波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)分析

周奎 秦晶

摘 要：結(jié)合實(shí)際，對(duì)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)進(jìn)行分析。先是論述了波形鋼腹板組合梁橋常用施工方法，其次從支架澆筑施工、懸臂澆筑施工、預(yù)制裝配施工以及頂推施工等方面，分析了波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)操作要點(diǎn)。希望可以給此類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：波形鋼腹板;預(yù)應(yīng)力;混凝土;橋梁技術(shù);分析

中圖分類號(hào)：U448.213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

為了能夠使得橋梁實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化的標(biāo)準(zhǔn)，法國(guó)首先研發(fā)出波形鋼板為主要結(jié)構(gòu)的箱梁腹板形式，并且已經(jīng)在1986年建設(shè)成為世界上首座波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合橋梁。該結(jié)構(gòu)形式的橋梁和傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力橋梁的形式對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，其主要是優(yōu)勢(shì)就是自重輕、效率高、抗震性好、施工速度快等，目前已經(jīng)是我國(guó)的橋梁領(lǐng)域中應(yīng)用最為普遍的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式。伴隨著波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的逐步深入應(yīng)用，技術(shù)成熟度逐步提高，極大的促進(jìn)了我國(guó)橋梁領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

1 波形鋼腹板組合梁橋常用施工方法

和傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行對(duì)比分析，波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的施工主要工序如下：支架現(xiàn)澆、懸臂澆筑、預(yù)裝配、頂推等等，隨著該施工技術(shù)的全面發(fā)展和進(jìn)步，該領(lǐng)域中研發(fā)出了一種先進(jìn)的施工工藝，即剛腹板自重異步施工工藝，已經(jīng)研發(fā)就產(chǎn)生非常明顯的效果，極大的促進(jìn)了橋梁工程事業(yè)的發(fā)展。在最初階段，我國(guó)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁主要的施工方式就是現(xiàn)澆施工。伴隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，該技術(shù)有了很大的提升，施工方式也更加的多樣化，主要是的形式就是懸臂澆筑施工方式，比如珠海前山河特大橋等等。

2 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

2.1 支架澆筑施工

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁橋選擇使用支架現(xiàn)澆施工方式，和傳統(tǒng)的施工方式并無(wú)明顯的差距，在施工中主要應(yīng)用的是型鋼、鋼管、貝雷桁片等施工材料，在澆筑開(kāi)始前，要應(yīng)用支架完成預(yù)壓施工，此時(shí)可以通過(guò)沙袋加重或者水箱加重的方式來(lái)進(jìn)行。預(yù)壓加載應(yīng)該按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，分別按照總加載量的60%、100%及110% 3次進(jìn)行，每次加載結(jié)束的1 h后要進(jìn)行支架變形量的檢測(cè)。波形鋼腹板的安裝施工應(yīng)該在底板鋼筋綁扎之后且頂板鋼筋綁扎之前進(jìn)行，因?yàn)樵摬糠謱儆诜侄伟惭b施工方式，單次分段長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝能力和波形鋼腹板階段剛度性能來(lái)確定，要從一側(cè)逐步安裝到另外一側(cè)，安裝的同時(shí)要進(jìn)行糾偏處理，防止出現(xiàn)累積偏差的問(wèn)題。和傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，該方式簡(jiǎn)化了腹板模板的安裝施工工藝，施工速度和效率有所提升[1]。

2.2 懸臂澆筑施工

和傳統(tǒng)施工技術(shù)對(duì)比分析，大跨徑波形鋼腹板橋梁的懸臂澆筑通常是按照掛籃施工方式來(lái)進(jìn)行，其主要的區(qū)別就是在施工中要充分的分析波形鋼腹板吊裝空間的要求，所以要選擇使用高三角形或者菱形的掛籃結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)施工方式是將腹板、頂板、底板實(shí)現(xiàn)同時(shí)澆筑施工，而該方式則是將腹板在加工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)制加工，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝施工。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，波形鋼腹板預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)的懸臂澆筑施工過(guò)程，可以簡(jiǎn)化側(cè)模、腹板鋼筋綁扎和預(yù)應(yīng)力孔道設(shè)置等環(huán)節(jié)，而增加了腹板定位與安裝環(huán)節(jié)，最后一節(jié)的波形鋼腹板部分的安裝應(yīng)該在已經(jīng)澆筑完成的階段養(yǎng)護(hù)過(guò)程中來(lái)進(jìn)行安裝。波形預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁自重較小，和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式對(duì)比分析下降30%左右，且施工節(jié)段要比混凝土箱梁長(zhǎng)1.5 m～2.0 m，減少了施工節(jié)段的數(shù)量，縮短工期。此外，懸臂澆筑方式施工方便快捷，施工比較容易進(jìn)行，不會(huì)影響整體施工質(zhì)量。

2.3 預(yù)制裝配施工

中小型波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁也可以使用預(yù)制裝配施工方式，其和傳統(tǒng)的橋梁施工方法并無(wú)明顯差異。預(yù)制場(chǎng)地和傳統(tǒng)橋梁是相同的，預(yù)制模板主要應(yīng)用的是鋼模板制作而成，混凝土可以選擇使用二次澆筑方式，第一次進(jìn)行主梁底板的澆筑施工，第二步則進(jìn)行頂板澆筑施工。梁體吊裝開(kāi)始前，要合理進(jìn)行施工工藝的設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)該進(jìn)行施工條件的計(jì)算分析，保證整個(gè)吊裝階段達(dá)到安全性的要求。吊點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)該在支承線的橫隔板位置上，梁體結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置至少4個(gè)吊點(diǎn)，且混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在90%以上時(shí)才能起吊。梁體結(jié)構(gòu)吊裝到規(guī)定位置上，應(yīng)該設(shè)置保險(xiǎn)垛或支承結(jié)構(gòu)，保證梁體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性合格，同時(shí)需要應(yīng)用鋼板和先安裝的梁體預(yù)埋橫向結(jié)構(gòu)鋼開(kāi)展焊接施工，避免發(fā)生傾倒的問(wèn)題，在全孔主梁安裝之后，按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行主梁整體化處理。梁、板安裝到規(guī)定位置上，要按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行澆筑施工[2]。

2.4 頂推施工

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁因?yàn)橹亓勘容^輕，其與傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)形式對(duì)比分析，頂推施工難度有所下降，同時(shí)也可以將波形剛腹板作為主要的頂推導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)形式。為了能夠使得導(dǎo)梁可以順利的迎墩，在導(dǎo)梁的前方位置上應(yīng)該設(shè)置鋼制牛腿結(jié)構(gòu)，在頂推到規(guī)定位置上之后就能夠完全拆除，然后開(kāi)始進(jìn)行導(dǎo)梁的澆筑施工，確保主梁頂推施工可以順利的進(jìn)行。頂推施工階段，預(yù)制梁的制作長(zhǎng)度應(yīng)該設(shè)置在橋臺(tái)后補(bǔ)的橋軸線引道或橋梁上部。多聯(lián)進(jìn)行頂推施工時(shí)，為了能夠使得施工可以順利的完成，需要在橋梁的起始位置上分別設(shè)置一個(gè)預(yù)制場(chǎng)地，使得兩側(cè)可以同時(shí)進(jìn)行。頂推施工階段，每臺(tái)千斤頂都需要安裝移動(dòng)傳感器裝置，能夠直接檢測(cè)出千斤頂?shù)幕钊M(jìn)程，確保千斤頂可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)頂進(jìn)施工。頂推施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱梁軸線偏位、主梁標(biāo)高與導(dǎo)梁撓度等方面的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)的情況，要做好調(diào)整。頂推實(shí)施全部完成之后，要將頂推千斤頂和反力架全部拆除，然后要安裝頂升千斤頂，在支座全部轉(zhuǎn)換之后，才能進(jìn)行落梁。

2.5 無(wú)（少）支架現(xiàn)澆施工

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁無(wú)（少）支架現(xiàn)澆施工主要是把該橋梁結(jié)構(gòu)中的波形鋼腹板作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)形式主要是應(yīng)用到要求相對(duì)較高的中小型市政橋梁或者跨線橋梁上。該施工工藝在具體實(shí)施環(huán)節(jié)，不會(huì)給交通產(chǎn)生任何的影響，還能夠降低施工成本。在施工階段，首先應(yīng)該在工廠內(nèi)制作波形鋼腹板，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝焊接施工，然后選擇夜晚等交通量較小時(shí)吊裝波形鋼腹板結(jié)構(gòu)，最后是進(jìn)行掛模板和澆筑施工。此外，在該工藝正式實(shí)施前，應(yīng)該先計(jì)算確定波形鋼腹板的承載力是否可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全性[3]。

2.6 異步懸臂澆筑施工

波形鋼腹板異步懸臂澆筑施工主要是將波形鋼腹板作為整個(gè)橋梁的承載結(jié)構(gòu)部分，把掛籃主要承載和行走結(jié)構(gòu)直接固定到其結(jié)構(gòu)的翼緣板上，然后開(kāi)始進(jìn)行同一節(jié)的混凝土頂板、底板、腹板等部分的施工，即n-1節(jié)段頂板、n節(jié)段底板及n+1節(jié)段腹板同時(shí)施工。和傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工方式對(duì)比分析，其操作平面空間相對(duì)較大，且能夠縮短施工工期，能夠避免上下重疊而導(dǎo)致的安全事故問(wèn)題。該施工方式將掛籃結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)澆簡(jiǎn)支體系，和傳統(tǒng)菱形掛籃施工方式對(duì)比分析，鋼材使用量大大減少，工程的安全性有所提升。因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)受力特性較為特殊，所以在施工開(kāi)始前，要全面的做好各個(gè)結(jié)構(gòu)的受力條件分析，如有必要，應(yīng)該進(jìn)行上下結(jié)構(gòu)部分的加固施工，同時(shí)還應(yīng)該在波形鋼腹板之間設(shè)置臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，以保證其縱橫向的剛度滿足工程要求。

3 工程實(shí)例

綜合分析國(guó)內(nèi)外的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工方法，進(jìn)行多方面的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以確定，傳統(tǒng)混凝土橋梁施工技術(shù)可以滿足該橋梁的要求。在運(yùn)輸、吊裝相應(yīng)設(shè)備的情況下，進(jìn)行預(yù)制裝配施工;在基礎(chǔ)和地形條件比較好的情況下，能夠選擇使用支架現(xiàn)澆施工方式;對(duì)于交通通行要求比較高的地區(qū)來(lái)說(shuō)，可以選擇使用無(wú)（少）支架現(xiàn)澆或頂推施工;對(duì)于橋梁跨徑尺寸較大、墩身尺寸比較高的工程項(xiàng)目，可以選擇使用懸臂澆筑方式。按照施工工藝要求，波形鋼腹板的橋梁結(jié)構(gòu)形式有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，整體的結(jié)構(gòu)性能比較強(qiáng)。下面將具體分析一些成功案例，以做好經(jīng)驗(yàn)的借鑒和分析[4-5]。

3.1 新密溱水路大橋（支架澆筑施工）

該橋梁設(shè)計(jì)為獨(dú)塔雙索面無(wú)背索斜拉橋，跨徑尺寸為（30+70+30）m，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為分離式單箱雙室波形鋼腹板橋梁結(jié)構(gòu)形式，橋面寬度尺寸為50 m。因?yàn)闃蛎娴膶挾瘸叽绫容^大，所以其橋面到地面標(biāo)高高度差相對(duì)比較小，綜合分析實(shí)際情況，確定該橋梁選擇使用滿堂支架分段的澆筑主梁、后索塔施工方式，按照工程的施工工藝確定施工工序，并且嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行施工。與其他主梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為130 m

的預(yù)應(yīng)力混凝土梁體結(jié)構(gòu)施工對(duì)比分析，該橋梁施工方式可以節(jié)約施工工期約20d左右，能夠節(jié)約模板30%左右，成本大幅降低。

3.2 珠海前山河特大橋（懸臂澆筑施工）

該橋梁是目前我國(guó)建設(shè)完成的跨徑最大的波形鋼腹板組合連續(xù)橋梁工程，其跨徑尺寸為（90+160+90）m，主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為單箱室截面，中墩支點(diǎn)梁高9.5 m，頂板寬15.75 m，翼緣為3.375 m。因?yàn)檎麄€(gè)橋梁的跨度尺寸比較大，所以選擇使用菱形掛籃懸臂澆筑施工。0#節(jié)段選擇使用支架方式，之后在0#節(jié)段兩端應(yīng)用的是掛籃和模板組裝方式。掛籃施工之后，進(jìn)行模板高程數(shù)據(jù)的調(diào)整，然后是1#節(jié)段鋼筋綁扎施工，緊接著進(jìn)行進(jìn)行1#節(jié)段的底板及頂板澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的施工，經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格之后才能開(kāi)始進(jìn)行下一結(jié)構(gòu)部分的施工，保證各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的質(zhì)量全部合格，不能存在任何的質(zhì)量缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)分析當(dāng)前的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工工藝，和傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出該方式的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還分析成熟的橋梁施工案例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而可以全面的提升橋梁的施工整體技術(shù)水平，以滿足當(dāng)前的橋梁施工需要，積極促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的全面發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏紅萍，陳建杰，孔祥榮，等.高架匝道波形鋼腹板PC組合箱梁施工技術(shù)[J].建筑施工，2011，33（02）：136-138.

[2]姬同庚.大跨徑波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)[J].世界橋梁，2014，42（05）：12-17.

[3]竇世昌.大跨度波形鋼腹板組合箱梁橋設(shè)計(jì)及施工中重點(diǎn)問(wèn)題的探討[J].黑龍江交通科技，2013，36（08）：117-118.

[4]宣恒，張東.關(guān)于斜腹板、圓倒角現(xiàn)澆箱梁模板施工工藝的討論和研究[J].科技展望，2014，12（15）：27-28.

[5]劉朵，楊丙文，張建東，等.波形鋼腹板組合橋梁內(nèi)襯混凝土抗剪性能研究[J].世界橋梁，2013，41（06）：72-75.