合拢段的27cm，腹板为直腹板，厚度由根部的70cm变到合拢段的50cm。梁高按二次抛物线变化，采用纵、横、向预应力张拉。纵向采用ΦS15.2钢铰线作为预应力材料，锚具采用OVM15-9型、OVM15-12型、OVM15-15型、OVM15-17型、OVM15-20型，张拉控制力分别为1757KN、2344KN、2930KN、3320KN、3906KN，钢束张拉以张拉力为主，张拉力与伸长量双控，钢绞线张拉伸长量在10℅张拉控制应力时开始正式测量。横向采用3ΦS15.2钢铰线作为预应力材料，锚具为BM15-3型扁锚，单束张拉控制力为581.7KN，单端张拉，张拉应力控制，采用引伸量校核。主墩临时固结竖向预应力采用JL32精轧螺纹钢，标准强度fpk=930Mpa，张拉控制应力为500KN，以张拉力控制。上部连续箱梁纵向分为54个梁段(5.75m*4+3.5m*12+4m*24+3.75*4+9m*4+2m*6)，最大节段重量为538t，上部构造C50混凝土数量为4531.04m3
2、 0#块施工
0#块长5.75m，高5.0m，设1道横隔板，2个加劲肋，C50混凝土共224.12m3，节段须一次浇筑完毕，待混凝土强度达到设计强度95℅后，方可张拉预应力钢束。材料、设备竖向运输配1台25T吊车。
2.1 临时支墩与托架
主桥0#块托架采用满堂支架施工，支架底坐落在承台上，用型钢作分配梁与底模架在上部形成施工平台，支撑内外模架和模板，外模采用挂篮的外侧模板，内模采用组合钢模和木模板。
桥梁主墩0#块位置处预埋40根JL32精轧螺纹钢做临时固结，但单凭临时墩顶固结并不足以保持悬臂施工过程中主梁的稳定，在主墩两侧0#块范围内分别设置六根钢筋混凝土柱做临时支墩，施工时，以确保混凝土连续箱梁在施工过程中安全、稳固。
2.2 模板组装
0#梁段在支架上搭设型钢作分配梁与底模架形成施工平台，其上进行现浇施工，按照结构尺寸要求控制顶面分配梁的标高，在固定平台上分段整体拼装模板和模架，利用25T吊车吊装。0#块钢筋绑扎前应对支架进行1:1重量预压，完全模拟施工状态下的荷载情况，消除弹性变形及部分地基沉降，精确测量定位后进行锁定，以确保0#段标高符合设计要求。
0#块为重要构件，钢筋、管道密集，施工中应认真放样，精心施工。
3、箱梁悬臂施工
主桥最大悬臂长度为45m，分11个块件，采用挂篮悬臂浇筑法施工，节段最大重量为218t，0#块施工完毕后，则以0#节段的顶面作为悬臂浇筑的施工场地，安装挂蓝和施工设备及机具，再向桥两侧对称地逐个节段顺序浇筑至跨中。为保证结构在悬浇过程中有很好的稳定性和安全性，要求两端平衡施工，最大重量差不大于底板重量。为保证挂篮的平衡和稳定，浇筑施工时，应平衡浇筑，每个节段分3层浇筑，砼采用泵送施工。
4、现浇段及合拢段施工
连续箱梁上部构造的边跨有8.89m长的现浇段，边跨和中跨均有2m的合拢段，其合拢要点如下：
(1)、合拢顺序为：边跨现浇段→边跨合拢段→中跨合拢段。
(2)、合拢温度的确定：合拢过程中的温度和温差变化速率尤为重要。在桥梁计算中，温度应力在整个桥梁设计中占有很大比重，也是裂缝产生的主要原因。该桥址位于北回归线附近，为南亚热带气侯，年平均气温为22oC左右，根据当地气象资料和现场施工安排，设计要求本桥的合拢温度在16oC~20oC之间。当合拢温度较高时，降温引起的次内力较大，其影响还与砼收缩的影响相同，两者叠加，将产生较大的次内力。因此，一般不宜于在高温和温度变化较大时进行合拢。
(3)、合拢前应调整合拢口两端的中线标高。在箱梁悬臂施工和现浇段施工时，就采取联测及对控制网复测方式调整箱梁施工进的标高，使箱梁合拢时相对高差控制在设计允许范围内，保证箱梁线型流畅。
(4)、合拢口两端应配重，各为合拢段梁体重量的一半，并根据砼的浇筑速度逐级解除，使合拢口两端的标高保持不变。
(5)、在合拢中跨合拢段时，浇筑砼前焊接劲性骨架，并在设计合拢温度时将两悬臂端的合拢口予以临时锁定，锁定力应大于释放任何一侧各墩的全部活动支座的摩擦力。
4.1 边跨现浇段施工
边跨现浇段长8.89m，重280t，现浇段箱梁施工采用9钢管桩作落地支架，上用工字钢作承重梁和分配梁。承重梁和分配梁拼装完成后，按120%箱梁自重做预压，消除弹性变形及部分地基沉降。预压完毕，在其上安装模板、钢筋、波纹管、浇筑砼。
4.2 合拢段施工
合拢段长2.0m，重42t，根据工程进度安排，为了确定合拢温度，连续观察了一周夜间温度变化，最后确定18oC作为合拢温度较为合适，因为18oC持续时间较长，温差小，这样在一段较长时间内气温变化幅不大，有利于合拢段砼应力的分配。
合拢顺序
(1)、安装合拢段施工吊架;
(2)、将合拢段托架与落地支架固结起来，使悬臂端部与落地支架具有相同变形;
(3)、将临时固结设施解除，完成体系转换。
(4)、在合拢段两端各加21t配重;
(5)、选择好最佳合拢温度，等持合拢时间;
(6)、浇筑合拢段砼，同时逐级将两边配重解除;
(7)、待砼达到设计强度后，张拉顶板束、底板束并压浆;
5、质量控制
主桥箱梁砼设计标号为50，实测试压块平均强度在56Mpa以上，大号位的预应力锚具张拉已顺利通过;主桥合拢段合拢时的相对高差均在8mm以下，轴线偏位在4mm以下;在整个悬臂浇筑过程中，各段断面标高误差均小于5mm，同设计理论值基本吻合;箱梁悬浇周期为7d~8d;箱梁砼外观色泽均匀，尤其是梁段之间的接缝平直、无错台现象。这些数据同工序管理和各施工阶段的挠度控制是分不开的，主要从以下几方面做起。
5.1 砼施工
主桥采用高标号泵送砼。对水泥、骨料、外掺剂选择和配合比设计显得尤为重要，水泥选用P.042.5R普通硅酸盐水泥，砂选用优质中粗砂，该砂含泥量不超过1%，且质量稳定。根据结构断面尺寸和钢筋布设情况以及泵送管道直径、输送高度情况，采用5mm~25mm规格的碎石、外掺剂采用H-FDN100缓凝高效减水剂。
高标号砼配合比由项目部委托清远市公路工程质量监测站试验室试验确定，箱梁浇筑砼时，有专人旁站，随时抽测坍落度。同时，在砼施工现场随机取样，做三组试块，与箱梁砼同条件养护，在张拉前试压一组，若达到47.5Mpa以上，则张拉预应力钢铰线。
在保证砼内在质量的同时，狠抓外在质量：要求砼外表光洁美观，色泽均匀，梁段接缝平顺、无错台。主要从以下几个方面控制：
(1)、箱梁模板在投入使用之前，应用电动钢丝刷对模板进行除锈、除污，并在模板上涂一层清机油作为脱模剂，最后用土工布将多余的清机洁揩去，其目的是为了防止多余的机油同砼中的水份混合后产生油珠，而在构件的外表留下气泡。
(2)、改变垫块的形式。为了形成钢筋保护层，必须使用垫块，以前使用的垫块用高标号砂浆，做成方块状，施工起来方便，但在拆模后构件的外露面上能看到垫块，垫块摆放不规则，且同梁体砼色差较大，严重影响到砼外观的均匀性。为了改变这种现象，使用外径为5cm，内径为1cm 、厚为2cm的圆饼状垫块来代替，使用时用Φ8圆钢通过垫块中心圆孔绑扎在钢筋网片上，让圆弧面同模板接触，这样能大大减少垫块同模板的接触面，构件外露面不显垫块，保证砼色泽均匀。
(3)、确保梁段接缝无错台、平填
在支立悬臂段模板时要注意两点：一是确保悬臂段模板同前段梁紧密结合。为了做到这一点，将后锚吊杆用千斤顶打紧，使接缝紧密结合，二是悬浇段堵头模板要垂直，支撑牢靠，应全部落在通过箱梁横轴线的垂直面上，确保接缝平直。
5.2 梁体挠度控制
悬臂浇筑法施工中挠度计算和控制是一个非常重要的问题，随着悬臂长度的增加，挠度也越来越大，需要根据施工的实际情况和实测挠度值不断调整每一节段梁体的预拱值，这样施工完毕运营时达到设计线型。影响箱梁挠度值的主要因素有挂篮变形、梁体自重、砼收缩与徐变、预应力张拉、温差变化及活载作用等因素引起的变形。设计要求：合拢时两悬臂端高程相对误差不大于2cm，中线偏差不大于1cm。因此，施工中加强工序管理和各施工阶段的变形观测，及时调整挂篮预拱值来严格控制挠度。
(1)挂篮变形分为非弹性变形和弹性变形，在挂篮拼装好以后投入使用之前，测得某控制点标高H1，然后用水箱压重，模拟挂篮受力状态，测得控制点标高H2。撤除压重，测得控制点标高为H3，H1~H3为非弹性变形。通过试压可消除挂篮的非弹性变形，挂篮的弹性变形也可以通过计算得到，用来复核试压值。施工中工序应严格，勤测量，及时掌握弹性变形值，调整预拱值。
(2)梁体自重、混凝土收缩和徐变、预应力张拉、温差变化及活载作用引起的变形，可通过程序电算而获得。由于计算和许多不定因素有关，并且施工中荷载随时间变化以及梁体截面组成也随施工进展中预应力筋的增多而发生变化等等。因此，在施工中根据实际情况，不断调整箱梁施工截面预拱值，勤观测，加强施工控制，只有这样，才能获得满意的效果。
(3)模板标高值为箱梁设计高程、挂篮变形、浇注梁段引起悬臂端的弹性变形、混凝土收缩和徐变、预应力施加引起的悬臂端的弹性变形、二期恒载、活载引起变形各项的代数和。
(4)完善施工观测：施工观测包括浇注前挂篮各控制点、轴线观测;浇注过程中的高程和轴线观测;浇注后高程观测(包括已施工截面高程);预应力张拉后高程和轴线观测(包括已完成施工截面观测)。
参考文献：
[1] 《公路桥涵施工技术规范》 实施手册(JTJ041-2000) 人民交通出版社
[2] 《桥梁工程》 人民交通出版社
[3] 《阳山文塔大桥新建工程施工图设计》 广东粤路勘察设计有限公司
[4] 杨文渊、徐 主编 《桥梁施工工程师手册》(第二版 ) 人民交通出版社
