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1、东营黄河大桥大跨度连续梁施工综合技术东营黄河公路大桥大跨度连续梁施工综合技术东营黄河大桥项目经理部【摘 要】东营黄河公路大桥主桥上部结构采用116+200+220+200+116m预应力砼刚构-连续结合梁，箱梁采用菱形挂篮悬臂施工，文中浅析了大桥0块支架、挂篮等主要施工方案的选择和实施，并简要的介绍了砼工程、预应力工程的施工要点，最后总结了箱梁安全施工的控制措施，可为同类型桥梁施工提供一定的成功经验。【关键词】大跨度悬灌梁 施工综合技术1 工程简介东营黄河公路大桥主桥上部结构为116+200+220+200+116m预应力砼刚构-连续结合梁。双幅分离式设计，单幅桥箱梁采用单箱单室，梁顶宽12.
2、8m，底宽6.0m，桥面横坡由两腹板的不等高调整，梁底的线形为1.6次抛物线。主跨9、10墩0块长16.0m，其T构施工梁段分为25对，从悬臂根部到跨中梁段长度为：33.0m+73.5m+154.5m，悬浇梁段的最大重量为2550KN；9、10墩与梁体形成闭合刚构。次主跨8、11墩0块长15.0m，其T构施工梁段分为21对，从悬臂根部到跨中梁段长度为：43.0m+73.5m+104.5m，悬浇梁段的最大重量为1850KN；8、11墩每个主墩顶部设置两个重量11.8t/个的GPKZ50DX抗震单向球形活动支座，最大位移量为+400mm。全桥采用三向预应力体系，纵向钢绞线（19j15.24）形式较
3、为复杂，设置了顶板通长束、底板上弯束和腹板下弯束三种形式，三向预应力管道采用真空压浆工艺。箱梁使用的主要材料：C55砼：3万立方；钢筋：4100t；钢绞线：2190t；精轧螺纹钢：530t；塑料波纹管：20万延米。2 箱梁施工主要重难点 悬灌梁的施工工艺已经趋于成熟，但对于本桥的结构形式主要存在以下几个方面的重难点：2.1 0块体积大，给支架的选取造成了一定的困难9、10主墩0长16.0m,中心高度12.0m，C55砼703 m3，梁体自重18981KN；8、11次主墩0块长15m，中心高度11.0m，C55砼582m3，梁体自重15174KN；因其体积较大，支架要有足够的刚度和稳定性才能保证
4、0块施工的安全，给支架材料和结构的选取造成了一定的困难。2.2 大跨度悬臂悬灌梁受外界干扰因素多，施工风险大桥位地处黄河最下游入海口，一年四季风沙很大，历年最大风速为32.1m/s。由于8#11#均为薄壁高墩，且悬灌梁单端最大悬臂超过100m，梁体受风力、温差影响很大；悬灌梁的施工要跨越两个冬季、一个夏季的施工，给桥梁施工期间的安全和线形控制带来了无法准确估计的风险。2.3 长大管道的穿束有一定的难度本桥纵向钢束的形式较为复杂，设置了腹板下弯、底板上弯束和顶板通长束，最长顶板通长钢束220，仅单束钢绞线的重量就有4.6T。2.4 线形控制桥位地处黄河最下游入海口，一年四季风沙很大，历年最大风速
5、为32.1m/s，由于8#11#主墩均为薄壁高墩，在风荷载的影响下，梁体会出现轻微扭转及颤动，柔性墩的根部将会产生较大的内力。所以未合拢前悬臂段受风力荷载的影响巨大。悬臂段施工2004年11月底全桥才能合拢，其间温差变化悬殊，对梁体收缩变形影响很大。风荷载及温度的影响给准确的控制线形带来了不可估计的难度。3 主要施工方案比选与实施 自中标以后，在上级有关领导和业务部门的大力支持和帮助下，对全桥的施工方案进行了反复的论证，制定了整体的施工方案。实际施工中，为在保证施工安全和质量的前提下，最大限度的节省投资，我们已将部分方案作了调整，采用内部攻关与横向联合并举的方法，施工中大胆采用新材料、新工艺，
6、促进了悬灌梁施工技术的长足发展。3.1 支架施工0块的施工是悬灌梁施工的重中之重，为此我们对0块支架的施工方案进行了很多的比选；根据结构的不同形式，选取了两种不同的支架布设方案，并在施工中不断的进行完善和优化。3.1.1 主墩0块支架的选择9、10墩为薄壁刚构墩，两主墩的中心间距为8.0m， 0块长16m，高12.0m，C55砼703m3；我们采用了钢立柱配合牛腿的施工方法：在两薄壁墩身预埋牛腿，直接用较大的工字钢叠合梁作纵梁，薄壁墩的外侧采用钻孔桩施工用的钢护筒重新加工成钢立柱做为支撑，整个结构受力明确，结构简单，大大节省了材料投入，且充分利用了下部基础施工用的材料。3.1.2 次主墩0块支
7、架的选择8、11墩0块长15m，高11.0m，C55砼582m3；每个主墩的周围设置了四个临时支墩，考虑到临时支墩对支架纵横分配梁的设置影响较大，为方便的布设纵横分配梁，采用了军用墩作立柱，其上设置纵横分配梁的方式。因其0块的平面投影小于主桥承台的平面尺寸，承台可以作为军用墩支架很好的基础。因军用墩材料的限制，左右幅分别选取了六五式和八三式不同的军用墩形式。3.1.3 支架预压为消除支架的非弹性变形、测得其弹性变形量，检测支架的刚度、强度和稳定性，防止浇注过程中因支架的稳定性混凝土出现裂缝，最重要的是进一步通过预压检验支架施工安全性，确保支架的使用安全，在支架搭设完毕后，必须进行预压。采用模拟
8、梁段实际重量（包括施工荷载）堆筑砂袋分级加载的方法进行预压，位于主墩顶的梁体混凝土因直接用刚性支撑承受，不设砂袋预压。预压测量的结果为8、11墩支架的最大变形量为3mm；9、10墩叠合梁的最大弹性变形值为12mm，加载过程中支架稳定，其强度完全可以满足施工的要求。3.2 挂篮3.2.1 选择挂篮挂篮作为一种移动支架，其结构形式多种多样。经过对三角形挂篮、弓弦式挂篮、滑动斜拉式挂篮、菱形挂篮综合比较，该桥选用了菱形挂篮，主要结构由菱形主构架、底模前后吊带、底模架、内侧模、外侧模、走行系统、锚固系统组成。其主要特点就是：外形美观，结构简单，杆件受力明确，计算简便； 作业面开阔，便于梁段钢筋、预应力
9、材料的吊装、安装以及砼浇注时的进料作业； 利用主桁架的前后支座，使桁架在轨道上走行，无需平衡重，操作方便，移动灵活、平稳。内外模、底模随挂篮一次移动到位，缩短了挂篮的移动时间。东营黄河大桥工期为32个月，最迟在2005年6月底竣工通车，为满足施工的需要，我们加工定做了8套16个挂篮，即每墩一套。因9（10）主墩与8#(11#)次主墩梁段的重量不同，为节省材料采用了两种不同设计承载力的挂篮构造形式，其中主墩挂篮重量91t，次主墩挂篮重量83t。3.2.2 挂篮的加工与拼装3.2.2.1 挂篮的各部件之间采用高强度螺栓连接，安装时采用计力扳手；3.2.2.2 吊带、销座等重要受力部位，焊接后按相关
10、规范要求进行探伤或张拉试验；3.2.2.3 因挂篮的连接部位大多属于栓接构造，应边加工边拼装组合，保证挂篮的加工精度，严禁在工地上随意切割，以防对挂篮的强度造成不良的影响；3.2.2.4 严格检查挂篮加工用的原材料，必须出示产品质保书和相关的检验证明材料。3.2.3 挂篮试压及其结果3.2.3.1 试压目的及其方法为检验挂篮实际的承载力，确定施工最不利条件下挂篮的安全可靠性，使用前必须进行试压，以消除自身非弹性变形；测定弹性变形关系曲线，为线形控制提供重要的数据。试压主要取得的数据为：顶横梁的挠度弹性变形曲线；通过百分表测得的后锚点、前支点和顶横梁的水平及竖向位移量；通过应变片测得的主桁在最重
11、梁段下的节点板和主构件的应力；通过偏载试验测得挂篮的横向刚度和稳定性等数据。底模架结构简单，受力明确，通过建立正确的力学模型，即可较为准确的计算出底模架、底模架前后横梁、后吊带及后锚点的受力和变形。但主桁架属空间结构，受力较为复杂，特别是主桁节点板、顶横梁及主桁锚固点处的受力复杂，变形及内力难以准确的分析，为此试压试验应主要测试主桁架的受力和变形。综合比较类似桥梁挂篮试压方式，为尽量使试压加载过程和实际施工过程挂篮受力状态相吻合，我们选择用千斤顶加载方式对主桁进行试压。具体做法是：将菱形架安装到0块桥面上，通过0块腹板内的竖向精轧螺纹钢与挂篮的顶横梁之间形成连接，为较为准确的求出挂篮的弹性变形
12、曲线，利用千斤顶按10进行分级加载，加载的方式为：三次正载和一次偏载。菱形架预压完毕后，通过分级堆积砂袋的方法对底模架进行试压，消除其非弹性变形，测量其刚度。9 中铁十四局集团有限公司 3.2.3.2 试压结果分析（1）挂篮的弹性变形为较为准确的测量挂篮的弹性变形曲线，主墩和次主墩的挂篮均分别进行了三次正载试压，每次试压为挂篮主桁最不利设计梁段重量的1.3倍，充分的消除了挂篮的非弹性变形后，取第三次的变形曲线为挂篮的弹性变形曲线。最大的挠度变形为1.5cm（折合到施工梁段的前端），从试压的结果分析，弹性变形曲线较为合理，可以作为箱梁线形控制的一项取值参数。 图一 表一（2）应变测试结果工况一正
13、载：8墩挂篮的最大的拉应变在BD杆上为707，拉应力为144.9MPa；最大的压应变在CD杆上为-893，拉应力为183.1Mpa。根据钢结构设计规范，Q235钢材的允许的拉应力为215Mpa，所以次主墩挂篮的强度安全系数为1.17，与设计的安全系数基本符合。工况二偏载：8墩挂篮的最大的拉应变在BD杆上为700，拉应力为143.5MPa；最大的压应变在CD杆上为-887，拉应力为181.8MPa；主墩挂篮的强度安全系数为1.18，与设计的安全系数基本符合。3.2.3.3 挂篮使用效果目前8、9墩悬灌梁段设计最不利的荷载已经过去，从施工的梁段分析该挂篮变形与试验的相符，且走行方便，结构合理；经过
14、试压的弹性变形曲线为箱梁线形控制提供了较为合理的数据。(附挂篮全貌图)4 砼工程 箱梁为C55砼，也属于常规的施工工艺，我们主要从以下几个方面进行了细化和控制：4.1 砼配合比的选择 因钢筋和三向预应力体系设置的塑料波纹管的存在，选配混凝土配合比时除满足强度、和易性要求，尚需要有很好的流动性和良好的级配，保证混凝土顺利穿过钢筋和塑料波纹管的空间。砼中参加一定数量的高效缓凝减水剂，适当增加砼的缓凝时间，使得挂篮大部分弹性变形在砼的初凝前完成，减少箱梁出现裂缝的几率。为尽量减少箱梁收缩裂缝的出现，应最大限度的减小砼的水灰比，提高砼的自密性。经过多次试配，混凝土配合比优选如表二： 表二设计标号C55水泥（kg）砂子（kg）碎石（kg）水（kg）缓凝高效减水剂（kg）每m3用量51368911241548.24.2 箱梁模板的加固与预留元件的安装因本桥截面面积过大，给挂篮模板的拼装和加固带来了一定的困难，模板通过外设拉杆，内置顶撑的方式进行加固。浇注砼前认真的检查吊带的预留孔、桥面泄水孔、护篮预埋钢筋、通风孔、模板堵漏质量及其它施工用的预埋元件的数量和位置，防止漏埋或错埋。4.3 三向预应力体系管道的检查塑料波纹管能否准确的定位和预应力的损失有直接的关系，为此在砼施工前认真的检查三向预应力管道特别是纵向预应力管道定位的准确性及其接头位置的密闭性。管道
