微预应力连杆式膺架法现浇连续箱梁施工技术

微预应力连杆式膺架法现浇连续箱梁施工技术
李孝才
● 摘要微预应力连杆式膺架法现浇箱梁，是采用“拆装式桁梁”进行施工现场拼装，整体吊装，并在下部安装连杆（精轧螺纹钢），对连杆施加预应力，不仅可以减少桁架数量，还能减少挠度，保证浇筑后的砼不因挠度过大发生裂缝，同时也易于控制桥面标高。
● 关键词微预应力膺架现浇箱梁

1 工程简介
随着桥梁建筑技术的发展，高墩、大跨度、大体积的桥梁越来越普遍。如武汉天兴洲大桥公路引线Ⅱ标第一联（40+4×50m）预应力砼连续箱梁，最大墩高40m，桥面宽13.5m，箱梁底板宽7m，中心梁高2.8m，每单向孔跨箱梁自重244.3kN/m。根据实际地形，采用“微预应力连杆式膺架”与墩身预设牛腿共同支承现浇支架平台形式施工方案。“微预应力连杆式膺架”由拆装梁和微预应力系统组成。
拆装式桁梁（以下简称拆装梁）由各标准件、节点板和栓钉组成高2.5m的桁架，两片桁架相距2.0m组成一组梁。拆装梁弦杆为て30c型钢，组成桁架后刚度大，具有承重载、变形小等特点，故选用拆装梁作为箱梁现浇膺架中的桁架。为避免大量租用拆装梁，降低成本，采用微预应力连杆式桁架。
2 微预应力连杆式桁架施工原理
为了有效的减少桁架数量，将预应力砼原理用于桁架中，在桁架下弦预先施加轴向压力，可以有效地加大下弦承载外力的能力，对上弦和腹杆的承载能力未能改善；若在原桁架上加设连杆，对连杆施加预应力，不仅可以减少桁架数量，还能减少挠度，可保证浇筑后的砼不因挠度过大发生裂缝，同时也易于控制桥面标高。
连杆由Φ32精轧螺纹钢筋组成，对每根螺纹施加预拉力，从而形成微预应力连杆式桁架,可以明显地减少桁架实用量,且挠度也能满足要求。
3 施工工艺及流程
3.1 "微预应力连杆式膺架"的主要构造
3.1.1 主桁梁
微预应力连杆式膺架主要由拆装梁拼装成的桁梁主体结构、两道横向联结系、支撑架、斜拉带、水平预应力筋、支撑梁等组成。主梁结构形式为带联结系的双组桁，每组桁由二片桁组成，桁间距为2m，主桁高为2.5m。主桁跨度为46m。单片桁立面布置图如下：
桁架、水平连杆和立柱材质均为Q345b（[σ]取245MPa），水平连杆采用Φ32的精轧螺纹钢筋(标准强度RyB=750MPa，弹性模量Eg=2.0×105MPa)，螺栓和销钉系32MnSi（或5号钢）加工的精制件（容许剪应力[τ]取140MPa）。杆件受力情况详见"设计计算书"。
主桁梁主要杆件截面特性如下：

3.1.2 横联
横联采用型钢组焊式桁架结构，一孔"微预应力连杆式膺架"设两道横联，即位于支撑架位置处，具体截面及尺寸详见"横联及斜撑结构图"。
3.1.3 微预应力系统
微预应力系统由支撑架、斜拉带和水平预应力筋组成，支撑架是由普通型钢组焊成型，其两端的连接耳板采用Q345B板材制作而成，斜拉带同样由Q345B板材整体加工制作，水平预应力筋采用标准强度为750MPa的Φ32精轧螺纹钢筋，并且在安装完成后对每根预应力筋进行适当的张拉。
3.2 施工工艺
3.2.1 施工工艺
根据现场实际情况，考虑采用墩身设置预留孔安放支撑梁支撑整体式“微预应力连杆式膺架”的方式完成S004～06号墩共4孔连续箱梁的施工。施工顺序由S006往S004号墩方向进行。
首先在桥墩预留四个孔洞。下面两孔放置下横担使用，洞孔上方在下横担安装就位后用钢板或用高标号砂浆塞紧，以满足下横担的承力需要；上两孔供穿入上拉杆使用，上拉杆采用Φ32精轧螺纹钢筋。在扁担梁上安装横向支撑梁，支撑梁上安装支座及主桁梁。
3.2.2桁梁的拼装
首先平整好场地，在拼装场地上浇注5条临时支垛作为桁架组节段拼装基础，临时支垛必须保证上表面在同一个水平面。用吊车将两片相对立起在支垛上，调整其相对位置和间距，再拼装纵横联。

施工流程图
3.2.3 桁梁的整体提升就位
在墩顶预埋构件，用安装好的墩顶吊架，在桁架上安装滑轮组，利用卷扬机进行整体起吊。
主桁架用8t卷扬机和滑车组，通过上下扁担梁整体吊装。
桁架吊装的施工步骤及图示如下：
步骤一：试吊及第一阶段的提升
拆装梁在正式起吊前，进行试吊。整体提升0.1m左右高度后，刹车，放置2小时。检查所有的吊装设备，墩顶吊架的焊接、配重系统，拆装梁的挠度、各节点板的螺栓（栓钉）是否有松动，卷扬机的固定情况等。

步骤二：
支架整体提升适当高度，落在预先安装好的钢管立柱之上。安装临时支撑、微预应力体系的支撑立柱、水平和斜向连杆，及微预应力的施加。
首先安装斜拉带,再安装支撑架，各种杆件安装完毕，在把预先连接好的Φ32的32根精轧螺纹钢安装两端立架之间。接着采用穿心液压千斤顶对Φ32的32根精轧螺纹钢进行对称张拉。一组桁架共有两组各八根预应力筋，按两个一组每次张拉四根计共分四级进行，每级总张拉力为100KN。
步骤三：桁梁预压
加载试验时，按混凝土浇筑顺序分为三级进行。同时考虑到连续梁施工时在50米跨度内前10米是与前一跨同时施工，其余40米单独施工，因此有必要对本跨内10米范围内的箱梁进行单独加载试验。为结构安全储备考虑，在加载完毕后增加一级10%的额外荷载以测试结构的极限承载能力。另外结构的初始状态和施加预应力后的受力状态也各自作为一个工况考虑，这样整个加载试验分为十个工况进行，对每个工况以内侧桁架为准，把计算得出的近似均布荷载（单位KN/M）按每米一个点荷载分配到单片桁架上。加载时在每级荷载中间停歇24小时以使结构消除应力的时间效应对残余变形的影响，测试时最好选在夜间温度稳定时进行以消除温差的影响。

加载试验拟采用砂袋加载，砂袋堆放务必整齐有序，避免交叉搭接，重量计算力求准确。10米范围内加载时堆放10米长砂袋横桥向对称加载。全跨加载时从两端分别向跨中进行加载，左右前后对称布置。
加载及测试完毕后应对结构进行卸载，从跨中像两端分别进行。卸载同样分八级进行，每级卸载完毕停歇24小时后同样对结构进行测试，将测试数据与加载时的做对比以了解结构的变形情况。
步骤四：
卸载完毕后，继续缓慢的提升"微预应力连杆式"支架，直至支架上弦顶面高出支撑梁顶面4.5m，停止提升。

步骤五：
1)、使用两台汽车吊提升、安装支撑梁。
2)、定位固定好支撑梁后，按照设计要求安装砂筒及支座。

步骤六：

下放"微预应力连杆式"支架，并将支座与支架按要求进行连接。拆除S006#墩顶的吊架，倒运、安装在S004#墩顶，安装相邻一孔"微预应力连杆式"支架。
4 箱梁的现浇施工
"微预应力连杆式"支架安装完成后，安照现浇箱梁的施工工序，在支架上安放分配梁，安装模板，钢筋，进行混凝土施工。在此不再累述。
5 结束语
以上对微预应力连杆式膺架法现浇箱梁的施工方法进行了理论和实践上的初步探讨，虽然微预应力连杆式膺架法现浇箱梁的方法有不同的理论，但对于具体微预应力连杆式膺架法现浇箱梁的施工是为了有效的减少桁架数量，将预应力原理用于桁架中。同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种措施，完善预应力理论的实践和应用。