淺述現(xiàn)澆箱梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束頂板張拉施工——以福州西園1號分離式特大橋和福州北互通主線1號橋為例

蘭曉紅

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淺述現(xiàn)澆箱梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束頂板張拉施工——以福州西園1號分離式特大橋和福州北互通主線1號橋為例

蘭曉紅

（福州黎明職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工程管理系，福建 福州 350004）

結(jié)合福州西園1號分離式特大橋和福州北互通主線1號橋的施工實例，用橋梁博士軟件驗算主梁內(nèi)力和強度，介紹多聯(lián)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋分段同時施工的方法，論證現(xiàn)澆箱梁橋張拉鋼束至頂板方案可行性，為同類橋梁施工提供借鑒。

現(xiàn)澆箱梁；分段施工；頂板張拉

1 引言

改革開放以來，福州市區(qū)交通建設(shè)取得了巨大成就，交通基礎(chǔ)設(shè)施迅速發(fā)展，穿越城區(qū)的高速公路橋梁和城市高架橋越來越常見，這些橋基于美觀要求和橋下凈空等問題的考慮多以現(xiàn)澆箱梁為主，其中不乏跨數(shù)和聯(lián)數(shù)較多的大橋、特大橋。這一類橋梁在施工時若按照常規(guī)的“逐聯(lián)搭支架立模，現(xiàn)澆砼，張拉鋼束，拆模落架”的施工順序勢必影響施工進度，且當(dāng)橋長越長或某一段落由于客觀原因無法正常展開施工時，導(dǎo)致工程滯后就越嚴重。為不影響工程建設(shè)工期，需要采取合理的施工工序，將全橋拆成若干個施工段落，多個工作面同時施工。但是當(dāng)相鄰的施工段落合攏時，如果按照常規(guī)做法在箱梁梁端腹板張拉鋼束，必然導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束張拉空間的沖突，故考慮把其中一跨箱梁梁端鋼束由腹板張拉改為頂板張拉。本文結(jié)合福州西園1號分離式特大橋和福州北互通主線1號橋的施工實例，介紹現(xiàn)澆箱梁的施工段落劃分及鋼束張拉至頂板方案。 

2 工程概況

2.1 西園1號分離式特大橋

本橋?qū)儆诟Ｖ輽C場二期項目A7合同段，位于西園村邊(市郊)，橋下有多條規(guī)劃城市道路。本橋上部結(jié)構(gòu)采用10聯(lián)3×30+（40+50+40）+4×30+4×（5×30）+4×30+（40+50+40）+3×30米連續(xù)現(xiàn)澆箱梁橋，全長1287.0米，其中主橋為40+50+40米變截面連續(xù)箱梁，引橋均為30米等截面連續(xù)箱梁[1]。本項目施工工期較緊，且其中存在兩聯(lián)變截面連續(xù)箱梁，若采用逐聯(lián)順序施工將導(dǎo)致施工進度嚴重滯后。

2.2 福州北互通主線1號橋

本橋?qū)儆诟Ｖ堇@城公路西北段項目RA5合同段，位于西垅村(市郊)，橋下有互通匝道。本橋上部結(jié)構(gòu)左幅橋采用3×（3×30）+6×26米預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁（等截面），右幅橋采用3×（3×30）+(4×32.5+26) 米預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，全長429.5米，且起點與古城1號特大橋相連，連接跨徑為(40+55+40) 米變截面連續(xù)箱梁[2]。本橋雖然聯(lián)數(shù)不多，但第一聯(lián)和第二聯(lián)橋墩施工受北郊高壓線征改影響，短時間內(nèi)高壓線路無法搬遷到位，若等到古城1號特大橋變截面箱梁上部預(yù)應(yīng)力施工后并且高壓線路搬遷完畢，再順序施工本橋4聯(lián)，同樣帶來施工進度的嚴重滯后。

3 多工作面及頂板張拉處理

針對上述問題在施工組織設(shè)計上結(jié)合各橋的實際情況提出多工作面施工及配套的頂板張拉鋼束的處理方案，相鄰的施工段落合攏時把其中一跨箱梁梁端鋼束由腹板張拉改為頂板張拉。

3.1 多工作面的劃分

西園1號分離式特大橋共10聯(lián)，其中第二聯(lián)和第九聯(lián)為(40+50+40)米的變截面連續(xù)箱梁，施工段落劃分時將第二、三聯(lián)間的6號墩，第五、六聯(lián)間的20號墩，第八、九聯(lián)間的34號墩處設(shè)置3個施工節(jié)點，并在6號墩處、34號墩處30米跨徑等截面箱梁設(shè)置鋼束于頂板張拉，橋臺背墻待第一、第十聯(lián)上部結(jié)構(gòu)施工完畢后再澆筑。這樣保證等截面箱梁的施工不影響變截面箱梁的施工，根據(jù)各聯(lián)橋梁施工的開始時間和進度進行科學(xué)合理的安排，共分為3個施工節(jié)點，4個施工面同時展開施工，可大大加快工程施工進度，以滿足工期要求。具體施工順序安排如表1所示。

福州北互通主線1號橋共4聯(lián)，在第二、三聯(lián)間設(shè)置施工節(jié)點，第一、第二聯(lián)從大樁號往小樁號施工，并在第一聯(lián)設(shè)置頂板張拉；第三、第四聯(lián)從小樁號往大樁號施工，待第四聯(lián)上部施工完畢后再進行橋臺背墻的澆筑（不需再設(shè)置頂板張拉），這樣無需等待第一聯(lián)和第二聯(lián)橋址附近高壓電線的拆遷就可以先展開后兩聯(lián)的施工，同時也不會影響與之相鄰的古城1號特大橋(40+55+40）米變截面箱梁的施工。

表1 橋梁施工順序安排表

3.2 鋼束的頂板張拉

施工時為保證預(yù)應(yīng)力損失不至過大，通常將聯(lián)長較長的箱梁分成若干個施工節(jié)段，舉福州北互通主線1號橋右幅第一聯(lián)3×30米現(xiàn)澆連續(xù)箱梁為例，通常做法是在第二跨距梁端6米處設(shè)置施工縫，分為第一施工節(jié)段(30+6) 米，第二施工節(jié)段(24+30) 米，如圖1所示?，F(xiàn)考慮采用鋼束頂板張拉的方案，將施工縫位置改為第三跨距梁端6米處，分為第一施工節(jié)段30+30+6米，第二施工節(jié)段24米，如圖2所示。

施工逢位置改變后，前兩垮預(yù)應(yīng)力鋼束張拉至梁端，第三跨（3號墩和4號墩之間），如圖3所示，將原來張拉至梁端腹板的鋼束F-1、F-2、F-3移至頂板張拉，并增設(shè)相應(yīng)的頂板鋼束齒板，避免相鄰兩跨張拉鋼束時工作空間的沖突；將原頂板鋼束T在施工縫處由原來的連接器改為張拉錨固端；原底板鋼束B在施工縫處由原來的連接器改為張拉錨固端；在頂板張拉跨的底板增加一排底板鋼束B’錨固在4號墩梁端，拉回至3號墩橫隔梁處進行張拉錨固。鋼束張拉順序按先底板B、B’,再頂板F-1、F-2、F-3的順序進行。鋼束布置如圖3所示。

圖1 施工分段立剖面圖（鋼束梁端張拉）

圖2 施工分段立剖面圖（鋼束頂板張拉）

圖3 第二施工段鋼束立面布置圖

3.3 主梁應(yīng)力、強度驗算

以福州北互通主線1號橋右幅第1聯(lián)12米寬3×30米現(xiàn)澆（單箱雙室）箱梁為例，頂板T束采用4根Φs15.2-12鋼絞線，底板B束采用4根Φs15.2-9鋼絞線，腹板（包括頂板張拉鋼束）F-1、F-2、F-3鋼束分別采用3根Φs15.2-19鋼絞線，底板拉回至3號墩橫隔板的B’束采用4根Φs15.2-19鋼絞線，采用橋梁博士3.10將箱梁劃分為90個離散單元，考慮① 80％的相對濕度 ② 公路-I級車道荷載 ③ 1500天收縮徐變 ④ 25°升溫溫差及20°降溫溫差 ⑤ 頂板升溫14°，底板降溫7°的非線性溫度作用 ⑥ 支座處5mm的不均勻沉降最不利組合等各種荷載和作用的影響，計算結(jié)果如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示。

圖4 正常使用長期效應(yīng)組合下最小正應(yīng)力圖(單位：MPa)

圖5 正常使用短期效應(yīng)組合下最小正應(yīng)力圖和正常使用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合下最大正應(yīng)力圖(單位：MPa)

圖6 正常使用短期效應(yīng)組合下主拉應(yīng)力圖(單位：MPa)

圖7 正常使用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合下主壓應(yīng)力圖(單位：MPa)

圖8 承載能力基本組合下強度圖(單位：KN.M)

① 從圖4、圖5和圖6可看出，全橋主梁單元除鋼束頂板張拉處梁端附近由于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的缺失出現(xiàn)較大的正拉應(yīng)力（-0.34MPa）和主拉應(yīng)力（-0.53MPa），其余單元截面均滿足現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼A類構(gòu)件要求[5]；

② 2號墩處箱梁采用頂板張拉時出現(xiàn)了一定程度的拉應(yīng)力，是由于改變了砼現(xiàn)澆節(jié)段的長度,導(dǎo)致鋼束張拉長度變長，預(yù)應(yīng)力損失增大引起的，但仍滿足規(guī)范要求。必要時可在距2號墩6米處再增加一個施工節(jié)段，即可減少預(yù)應(yīng)力損失。

③ 從圖7可看出，正常使用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合下主壓應(yīng)力圖全橋最大值為13.09 MPa，符合規(guī)范要求[3]；

④ 從圖8可看出,承載能力基本組合下全橋彎矩值在包絡(luò)圖范圍內(nèi)，符合規(guī)范要求[4]。

4 結(jié)語

通過福州西園1號分離式特大橋和福州北互通主線1號橋的施工實例，并經(jīng)過橋梁博士3.10的有限元計算檢驗可得出以下結(jié)論：

1、采用預(yù)應(yīng)力鋼束頂板張拉方案，只在距梁端很小的范圍內(nèi)出現(xiàn)局部拉應(yīng)力，可采用局部鋼筋加強或改用鋼纖維砼的措施處理，其他各種最不利組合情況下箱梁的受力均能滿足規(guī)范要求；

2、多工作面施工及預(yù)應(yīng)力鋼束的頂板張拉方案，經(jīng)過理論計算和施工檢驗，技術(shù)可行，對于聯(lián)數(shù)較多或有特殊施工順序要求的現(xiàn)澆箱梁施工，能加快施工進度、保證施工工期。

[1]福州長樂國際機場高速公路二期工程A6合同段兩階段施工圖設(shè)計[R].福州:福建省交通規(guī)劃設(shè)計院,2007.

[2]國道主干線福州繞城公路西北段RA5合同段兩階段施工圖設(shè)計[R].福州:福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，2007.

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[5]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

Introducing the Tensioning Steel Method of Cast-in-site Concrete Continuous Box Girder

LAN Xiao-hong

（Department of Engineering Management,Fuzhou LIMING Vocational & Technical College,Fuzhou 350004,China）

Combined with the project of Fuzhou Xiyuan Separated Bridge and the No.1 Bridge of north Fuzhou interchange main line, a method of section and simultaneously construction of multi-span,cast-in-site, prestresssed concrete continuous box girder bridge is introduced in this paper.The computational checking of the bridge structure shows that tensioning of closure prestressed steel strands to roof is practicable，reliable and can ensure construction quality.

cast-in-site box girder; section construction; tensioning steel strands to roof

2010－08－04

蘭曉紅（1981－），女，福建建陽人，助教，學(xué)士。

TU378.2

A

1673-1417（2010）03-0025-04