低矮混凝土薄梁斜拉桥边跨后浇段施工技术卡控要点

【摘要】低矮混凝土薄梁斜拉桥在边跨后浇段未浇筑前，梁端处于单端悬臂状态。斜拉桥在单端悬臂状态下，由于梁体单薄、柔性大，梁体内力及线形受索力及温度影响引起悬臂梁端产生竖向位移。斜拉在桥在浇筑边跨后浇段时，一端为支架现浇梁状态，另外一端为悬臂状态。在混凝土浇筑完成未达到设计强度前，悬臂端在索力、温度及其他因素的影响下易产生竖向位移，影响梁体结合质量，因此在施工中需采取有效措施限制悬臂端的竖向位移，以确保边跨后浇段混凝土的施工质量。

斜拉索受温度的变化存在热胀冷缩，斜拉橋悬臂梁端标高随拉索的伸缩，存在较大的竖向位移。在边跨后浇段施工时需采取有效措施对悬臂梁端进行竖向位移限制，另外对斜拉索进行临时束缚，控制混凝土的浇筑时间及预张拉预应力束，使边跨后浇段混凝土在未达到设计强度时，不产生剪切破坏，确保施工质量。

本文以唐山二环路上跨津山铁路转体双塔斜拉桥为背景，为确保边跨后浇段与悬臂梁端的结合质量，从对悬臂端梁端进行支架反顶及梁顶水袋压重限制竖向位移、对梁端处对应的斜拉索进行临时束缚减小梁体在风荷载作用下随索振动引起的梁体共振、在全天气温最低的时段进行梁体浇筑，并在混凝土降温收缩前预张拉部分预应力束等方面讲述了低矮混凝土薄梁斜拉桥转体后边跨后浇段施工时采取的竖向位移限制措施及施工方法。

【关键词】低矮混凝土薄梁;边跨后浇段;单端悬臂;竖向位移;剪切破坏

1、工程项目简介

唐山二环路上跨津山铁路等既有铁路立交桥位于唐山市丰润区任各庄村与开平区周赵庄村接合处，桥梁位于半径R=6000m的曲线及直线上，处于竖曲线半径R=1800m的凸曲线上，两侧纵坡分别为+3.814%和-3.668%。桥梁公路里程始于XB11+956.0，终于XB12+883.5，全长927.5m。引桥为先简支后连续结构体系。主桥由（34+81）m+115m（转体斜拉桥）和68m+68m（转体T构）组成。转体斜拉桥桥型为独塔四索面斜拉桥，转体最大悬臂2×106.5m，桥梁转体吨位33000t转体角度42°3′18″，两侧设有8.05m的支架现浇段。斜拉桥转体上跨津山铁路K276+679.29处，交角137°57′，桥下铁路净高8.11m。转体T构桥为预应力混凝土刚构桥，转体部分跨径组合为64m+64m，转体重量为18000t，转体角度为56°06′，两侧设有4m的支架现浇段。T构转体上跨贾庵子牵出线15道K0+574处和唐遵铁路K5+227处，交角分别为56°7′、56°6′。

其中斜拉桥为双塔四索面低梁体预应力混凝土桥，其跨径组成为（34+81）m+115m，总长230m。主塔为双人字形塔，总高80.5m，桥面以下高19.9m，桥面以上高60.6m。主梁为等高度预应力钢筋混凝土整体箱梁，梁高1.5m，标准段箱梁顶宽19m，主塔处宽16.5m。斜拉索为空间扇形四索面布置，每索面16对索，共128根。转体悬臂2×106.5m，转体角度42.055°，转体吨位33000吨，经技术查新，为世界第二重的转体双塔斜拉桥。斜拉桥转体完成后两侧各设有8.05m的边跨后浇段，其中副跨一侧在梁底设有一辅助墩。

图1    斜拉桥纵断面图

图2    斜拉桥平面图

2、施工工艺流程

低矮混凝土薄梁斜拉桥的边跨后浇段具体施工工艺流程主要有：主墩斜拉桥转体施工→副跨处辅助墩梁底拉压支座安装→悬臂端梁底支架反顶施工→边跨后浇段钢筋、预应力管道体系、模板等安装→悬臂端梁底支架低温反顶敲紧→悬臂端梁顶水袋压重→边跨后浇段混凝土浇筑→按照设计要求预张拉部分预应力束→后浇段混凝土达到设计强度后进行张拉及压浆→撤除竖向锁定措施。

3、温度变化与悬臂端梁端标高关系

在斜拉桥的斜拉索张拉完成后，通过精密水准仪对其两端的悬臂端梁端标高进行监测，梁端标高连续观测时间为48小时，观测频率为每4小时观测一次。监测观测结束后，根据观测数据绘制出梁端竖向位移与温度变化关系曲线图（如下图3所示）。经连续观测得出以下结果：在最高温与最低温度，温差相差15℃的情况下，斜拉桥两悬臂端梁端的竖向位移达到45mm-47mm之多。由此数据得出，如斜拉桥边跨后浇段施工时不采取任何限制梁端竖向位移的措施，在边跨后浇段混凝土浇筑完成后，与悬臂端新旧混凝土结合面处在温度作用影响下会有剪切破坏的情况发生，将严重影响斜拉桥边跨后浇段混凝土工程的施工质量。因此，在低矮混凝土薄梁斜拉桥边跨后浇段浇筑前必须采取有效措施，对悬臂端竖向位移进行限制，才能有效确保边跨后浇段混凝土的结合质量。

4、悬臂端竖向位移限制措施

4.1梁底拉压支座安装

斜拉桥小里程端副跨梁底处设有辅助墩（注：左右幅个设置一个辅助墩，共计两个辅助墩），辅助墩墩顶处设有拉压支座，拉压支座采用抗震球型钢支座。两个辅助墩共设置4个拉压抗震球型钢支座，支座型号分别为LYQZ8000（2400）SX-400/300型2个和LYQZ8000（2400）DX-400/（300）型2个。为了减小斜拉桥副跨侧（注：小里程侧）的边跨后浇段施工时悬臂端的竖向位移，转体完成后及时进行斜拉桥的姿态调整，并进行辅助墩墩顶拉压支座安装。由于拉压支座位于梁底处受空间限制影响，安装难度相对较大，需提前将拉压支座放置于提前做好的墩两侧的支架平台上，再采取倒链配合人工的措施将拉压支座平移至梁底设计位置处，及时将拉压支座安装在梁底预埋的钢板上，调整好地脚螺栓后灌浆锚固。辅助墩梁底拉压支座安装如图4所示。

图4     辅助墩梁底拉压支座安装

4.2悬臂端梁底支架体系反顶

在边跨后浇段支架搭设时，需将梁底支架伸入到转体后的悬臂端梁底不小于4.5m以实现悬臂端梁底反顶，大小里程支撑体系反顶应对称进行。支架体系基底清表后应进行整平碾压，然后再浇筑30cm厚的C20混凝土，首先清理地表杂填土，然后用振动压路机振动碾压不少于三遍，使其地基承载力不低于180Kpa，经试验检验合格后再浇筑30cm厚的C20混凝土，混凝土应振捣密实，顶面应抹平，控制好顶面平整度，并设置排水横坡，在支撑体系的四周设置排水边沟，将支架体系范围内的水通过排水边沟引排至地方水渠，确保搭设支撑体系范围不被雨水浸泡。

边跨后浇段支撑体系采用盘扣式脚手架支撑体系，立杆直径采用Φ60mm×3.2mm钢管，水平杆直径采用Φ48mm×2.5mm的钢管及Φ33mm×2.3mm的斜杆，支架立杆加密布置，立杆横纵向间距为60cm，每1.2m设置横杆一道，并设置剪刀撑，支架搭设完成后经监理验收合格后方可进行下道工序施工。因斜拉索受温度影响，在最低温时对应的悬臂端梁端高程最高，故采取在日气温最低时将梁底支架反顶就位。在气温回升变化时因悬臂端梁端在支架反顶作用下，理论上将不再产生竖向为位移。根据近期施工时间段内的观测，在边跨后浇段支架搭设完成后选定在夜间凌晨2：00-3：00气温处于最低温的时间段内对悬臂端支架主龙骨反顶支撑于梁底，顶托全部敲紧，同时观测并记录反顶前后梁端高程的变化值。斜拉桥边跨后浇段支撑体系布置图如下图5所示

图5  斜拉桥边跨后浇段支撑体系布置图

4.3悬臂端梁端水袋压重

为了避免悬臂端支架反顶后因大气温度继续降低而引起悬臂梁端竖向位移，采取在悬臂端梁底支架反顶的基础上，在箱梁顶面设置配重压重。本工程配重采用水袋加水的方式进行压重。当梁底支架反顶并监测完成后，在悬臂端梁端顶面进行水袋压重，水袋压重完成后及时对梁端变形情况进行监测。

本工程水袋配重具体做法为：斜拉桥边跨后浇段共设置10个水袋，左右幅横桥向各布置5个。水袋采用聚氨酯TPU复合材料，壁厚2mm，水袋规格为：长5米*宽3米*高1.2米。在水袋布设的区域内用木板和方木在桥面找平，并在布设区域用Φ48mm的脚手管搭设形成格构状，以确保水袋注水后稳定。首先，对桥面杂物进行清理，标记出水袋圧重位置，用方木、脚手板、多层板等铺底找平，找平方木铺设中心间距0.3m，其上满铺多层板，使其平整。然后按技术方案要求搭设脚手管支架，立杆布置间距1.5m-1.8m，横杆布置3层，立杆和横杆之间采用扣件连接牢靠，顺桥向方向两侧均布置斜杆支撑，横桥向方向两侧利用已施工完成的防撞墙对水袋进行限位。搭设时，横杆支顶到横桥向侧的防撞墙上，搭设完成后再安装多层板，顺桥向的多层板在立杆内侧布置，横桥向水袋分隔部位的多层板在横杆的同一侧布置，多层板与钢管采用铁丝绑扎固定，结扣一侧背向塑料水袋布置。提前检查方木和多层板上的钉子、凸起、尖锐物，并将其处理，防止刺破水袋。在距离梁端边缘1-1.5m处防撞墙内侧安装水袋，根据技术方案要求线路每幅注水压重40t，同时观测并记录加水袋压重前后梁端高程的变化，并根据数据情况绘制加水量与梁端沉降关系曲线。为确保整个箱梁始终处于平衡状态，配重在加载过程应对称进行。悬臂端水袋圧重布置图如下图6所示。反顶前后与加水压重前后梁端高程变化如表2所示。

图6     悬臂端水袋压重布置图

4.4悬臂端梁端处斜拉索约束

斜拉桥在二次调索前，由于斜拉索的减震器未安装，在风力作用下，斜拉索因产生振动而引起悬臂端梁端发生振动位移。经过多天的实地观测数据统计，悬臂梁端存在10-15mm的振动位移。为消除斜拉索在风荷载作用下引起悬臂端梁端的振动位移，对处于梁面梁端处的斜拉索采用钢丝绳+花篮调节螺杆进行临时固定的措施，以降低斜拉索的振动从而消除悬臂端梁端的振动位移，根据数据分析结果选取梁端处的14-16#斜拉索进行临时固定约束。

5、邊跨后浇段混凝土浇筑

5.1边跨后浇段混凝土浇筑

根据浇筑前温度记录的连续观测数据统计，确定斜拉桥后浇段混凝土浇筑的时间，选择在温度变化较小、日平均气温最低的时间段内进行混凝土浇筑。为减小新旧混凝土结合面的裂缝，浇筑时从悬臂端向混凝土结合面方向进行浇筑，在混凝土浇筑前安排专人对梁端的混凝土结合面涂刷界面处理剂，在浇筑混凝土时要特别加强结合面处混凝土的振捣质量，确保振捣密实、不过振且无混凝土离析现象，在夜间低温时段内将边跨后浇段浇筑完成。在边跨后浇段混凝土浇筑前应测量悬臂端标高，浇筑完成后根据不同温度的时段及时进行悬臂端标高复测，并留存观测记录。同时在每天的最高温度和最低温度的时段内，对梁端标高持续观测并进行数据统计分析。经持续观测数据分析处理，发现斜拉桥边跨后浇段混凝土在浇筑完成后其悬臂端梁端基本无竖向位移发生。边跨后浇段浇筑前后梁端高程变化如表3所示。

5.2边跨后浇段预张拉

斜拉桥边跨后浇段混凝土浇筑前，为防止混凝土浇筑时波纹管道堵塞，除在接口处用绞带缠绕密封外，还要注意逐根检查有没有受电焊电火花影响打开的孔洞，若有及时进行封补。边跨后浇段混凝土浇筑时应始终保持对称浇筑，混凝土应振捣密实，振捣棒不得触碰预应力管道，浇筑完成后及时采用覆盖塑料薄膜及土工布保湿养护，安排专人密切关注混凝土结合面处的养护情况。当后浇段混凝土强度达到设计强度等级的70%时，根据设计要求预张拉部分预应力束至设计张拉力的40%，以确保边跨后浇段混凝土的结合质量。预张拉部分预应力束布置图如下图7所示。

5.3悬臂端竖向锁定措施撤除

待斜拉桥后浇段混凝土强度达到设计强度要求，且养护龄期不少于7天后按照设计要求将预张拉预应力束和其余束全部张拉完成，并按规定进行压浆封锚施工。当预应力管道压浆浆体强度达到设计强度后依次撤除梁顶水袋压重，拆除边跨后浇段及悬臂端梁底的盘扣架支撑体系，并解除斜拉索临时约束措施。在拆除盘扣架支撑体系是应对称拆除，确保整个箱梁始终处于平衡状态。盘扣架支撑体系在拆除过程中应遵循自上而下，先搭后拆的原则，不准分立面同步拆架或上下两步同时拆架，做到一步一清，一杆一清，一层一清。在拆除盘扣架支撑体拆除前应提前对作业人员进行岗前培训及技术安全交底，形成书面签认资料，确保整个拆除过程安全。

结语：

本文以唐山二环路上跨津山铁路等既有铁路立交桥的转体双塔斜拉桥为背景，主要探讨了针对低矮混凝土薄梁斜拉桥的边跨后浇段施工难点问题的解决措施。通过对斜拉桥悬臂端梁端进行支架反顶及梁顶水袋压重限制竖向位移;通过对悬臂端梁端处对应的斜拉索进行临时束缚减小梁体在风荷载作用下随索振动引起的梁体振动位移;通过在低温时对梁体进行浇筑并在混凝土降温收缩前预张拉部分预应力束确保了斜拉桥边跨后浇段与悬臂梁端的结合质量。通过采用以上措施的执行在本工程中取得了很好的效果，可供类似工程参考借鉴。

当然低矮混凝土薄梁斜拉桥的边跨后浇段施工技术卡控措施也不仅仅是以上所述内容，比如对边跨后浇段支架体系提前采用沙袋进行模拟荷载分布预压消除后浇段支架沉降量等亦为控制后浇段施工质量的技术要点，但我深信，随着社会科技的发展，针对低矮混凝土薄梁斜拉桥的边跨后浇段施工悬臂端竖向锁定技术将会发展的越来越成熟。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011），中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社，2011.

[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004），中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社，2004.

[3]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008），人民交通出版社，2008.

[4]《斜拉桥单端悬浇合拢段竖向锁定施工技术》，孙爱田编著，中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2017.

作者简介：

刘双合，性别：男，职称：工程师，毕业时间：2007.07.08，毕业院校：唐山学院