淺談體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架在現(xiàn)澆梁施工中的應(yīng)用

吳彬彬

摘要：通過(guò)比選確定捷爾得薩依大橋現(xiàn)澆箱梁采用體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架法施工，并詳細(xì)敘述了施工工藝。

關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力 拆裝梁膺架 現(xiàn)澆箱梁 施工 應(yīng)用

1 概述

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁因具有梁體結(jié)構(gòu)高度低、跨度適應(yīng)性好、適用小曲線半徑、外形美觀等特點(diǎn)，近年來(lái)被各等級(jí)公路、城市道路橋梁設(shè)計(jì)施工所廣泛采用。本文以捷爾得薩依大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工為背景展開(kāi)論述，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)條件，從現(xiàn)澆支架的選取、拆裝梁支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支架搭設(shè)、支架使用、支架拆除等方面簡(jiǎn)述了體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架法施工現(xiàn)澆箱梁的施工工藝。

2 工程概況

G045線賽里木湖至果子溝高速公路位于國(guó)道主干線連云港-霍爾果斯公路新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州境內(nèi)。起點(diǎn)位于賽里木湖三臺(tái)岔口穿越西天山到達(dá)果子溝口。捷爾得薩依大橋位于果子溝頂部連接賽里木湖隧道與捷爾得薩依隧道跨越捷爾得薩依溝谷。橋梁結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋，其中ZK575+584.5大橋14跨（2×4×40m+3×40m+3×37m），長(zhǎng)度551m，半徑480米曲線橋，YK575+585大橋12跨（3×4×40m），長(zhǎng)度480m，半徑485m曲線橋，本橋最大墩高52.9m。梁高2.2m、頂寬11.75m、底寬5.5m，橋面最大橫坡為5%，最大縱坡為2.95%。曲線半徑小、橋梁高度大、橋梁跨徑大、橋跨地形復(fù)雜、氣候惡劣等增加了現(xiàn)澆箱梁施工難度。

橋梁結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

3 施工方案選定

設(shè)計(jì)文件中要求采用移動(dòng)模架法施工現(xiàn)澆箱梁，但目前國(guó)內(nèi)移動(dòng)模架一般應(yīng)用于直線或大半徑橋梁現(xiàn)澆（目前采用移動(dòng)模架法施工的現(xiàn)澆箱梁最小半徑記錄為600米）。由于本橋曲線半徑?。?80m）同時(shí)受拼裝場(chǎng)地限制，移動(dòng)模架在本橋無(wú)法使用。經(jīng)多種方案比選，采用體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架法施工現(xiàn)澆箱梁。（見(jiàn)表1）

4 拆裝梁簡(jiǎn)介

鐵路搶修拆裝式桁梁（簡(jiǎn)稱拆裝梁）鐵路上用于橋梁戰(zhàn)備時(shí)橋修或防洪搶修的一種臨時(shí)性可拆可裝的上承式桁梁，通用圖集《專橋0153》1992年由鐵專院設(shè)計(jì)。基本桁式為帶立桿的華倫桁式，桁高2.5m，節(jié)間2m，主桁中心距2m，跨度可按2m一進(jìn)及按0.72m變換畸零跨度，主要桿件由槽鋼、板材、角鋼組成，弦桿由兩個(gè)槽形零件組成工字形截面，主桁間設(shè)有上下平聯(lián)及橫向聯(lián)結(jié)系。拆裝梁具有現(xiàn)場(chǎng)組拼方便、跨度適應(yīng)性大、強(qiáng)度大等特點(diǎn)。

本方案采用的拆裝梁主要桿件均為A3鋼，桿件連接方式為螺栓和栓釘兩種方法。工地連接用的精制螺栓和栓釘采用5號(hào)鋼。組拼使用的零件共有42種，其中主要桿件有13種。為了降低梁的高度、增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，采用上承魚(yú)腹式拼裝。魚(yú)腹式拆裝梁如圖2：

5 體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)述

采用翼板式托架將兩組拆裝梁支撐于墩側(cè)的臨時(shí)支撐位置，在梁體上部鋪設(shè)橫向分配梁，然后拼裝模板和支架現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。支架結(jié)構(gòu)包括支撐體系和支架體系。

總體支架布置圖如下圖3、圖4：

5.2 支撐體系結(jié)構(gòu)

支撐體系由牛腿下方穿梁、翼板式牛腿、托架上橫梁組成。如圖5。

一套翼板式托架由兩個(gè)下橫擔(dān)、四個(gè)位于墩兩側(cè)的牛腿、八根牛腿拉桿和一組拆裝式橫梁組成。為了在橋墩上能安裝和拆卸，橋墩應(yīng)預(yù)留10個(gè)孔洞。下面2孔放置下橫擔(dān)使用，下橫擔(dān)如圖采用加強(qiáng)型40C槽鋼構(gòu)成箱型結(jié)構(gòu)，孔洞上方在下橫擔(dān)安裝就位后用高標(biāo)號(hào)砂漿塞緊，以滿足下橫擔(dān)的承載需要；上8孔供穿入上拉桿使用，上拉桿采用φ32精軋螺紋鋼。牛腿由側(cè)翼和芯板組成，芯板采用一塊3cm厚鋼板。橋墩同側(cè)的2片翼板牛腿間還需用剪刀撐、水平撐加以固定。

為了使膺架桁梁的布置與箱梁寬度匹配和落架方便，托架上布置橫梁和砂箱。雙橫向桁架由拆裝梁拼成單桁，通過(guò)套管螺栓連接雙橫向桁架，以增大寬度，砂箱在使用前需進(jìn)行預(yù)壓。

5.3 支架體系結(jié)構(gòu)

支架體系由魚(yú)腹式拆裝梁、體外預(yù)應(yīng)力體系、橫向分配梁、砂箱組成。

兩片拆裝梁支架通過(guò)八個(gè)砂箱支座安放于支撐體系的橫梁上，砂箱起到調(diào)節(jié)拆裝梁高度及落梁的作用。

拆裝梁上方60cm間距布置12m長(zhǎng)的I16工字鋼分配梁，直接在工字鋼分配梁上布置箱梁澆注模板支架。

拆裝梁膺架由兩片桁架加橫聯(lián)組成，兩道膺架分別布設(shè)在墩側(cè)現(xiàn)澆箱梁腹板對(duì)應(yīng)下方位置上，上弦桿間加橫楞。由于單孔箱梁的混凝土數(shù)量大，拆裝梁自身的剛度不足，需要進(jìn)行加勁處理。通過(guò)方案比選采用如下圖施加體外預(yù)應(yīng)力的辦法增加拆裝梁的剛度。

加勁后組合式拆裝梁桁架如圖6：

采用圖示7、8、9#為預(yù)應(yīng)力索，通過(guò)C、D點(diǎn)下方的支桿對(duì)拆裝梁體施加向上的預(yù)應(yīng)力。

在實(shí)際施工中采用4根φ32精扎螺紋鋼作為一束預(yù)應(yīng)力索對(duì)拆裝梁施加預(yù)應(yīng)力，施工中僅需要采用穿心千斤頂對(duì)圖2中7、9兩索對(duì)稱張拉（單根精扎螺紋鋼單根施加138.25KN），張拉采用一次張拉到設(shè)計(jì)值后持荷2min完成，即可達(dá)到預(yù)應(yīng)力施加效果，無(wú)需張拉8#索。

6 施工工藝

采用體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架法施工現(xiàn)澆箱梁主要工藝流程為準(zhǔn)備工作→拆裝梁拼裝→拆裝梁支架提升就位→箱梁現(xiàn)澆施工→支架拆除（落梁）→循環(huán)至下一孔跨。

6.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段首先應(yīng)在下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中預(yù)留、預(yù)埋相關(guān)膺架結(jié)構(gòu)安裝的必要孔洞及構(gòu)件。同時(shí)需要完成墩頂?shù)跹b設(shè)備的安裝調(diào)試；完成拆裝梁支架拼裝相關(guān)準(zhǔn)備工作。

6.2 拆裝梁組拼

在橋位下方利用起重設(shè)備吊裝桿件拼裝拆裝梁，拼裝完成后利用滑道通過(guò)平縱移將拆裝梁移至橋下起吊位置。

6.3 拆裝梁膺架安裝

6.3.1 利用安裝于墩頂?shù)牡跹b設(shè)備完成支撐體系的安裝。endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預(yù)壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進(jìn)入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側(cè)腹板正下方進(jìn)行控制，對(duì)于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預(yù)應(yīng)力體系安裝

采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引提升安裝預(yù)應(yīng)力支架及預(yù)應(yīng)力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對(duì)圖5-4中7、9兩索對(duì)稱張拉完成。

現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后照片如圖8。

④支架預(yù)壓

支架在使用前需對(duì)支架按照荷載組合重量級(jí)分布進(jìn)行預(yù)壓，以達(dá)到消除非彈性變形和控制彈性變形預(yù)留量的目的，實(shí)際施工中預(yù)壓可采用堆碼砂袋方法進(jìn)行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進(jìn)入箱梁施工階段，施工時(shí)注意調(diào)整底模高程，按照預(yù)壓數(shù)據(jù)設(shè)置箱梁預(yù)拱度?？紤]施工方便箱梁側(cè)模需采用可縱向橋跨滑動(dòng)的組合鋼模板。模板安裝完成后進(jìn)入常規(guī)箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進(jìn)行支架拆除作業(yè)（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過(guò)上扁擔(dān)梁及箱梁通過(guò)下扁擔(dān)梁連接在拆裝梁上，通過(guò)上扁擔(dān)千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環(huán)膺架現(xiàn)澆施工流程結(jié)束。

7 結(jié)束語(yǔ)

捷爾得薩依大橋項(xiàng)目成功地采用無(wú)支墩、體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架施工現(xiàn)澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，解決了小半徑的連續(xù)箱梁施工中無(wú)法使用移動(dòng)模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過(guò)施加體外預(yù)應(yīng)力增強(qiáng)支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許威.連續(xù)剛構(gòu)橋體外預(yù)應(yīng)力加固關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2013.

[2]張?jiān)讫?體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)行為的試驗(yàn)研究[D].吉林大學(xué)，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁撓度試驗(yàn)研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預(yù)壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進(jìn)入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側(cè)腹板正下方進(jìn)行控制，對(duì)于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預(yù)應(yīng)力體系安裝

采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引提升安裝預(yù)應(yīng)力支架及預(yù)應(yīng)力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對(duì)圖5-4中7、9兩索對(duì)稱張拉完成。

現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后照片如圖8。

④支架預(yù)壓

支架在使用前需對(duì)支架按照荷載組合重量級(jí)分布進(jìn)行預(yù)壓，以達(dá)到消除非彈性變形和控制彈性變形預(yù)留量的目的，實(shí)際施工中預(yù)壓可采用堆碼砂袋方法進(jìn)行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進(jìn)入箱梁施工階段，施工時(shí)注意調(diào)整底模高程，按照預(yù)壓數(shù)據(jù)設(shè)置箱梁預(yù)拱度?？紤]施工方便箱梁側(cè)模需采用可縱向橋跨滑動(dòng)的組合鋼模板。模板安裝完成后進(jìn)入常規(guī)箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進(jìn)行支架拆除作業(yè)（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過(guò)上扁擔(dān)梁及箱梁通過(guò)下扁擔(dān)梁連接在拆裝梁上，通過(guò)上扁擔(dān)千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環(huán)膺架現(xiàn)澆施工流程結(jié)束。

7 結(jié)束語(yǔ)

捷爾得薩依大橋項(xiàng)目成功地采用無(wú)支墩、體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架施工現(xiàn)澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，解決了小半徑的連續(xù)箱梁施工中無(wú)法使用移動(dòng)模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過(guò)施加體外預(yù)應(yīng)力增強(qiáng)支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許威.連續(xù)剛構(gòu)橋體外預(yù)應(yīng)力加固關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2013.

[2]張?jiān)讫?體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)行為的試驗(yàn)研究[D].吉林大學(xué)，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁撓度試驗(yàn)研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint

6.3.2 拆裝梁支架安裝及預(yù)壓

①第一片拆裝梁提升

拆裝梁在地面進(jìn)入吊裝位置后在拆裝梁上安裝吊鉤，吊裝示意圖7：

②第二片拆裝梁提升

第一片拆裝梁提升就位后，下落吊鉤，采用相同工序提升第二片拆裝梁后橫移就位。兩片拆裝梁間距按照安裝于兩側(cè)腹板正下方進(jìn)行控制，對(duì)于曲線箱梁按照平分腹板曲線中矢法控制。

③預(yù)應(yīng)力體系安裝

采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引提升安裝預(yù)應(yīng)力支架及預(yù)應(yīng)力索，施工中僅需要采用穿心千斤頂對(duì)圖5-4中7、9兩索對(duì)稱張拉完成。

現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后照片如圖8。

④支架預(yù)壓

支架在使用前需對(duì)支架按照荷載組合重量級(jí)分布進(jìn)行預(yù)壓，以達(dá)到消除非彈性變形和控制彈性變形預(yù)留量的目的，實(shí)際施工中預(yù)壓可采用堆碼砂袋方法進(jìn)行。

6.4 箱梁施工

在拆裝梁頂面分布的工字鋼分配梁安裝完成后即可進(jìn)入箱梁施工階段，施工時(shí)注意調(diào)整底模高程，按照預(yù)壓數(shù)據(jù)設(shè)置箱梁預(yù)拱度?？紤]施工方便箱梁側(cè)模需采用可縱向橋跨滑動(dòng)的組合鋼模板。模板安裝完成后進(jìn)入常規(guī)箱梁施工程序，不再贅述。

6.5 高空拆裝梁支架的整體拆除（落架）

箱梁張拉壓漿完成后既可進(jìn)行支架拆除作業(yè)（落梁）。落梁采用精軋螺紋鋼在梁頂穿過(guò)上扁擔(dān)梁及箱梁通過(guò)下扁擔(dān)梁連接在拆裝梁上，通過(guò)上扁擔(dān)千斤頂回油下放精軋螺紋鋼落梁至地面。落架示意圖如圖9：

至此單循環(huán)膺架現(xiàn)澆施工流程結(jié)束。

7 結(jié)束語(yǔ)

捷爾得薩依大橋項(xiàng)目成功地采用無(wú)支墩、體外預(yù)應(yīng)力拆裝梁膺架施工現(xiàn)澆箱梁，充分利用了拆裝梁在同類支架中剛度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，解決了小半徑的連續(xù)箱梁施工中無(wú)法使用移動(dòng)模架的難題。其中“拆裝式桁梁在工程中的使用”、“通過(guò)施加體外預(yù)應(yīng)力增強(qiáng)支架剛度并改善支架受力狀況的方法”、“高空支架整體下落拆除”等施工方法及思路為今后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張?jiān)讫?體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)行為的試驗(yàn)研究[D].吉林大學(xué)，2005.

[3]陳春平，李英田.體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁撓度試驗(yàn)研究[J].城市道橋與防洪，2013（09）.endprint