自锚式悬索桥混凝土加劲梁施工技术
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摘要：本文以江阴市新沟河大桥为依托，主要介绍自锚式悬索桥支架施工混凝土加劲梁的施工技术，对同类桥梁有较强的适用性。
关键词：自锚式悬索桥；混凝土；加劲梁；支架
1 引言
加劲梁是自锚式悬索桥主要的受力构件，其主要作用是构成桥面直接承受车辆和其它各种荷载，控制荷载分布和大小，对保证悬索桥的稳定有着决定性意义。成桥后，主缆、加劲梁、吊杆与主塔形成一个稳定的超静定结构，保证了大桥的运营安全。
2 主桥加劲梁施工技术
江阴市新沟河大桥主桥采用双索面自锚式混凝土悬索桥，主跨为100米，边跨为40米，协作跨30米，全长240米，桥面宽度38.5米。加劲梁为预应力砼结构，五跨连续，中心处最大梁高2.7米；锚梁处砼截面最大梁高为5.0米，砼为1350 m³，主桥加劲梁C50砼数量为8289m³，钢筋1164.5吨，钢绞线180.4吨。
2.1 关键技术
主桥加劲梁是新沟河大桥结构最复杂、施工难度最大的混凝土构件，不论在施工阶段还是在竣工运营阶段受力都十分复杂。为保证工程质量和施工安全，在施工时须把握以下几个环节：
(1)地基处理
每个锚横梁自重达3510t，按均布荷载计算为91.2t／m，为保证施工过程中支架的安全性，地基处理采取了钻孔灌注桩基础。
(2)预埋件和预应力管道多，埋设精度高，相互干扰大。预应力主缆预埋钢锚箱、吊索导管将直接影响到主缆架设的质量。由于预埋构件精度要求高，在埋设过程中，要注意加固措施，防止在浇注混凝土的过程中偏位。
(3)主梁混凝土底模预拱度的设置
自锚式悬索桥主梁通过张拉吊索完成体系转换，为保证成桥后主梁的受力合理，按照设计的吊索力完成体系转换后，主梁将相对于支架状态的位置产生竖向变形。为保证成桥的桥面线形达到设计的线形，安装主梁混凝土底模时应考虑沉降和体系转换变形的影响。
(4)主梁纵向预留变形量
自锚式悬索桥混凝土主梁在预应力和主缆传递的纵向力作用下将产生弹性压缩和徐变变形，同时混凝土梁随时间变化还将产生收缩。为保证成桥后主梁的纵向位置在设计图的理论位置，使收缩徐变基本完成后的桥梁吊索是竖直的，施工时要将主梁的纵向变形量进行预留。
2.2 施工工艺
本桥采取先梁后索的施工工艺，主梁采用支架法现浇施工。根据主梁结构形式考虑，如果一次施工主梁难度较大，投入设备、措施以及施工中的控制都比较困难。故主梁施工方案考虑采取分段施工的方法：主桥加劲梁施工沿纵桥向分为7段，每段分缝在各跨的1/3～1/4跨径处；施工时先施工锚横梁，然后施工协作跨和边跨，最后施工中跨；为保证加劲梁设计的结构尺寸，每段加劲梁砼分为上下两次施工，第一次浇注到顶板与腹板的交角处，第二次浇注顶板；各段施工顺序和工艺基本相同，均为基础处理→支架搭设→底侧模拼装→加载预压→卸载→底、腹板钢筋绑扎→预应力束布设→内侧模安装→第一次砼浇注→内侧模拆除→顶板底模拼装→顶板钢筋绑扎→第二次砼浇注→边跨或横梁预应力张拉→预应力管道压浆。在施工中跨底板、腹板钢筋绑扎时进行通长钢束穿束，顶板砼浇注完成，强度达到设计的90％时，张拉通长钢束并压浆。
2.2.1 支架方案
由于新建大桥所跨越的新沟河河内需保持通航，河岸两边原有道路需保持通行，为满足道路、水运交通要求，主桥上部结构施工采用梁柱支架与满堂支架相结合的方式进行，主桥协作跨、边跨和部分河岸处主跨采用满堂支架施工，锚横梁、河床处和部分河岸处主跨采用梁柱式支架进行施工，河床处主跨支架跨径组合从10#墩向9#墩方向为（12+16.5+12×3）米。
2.2.2 模板系统
(1)底模
协作跨、边跨及岸上主跨碗扣支架处在顶托上面纵桥向放置10×15cm方木，按控制线由中间向两边铺设横向10×10cm方木，净间距10cm，然后测出三条线上各断面木板的顶面标高，拉线调整整个底板范围内的方木与设计标高相符，调好后进行固定，在方木上铺设1.3cm厚竹胶板做底模。
(2)侧模、内膜
锚横梁侧模采用大块定型模板，倒角处采用异型模板。采用定制的钢排架对侧模板进行加固，钢排架的间距根据结构的受力情况进行平均布置。纵梁侧模采用竹胶板和方木制作成木模，尺寸根据不同断面结构分别制作，侧模直接支撑在底模横向方木上，加固采用对拉丝杆，间距0.9米，上下排距0.7米。第一次砼浇注完成达到一定强度后支立顶板内模，在支架上面铺设10*10cm方木，在方木上面铺设5*10cm木板，木板间距为30cm,在木板上面铺设竹胶板做顶板内模。
根据不同位置对支座顶板、吊索位置、横梁及端部模板均按不同变化量进行了预留位移量，保证了体系转换完成后的梁体长度，协作跨端横梁位置纵向偏移量最大（为45mm）。在计算立模标高时，考虑了体系转换完成后梁体的竖向位移，模板向下设置了反拱，中跨跨中位置反拱最大（为49.4mm）。
2.2.3 支架预压
支架底模、侧模拼装完成后，进行支架及地基预压，压重按1：1.2重量进行预压，以消除砼浇注过程中支架及地基产生的非弹性变形。材料采用袋装砂，按加劲梁结构的荷载分布情况进行堆积摆放，在支架上及地基分别设置观测点，在无载、加载和卸载的状态下进行观测，分别测量地基及模板的标高，纵桥向10米一个断面，每断面测量7点。预压过程中，每天对各点处模板及地基标高进行观测两次，早7：00、晚18：00各一次。若相邻三天测量值相差不大于2mm时，可以认为支架及地基已经稳定，非弹性变形已经消除，这时可以进行卸载，将砂袋转移至下一工作面。卸载完毕后，检验整个支架标高，对超出要求部分予以调整，调整完毕后进入下一道施工工序。
2.2.4 主缆、吊索锚具安装
锚梁模板完成及加劲梁模板支架预压完成卸载后，安装主缆钢锚箱及吊缆导管和锚垫板。主缆钢锚箱由锚垫板、索导管和前后隔板以及支架组成，钢锚箱在工厂直接加工焊接形成整体，支架焊接稳固不变形。为保证其安装的准确性，采用地面放样组拼加圈，整体吊装利用全站仪定位，冷铸锚下垫坂与散索孔道后端相对应，安装后成球面形状，施工采用立体坐标控制其中心位置，全站仪、水平尺等工具进行复核校正，准确就位后，与锚横梁内钢筋焊接固定，以保证混凝土的浇注过程中不产生移动偏位。
2.2.5 钢筋施工
主桥加劲梁钢筋数量庞大，种类繁多，型号达120余种；根据钢筋的结构设计和现场的实际情况，采取了料场加工下料和场内拼装加工、现场拼装加工及模板内拼装焊接绑扎成型相结合的方式。
钢筋接头主要采用闪光接触对焊，辅以电弧焊。在同一片梁内，梁体主筋采用同种批号钢筋。钢筋接头不设置在钢筋承受应力最大的截面，钢筋混凝土梁保护层的厚度，按设计图纸规定设置，钢筋与模板之间的水泥砂浆垫块采用与混凝土同等级。
2.2.6 预应力钢束定位穿束
本桥预应力钢束设计，分纵向、横向及竖向三种形式，各向钢束又因位置不同型号和形式各异，根据不同类型钢束确定了不同的施工方法。单端张拉钢束波纹管定位完成后，先穿束再挤压锚固端最后固定锚固端部；横向预应力钢束波纹管定位完成后即进行穿束；通长预应力钢束采用在协作跨和边跨浇注砼前预留孔道，在管道内穿衬管（直径略小于管道直径），砼浇注完成6小时后抽出，中跨管道定位完成后进行穿插通长钢束；钢束管道坐标定位严格符合设计和规范，钢束穿插时严格注意不被电焊灼伤。
2.2.7 砼浇注
加劲梁总长240m，砼总量为8289m3，其中锚横梁1350m3，砼浇筑纵向分为7次，锚横梁和其它各跨均分次浇注。垂直方向分为两次，第一次浇注至顶板与腹板的交角位置，腹板内侧模拆除完成后再进行顶板施工。二次浇注法工人便于操作施工，可以有效的防止底板砼超浇现象，减少砼浪费，保证砼的施工质量。
2.2.8 预应力张拉
锚梁砼强度达到90%以上时，按设计要求的顺序张拉预应力钢束；加劲梁最后合拢的砼强度达到90%以上时，按设计要求的顺序张拉通长预应力钢束。预应力的张拉采用伸长值和预应力双控。严格控制预应力的张拉质量。
3 小结
加劲梁模板拆除后混凝土外观质量良好、线条顺畅。索股预埋管位置、吊索导管埋设准确，保证了最后的成桥质量，施工效果良好。
1、本桥施工过程中考虑了预应力体系完成后，梁体将发生纵向的位移及竖向的变形，对支座、吊索锚点及横梁等位置进行了预偏设置，对主梁底模标高进行了预拱度设置，确保了成桥后梁体的线型、标高满足设计要求，开创了同类桥梁施工的先河，为今后优质、高效施工该类桥梁探索出了宝贵经验。
2、梁体二次浇注施工，确保了砼的浇注振捣质量，防止了砼超浇注现象，保证了砼的设计截面，防止了传统施工带来的大量梁体附加荷载现象，有效的延长了桥梁的使用寿命。
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