公路施工：无预应力束体系钢混结合连续梁施工工法

无预应力束体系钢混结合连续梁施工工法无预应力束体系钢混结合连续梁施工工法 中铁隧道局集团有限公司 赵胜、张迅、贺雄飞、王志春、李玉军 1 1、前言、前言 钢混结合连续梁能够发挥混凝土受压、钢材受拉的优势，具有承载力高、刚度大、抗震 性能好、自重小、建筑高度低等特点，钢混结合连续梁在公路、城市道路中应用较多，在铁 路尤其是高速铁路中应用较少，古城特大桥（550m）钢混结合连续梁采用支点位移法对支 点混凝土桥面板施加预应力， 并采用高配筋的方案来处理支点负弯矩的无预应力束体系施工 工艺在我国高速铁路首次采用，属于国内首创项目。 2 2、工法特点、工法特点 2.1 550m 钢混结合连续梁在国内时速 350km 高铁首次使用，结构形式新颖、承载能 力强、抗震效果好； 2.2 结构自重轻，仅为普通连续梁自重的 52.9左右；钢梁制造实现工厂化，避免大量 占用耕地修建制梁场； 2.3 采用支点位移法对支点混凝土桥面板施加预应力，自成体内预应力，较常规钢绞线 张拉产生预应力损失小、应力产生过程受外界施工条件影响小。 3 3、适用范围、适用范围 3.1 适用于支点位移法产生预应力体系的钢梁、钢混结合梁等公路、铁路桥梁工程。 4 4、工艺原理、工艺原理 4.1 钢梁采用厂内分段分块加工并试拼无误后运到工地、现场在支架上拼装焊接成整 体； 4.2 边墩锁定，次中墩、中墩顶升 20cm，次中墩锁定，中墩继续顶升 50cm 时，使钢梁 自身产生内应力； 4.3 在钢梁不同程度顶升的状态下分段施工桥面板，其中跨中安装预制桥面板，采用环 氧树脂砂浆及现浇槽口与钢梁进行连接； 墩顶负弯矩区现浇钢筋混凝土桥面板， 通过钢梁上 焊接的剪力钉与钢梁连接； 4.4 通过桥面板施工与钢箱梁落梁交替施工，使钢梁内应力作用于钢筋混凝土桥面板， 桥面板内部产生预压应力， 一是可以提高墩顶附近负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性能， 二是 可以提高梁体的刚度，满足高铁对线路平顺性的严格要求。 5 5、工艺流程、工艺流程及操作要点及操作要点 5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程 总体施工工艺流程如下图 5.1-1 所示。 第 1 页 共 22 页 钢梁主体施工 拆除临时支架 中墩、次中墩顶升20cm边墩锁紧装置锁定 中墩继续顶升50cm 次中墩锁紧装置锁定、墩顶 压重完成 安装中跨、次中跨跨中三段预制桥面板 浇筑预留槽孔及湿接缝 浇筑中墩墩顶桥面板混凝土 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 浇筑次中墩支点底板、边墩隔舱压重混凝土 中墩墩顶落梁70cm 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 安装边跨预制桥面板 浇筑预留槽孔、湿接缝及边支点桥面板混凝 土 安装次中墩两侧预制桥面板 浇筑预留槽孔及湿接缝 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 浇筑次中墩墩顶桥面板 次中墩墩顶落梁20cm 浇筑中墩支点底板混凝土 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计 强度及弹模后 临时支架安装 浇筑其余隔板及底板压重混凝土 图图 5.15.1- -1 1 施工工艺流程图施工工艺流程图 第 2 页 共 22 页 5.25.2 操作要点操作要点 5.2.1 钢梁临时支架安装 临时支架由两组支撑系组成，每组支撑系由 4 根φ5298mm 的钢管组成；采用 DZ90 锤 将钢管柱锤击插入土体，插入深度满足设计验算。钢管柱横向间距为 4500mm，中间采用φ 2196mm 钢管连接成整体。纵向钢管柱间距为 2000mm，中间采用槽钢[16连接成整体。钢 管柱上方搭设双拼工字钢 I40a 作为横梁，横梁上设置 20a 调节工钢，并采用不同厚度的钢 垫板来控制好梁底标高。全桥共计 25 组临时支架。 图图 5.2.15.2.1- -1 1 临时支架示意图临时支架示意图 图图 5.2.15.2.1- -2 2 临时支架施工临时支架施工 临时支架施工完成后进行预压， 预压配重按最重梁段的 1.2 倍进行。 分三级 （60、 100、 120）加载，每隔 4h 进行测量，连续两次测量沉降量趋于稳定后方可进行下级加载。 临时支架施工全部完成后进行涂装防锈蚀处理。 图图 5.2.15.2.1- -3 3 临时支架防锈蚀涂装临时支架防锈蚀涂装 第 3 页 共 22 页 5.2.2 钢梁主体施工 钢梁总长为 253.5m，顶面宽 7.4m，高为 3.585m。为满足钢梁运输、吊装的需要，将钢 梁纵向分解为 26 个节段，横向分解为左右两幅，总计为 52 个梁段。梁段进行现场吊装，全 焊接方式连接。 图图 5.2.25.2.2- -1 1 钢梁吊装架设示意图钢梁吊装架设示意图 图图 5.2.25.2.2- -2 2 钢梁吊装架设钢梁吊装架设 钢梁节段首先通过支架上的定位角钢进行粗定位， 然后通过全站仪放样进行精确定位调 整。 调整至设计位置后进行定位码板焊接， 纵横向主焊缝采用二氧化碳气体保护焊进行全熔 透焊接，焊接质量达到一级焊缝要求。为保证焊接质量，在二氧化碳气体保护焊施焊部位设 置挡风设施。 图图 5.2.25.2.2- -3 3 钢梁现场焊接钢梁现场焊接 第 4 页 共 22 页 底板、 中腹板对接焊及部分顶板 U 肋、 底腹板水平加劲肋顶需要在箱内焊接， 由于顶板、 边腹板、底板等已焊接完成，箱内形成一密闭空间，焊接作业难度大，风险高。为改善施工 作业环境、 降低施工风险， 经与京福公司、 设计院等相关单位开会协商， 决定进行设计优化， 在钢梁顶面开设通风作业孔。 图图 5.2.25.2.2- -4 4 钢梁工艺开孔钢梁工艺开孔 图图 5.2.25.2.2- -4 4 钢梁通风设备钢梁通风设备 5.2.3 顶梁施工 1.顶梁准备工作 （1）安装锁紧装置 锁紧装置采用φ50 精轧螺纹钢预埋在墩身内，长度为 1.5m，确保锚固安全；锁紧盒下 方穿入精轧螺纹钢处开椭圆孔，内垫板粘贴聚四氟乙烯板，允许钢梁顺线路方向伸缩，锁紧 盒上方开坡口，与钢梁底板熔透焊接。 图图 5.2.35.2.3- -1 1 锁紧装置锁紧装置 第 5 页 共 22 页 （2）拆除临时支架 顶梁作业前，先割掉临时支架上的调节工钢，使钢梁与临时支架完全分离、钢梁处于多 跨连续梁受力状态。 2.中墩、次中墩顶梁 20cm 顶梁前边墩锁紧装置锁定完成，中墩、次中墩 4 个墩同步顶升，每个墩上配置 4 个千斤 顶，4 个千斤顶由 1 台泵站控制，4 个泵站串联布置，由 1 台主泵站同步控制，确保同步顶 升。 图图 5.2.35.2.3- -2 2 千斤顶布置立面图千斤顶布置立面图 图图 5.2.35.2.3- -3 3 千斤顶布置平面图千斤顶布置平面图 图图 5.2.35.2.3- -4 4 千斤顶布置千斤顶布置 第 6 页 共 22 页 图图 5.2.35.2.3- -5 5 泵站布置泵站布置 整体的顶梁步骤为分四次顶升，每次顶升高度为 5cm； ①操作各墩顶液压油缸，使每个油缸都初步带压。 ②带压 5 分