器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 预制箱梁先简支后连续体系转换施工技术 王瑞升 （北京市市政工程管理处，北京 １０００５４） 摘要：结合北京市京石辅路卢沟桥大修改造工程施Ｔ实践，详细介绍了预制箱梁先简支后连续体系转换施Ｔ工艺及关 键技术；施 中通过几个关键技术环节的控制，取得了良好的效果；该技术可为今后类似工程的施工提供参考和借鉴。 关键词：桥梁；先简支后连续；体系转换；临时支座；施丁技术 中图分类号：Ｕ ４４８．２１５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７６７（２０１０）０４—００５４—０４ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｍｐｌｙ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｔｏ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｃａｓｔｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｂｏｘ Ｇｉｒｄｅｒ Ｗａｎｇ Ｒｕｉｓｈｅｎｇ １先简支后连续主梁结构体系转换 ２预制箱梁先简支后连续体系转换施工 １．１体系转换的概念 ２．１工程概况 先简支后连续的结构体系转换施丁技术的实质 京石高速辅路卢沟桥位于京周公路上，跨越永定 就是上部主梁结构首先进行Ｔ厂预制，安装临时支座 河，建成于１９７１年，上下游分别建有京石高速永宁大 后．将主梁架设就位，此时上部结构的受力形式是简 桥和著名的古卢沟桥。２００７年经检测认为该桥承重构 支体系；在进行墩顶湿接缝施工后，将相邻两跨的梁连 件存在严重的耐久性及结构性损伤，为不合格状态，决 接成整体，施加负弯矩预应力后，拆除临时支座，使连 定对该桥进行拆除重建。 续梁整体落架在永久支座上，此时上部结构为永久支 新建京石高速辅路卢沟桥桥梁总长５３９ ｍ，全桥共 座受力状态下的连续梁．这一由简支梁转变为连续梁 １７轴分为４联，跨径分别为（２１＋３ｘ３５．５）ｍ＋（４￣３５．５）ｍ＋ 的过程称为“体系转换”ｌｌｌ。 （４ｘ３５．５）ｍ＋（３ｘ３５．５＋２１）ｍ，每一联最终形成连续梁 １．２体系转换使上部结构具备连续梁的优点 结构，桥梁总宽２６ ｍ，建筑面积１４ ０４１ ｎｌ 。 连续梁桥是超静定结构，整体性好、结构刚度大、 桥梁上部结构采用先简支后连续预应力钢筋混 变形小、抗震性能好，尤其是连续段内无断点，行车舒 凝土箱形梁，全桥共１４４片预制箱梁，３５．５ ｍ箱梁吊装 适．减少伸缩缝的设置密度，同时减少了简支梁桥桥 重量１１４ｔ：下部结构中墩采用桩接柱．墩柱共计６０根． 面及伸缩缝的维修费用。在竖向荷载作用下，连续梁在 中墩盖梁为普通钢筋混凝土盖梁，共计１５片，柱间设 支点附近梁段的正截面中产生负弯矩，使跨中正弯矩 置横系梁；下部结构边墩为重力式桥台及直径Ｄ＝Ｉ．２ ｍ 值明显减少。从而减少材料用量及结构自重。 钻孔灌注桩．全桥桩基共计８７颗。 １．３体系转换使上部结构保持简支梁施工特点 ２．２先简支后连续施工工艺（如图１所示） 连续梁虽然具备结构设计上的优点，但由于结构 第１步： 复杂，主梁的长度和重量大，其施工方法主要有：搭设 １）工厂预制箱梁，混凝土强度达到设计强度的 模板支架就地现浇、悬浇或悬拼施Ｔ法、顶推施工法、 ９０％后，开始张拉正弯矩钢束。 先简支后连续施Ｔ法。其中先简支后连续体系转换施 ２）施工下部结构至盖梁。 工法更好地发挥了简支梁规模工业化预制生产、现代 ３）设置临时支座并安装好永久支座，逐孔安装主 化起重设备安装，降低劳动强度，上下部结构同时施 梁，置于临时支座上成为简支状态，及时连接桥面板、 丁。缩短Ｔ期．加快建桥速度的优点。 中隔梁及端横梁钢筋。 ５４ 啼荭故求 盯２０１０ Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．２８ 桥梁工程器 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 预留钢筋进行绑扎、搭接 预埋波纹管，穿预应力钢束，浇筑湿 接缝处及负弯矩区内桥面板混凝土 第１步 负弯矩预应力钢 束张拉 第２步 浇筑非负弯矩区 桥面板混凝土 后，拆除临时支座，完成体系转换 第３步 第４步 图１ 预制箱梁先简支后连续施工工艺 第２步： 从而拆除临时支座。 ４）连接连续接头钢筋，设置接头板束波纹管并穿 束，在日温最低时，浇筑连接湿接头及其两侧与顶板 ２）混凝土支座 混凝土预制块上垫橡胶片作为临时支承，采用混 凝土切割机进行切割拆除。 ３）砂箱支座 负弯矩束同长度范围内的桥面板。 第３步： ５）混凝土强度达到设计强度的９５％后，张拉顶板 负弯矩预应力钢束，并压注水泥浆。 第４步： 砂箱南活塞和砂筒套箱两部分组成，侧边开孑Ｌ用 丝堵作为卸砂孑Ｌ，拧开丝堵掏出细砂，以此降低临时支 座高度。使临时支座脱离梁底面，从而拆除临时支座。 设计图纸要求临时支座顶面标高比对应位置永 ６）湿接头施工完成后，浇筑剩余部分桥面板混凝 ｍｍ，而盖梁顶同永久支 土．剩余部分桥面板混凝土应由跨中向支点浇筑，待混 久支承橡胶支座顶面高程高３５ ｍｍ。 凝土强度达到９０％后，拆除临时支座，使永久支座平 座顶高差仅为】】８ ｍｍ，临时支座的高度应为１５３ 稳受力，完成体系转换。 通过分析研究，我们认为硫磺砂浆支座熬制过程复杂， 加热熔化过程产生毒气；混凝土支座高１５３ ｍｉｌｌ， ７）连接顶板钢束张拉预留口钢筋，浇筑桥面铺装 造价高，切割难度较大，操作不便。因此采用自行设计的超薄砂 混凝土。 ３预制箱梁先简支后连续体系转换施工关键技术 ３．１临时支座的选择及相关试验 箱（如图２所示）作为该Ｔ程的临时支座，砂箱无砂高 度为１００ ｍｉｌｌ，低于１ １８ ｍｎｌ。可安全拆除取 ，最大灌砂 ｍｉｌｌ，满足大于１５３ ｍｍ的使用要求。选用标 临时支座的设计既要有足够的强度承受简支体 后高度１８０ 系下梁的自重及施工荷载，还必须方便拆除。在拆除临 准砂作为灌砂材料，单片箱梁设置４个临时支座，每个 时支座之前，体系转换的各个阶段都是南临时支座受 临时支座设２个２６．５ ｍｍ卸砂孑Ｌ。 力，之后永久支座才受力转换为连续结构。因此，临时 支座的选择及相关试验非常重要。目前可供选择的临 时支座设计有３种： 防水塑料布 １）硫磺砂浆支座 成分有硫磺、水泥、石英砂、石墨、聚硫乙胶，并预 埋入一段电阻丝．其中硫磺起胶结作用，石英砂起骨 架作用，水泥起填充作用。需解除临时支座时，接通 ３６Ｖ的电源，在２０ｍｉｎ内硫磺砂浆临时支座即可软化， 图２超薄砂箱临时支座 ２０１０卑第４期（７一）第２８卷 辛荭投求川∈．ｒ ５５ 韶桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 为确保超薄砂箱的使用效果，我们做了大量试验。 长度范围内的桥面板，达到设计强度的９５％后，张拉 首先是试验室竖向承载力试验。通过压剪力测试设备 顶板负弯矩预应力钢束，最后浇筑剩余部分桥面板混 及安装在砂箱顶的位移传感器。测定在１ ５００ ｋＮ的竖 凝土。 向荷载作用下，在砂箱内灌砂６０ｍｍ，砂箱的竖向变形 １）对箱梁混凝土凿毛处理ｌ ２ ｌ湿接头部位新老混凝土结合处最易成为结构的 ４．２ ｍｍ，试验中砂箱的各个部分都保持完好．没有发现 焊缝开裂、剥落现象，砂箱顶底板未发生变形．卸砂丝 薄弱环节，因此对湿接头部位周边的箱梁接触面必须 堵未出现松动。维持竖向荷载不变，拧下丝堵．只有少 在预制厂内去皮、凿毛。在浇筑前进行湿润，并涂刷加 量标准砂流出，用自制工具从卸砂孔掏砂．标准砂流 强型界面剂。 出速度较快且能控制，砂箱高度逐步下降，顶面脱离 ２）安装连续端永久支座及底模 试验机。之所以采用人工掏砂的方法．我们认为主要 是可以实现同步卸载。其次我们做了现场箱梁的模拟 吊装预压试验。砂箱竖向预压变形３．８ ｍｍ，砂箱无损 坏，临时支座拆除顺利。再次，由于施工需要，箱梁在 临时支座上需持续１４ ｄ，因此我们将箱梁静置砂箱上 １４ ｄ，每日观测位移传感器数据，１４ ｄ后无明显变化并 且拆除顺利。至此。说明超薄砂箱设计基本合理，满足 使用要求，我们将砂箱的灌砂后控制高度定为１５７ ｍｍ。 需要注意１点，由于该工程连续段２片箱梁为２个 圆板式永久支座，而临时砂箱为４个，因盖梁有横坡， ４个临时支座顶面高程在横桥向应保持一致：加之各 轴之间有纵坡，因此，４个临时支座的顶面高程在纵桥 向应进行调整。临时支座两侧要设拉杆作为临时同定， 防止吊梁过程中支座偏移。临时支座上加设橡胶垫片， 缓冲吊梁时产生的冲击偏载，消除梁底不平造成的应 力集中，同时保护主梁底面不损坏。为避免超薄砂箱 中标准砂淋雨受潮，造成拆除不利，砂箱上设防雨塑 料布。 ３．２预制箱梁安装就位 根据梁体重量．采用２台１００ｔ履带吊进行梁体吊 装作业。预制箱梁逐孔安装，依照每一联从一侧边跨 向另一侧边跨顺序进行，每跨９片梁，在梁体上进行 编号以保证吊装顺序。吊装前对河滩砂卵石地基进行 碾压处理．避免２台履带吊行进过程中产生不均匀沉 降。吊装时，履带吊停放在待安装桥孔两排墩柱内侧， 运梁车以倒车方式停放在履带吊前适当位置。梁体安 装设专人指挥，２台吊车同步起吊、回转、行走、下落就 位．除确保箱梁的纵向中心线、梁端线位置准确外，还 要注意相邻两跨箱梁负弯矩预埋波纹管中心线是否 一致，这将对后续负弯矩预应力张拉产生重要影响。 ３．３湿接头混凝土施工 严格依据前述施工工艺流程浇筑湿接头混凝土。 即首先完成连接接头及箱梁两侧与顶板负弯矩束同 ５６ 辛荭故 川∈Ｔ ２０１０ Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．２８ 吊梁前安装连续端永久支座及底模，从图３看出， 临时支座顶面标高比对应位置永久支承橡胶支座高 程高３５ ｍｍ，为２５ ｍｍ钢底模和１０ ｍｍ封缝找平环氧 砂浆。 ＋墚ｆ｝ ＼ Ｉ 钢板厚２５ ｌ＂－Ｉ Ｉ １ ｌ 。 临时砂箱支座 ｌ ．。寺索热 Ｉ ｉ－。Ｉ 上 ・３００ ；００ ｌ 桥墩盖粱 临时砂箱支座 支盛中心 、 １Ｌ 蚕芝要三二 二二） ｌ 箱梁中线 ／ ， 临时砂箱支座 厂＿］ （二＝ 二二） ｌ Ｅ图３永久支座及连续段底模板 ３）钢筋连接安装预应力钢束 按湿接缝钢筋构造图绑扎、焊接连接钢筋。为防止 预应力筋与管道间摩擦引起应力损失增加及改变预 应力筋的受力，应严格控制预应力钢束的位置，波纹 管在两预制梁端与现浇段相交处的位置偏差应控制 在２ ｍｍ以内。在现浇段中预埋波纹管须与预制段对 应波纹管接顺，并用ｕ型卡固定于钢筋骨架上，用宽 胶带将接口处缠严，确保连接可靠、不漏浆，检查无误 后安装预应力钢束。 ４）浇筑混凝土 为防止混凝土收缩引起现浇段与预制梁的开裂 桥梁工程器 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 及预应力损失，混凝土中掺加膨胀剂，采用Ｃ５０微膨 支座的压缩变形。拆除顺序是从边跨至中跨，每跨９片 胀混凝土。浇筑过程中设专人在张拉预留口两端定时 梁同时拆除【３＿。采用人工掏砂的方法，缓慢卸砂，同时 活动钢束，防止意外进浆筑死钢绞线，在第１批混凝 以架设在盖梁上的百分表读数作为控制依据，以１ ｍｍ 土浇筑初凝后开始抽动钢绞线，每次间隔１ ｈ。 为单元进行同步卸砂。实践表明，通过同步卸砂方法， ３．４张拉顶板负弯矩预应力钢束及注浆 使各永久支座均匀受力，各片主梁平均下降５～８ ｍｍ， 张拉控制应力为１ ３９５ ＭＰａ，依设计要求，计算理 减少了主梁内力发生变化的可能性。 论伸长值。 ４结语 张拉程序为：０—１５％ 一３０％ 一１０３％ （持荷 先简支后连续体系转换施Ｔ技术是近年来发展起 ２ ａｒｉｎ锚固）。实际伸长值与理论伸长值比较，伸长值 来的新技术。已成为连续梁桥施工的重要方法之一。施 在±６％范围内合格。钢束采用一端张拉，从每联的中 工中通过对设计加Ｔ超薄砂箱临时支座、预制箱梁安 跨依次向两边进行张拉，相同跨内从中间向两边依次 装就位、湿接缝混凝土施工、张拉顶板负弯矩预应力 进行张拉。 钢束及注浆、同步拆除临时支座等几个关键技术环节 预应力张拉后及时进行孔道压浆。孔道压浆采用 的控制．有效减少了主梁简支变连续过程中发生内力 ４０号水泥净浆，水泥净浆稠度控制在１８ Ｓ。水泥采用 变化的可能性，取得了良好的实施效果。在越来越多的 Ｐ．Ｏ４２．５水泥，水灰比控制在０．４５，压浆压力为０．５～ 先简支后连续的连续梁施Ｔ中，我们还要不断总结经 ０．７ ＭＰａ。压浆要饱满，当另一端流出浓浆后，用木塞塞 验，持续改进，使体系转换施工技术得到广泛推广应 实出浆孑Ｌ，加压不低于２ ｓ，稳压压力不低于０．５ ＭＰａ，灌浆 用。霆 口用木塞塞实。压浆前用水泥砂浆将锚具夹片堵严， 达到一定强度后进行压浆。灌浆设专人负责，两端人员 参考文献： 必须统一协调。 ［１］刘翠红．连续梁桥先简支后连续主梁结构体系转换施工【ＪＪ． ３．５同步拆除临时支座 山西建筑，２００７（６）：３２２—３２３． 拆除临时支座是体系转换的最后一步，也是最关 【２】赵旭．先简支后连续桥梁湿接缝的施工方法［Ｊ］＿交通科技， ２００３（４）：３２－３３． 键的一步。通过现浇湿接头，一联３６片箱梁已经连成 ［３】徐春林，郑杰元，林国辉．５０米预制箱梁先简支后连续的施 整体，成为连续体系，拆除临时支座后受力体系就将 工方法【ＪＪ．公路，２００６（９）：１２８—１３０． 发生改变，因此，拆除临时支座要保证同步拆除、同步 卸载，避免结构发生局部应力集中，而产生裂纹。在理 收稿日期：２０１０—０３—１９ 作者简介：王瑞升（１９７３一），男，北京市人，工程师，学士，北京市市政 想状态下，临时支座拆除后，主梁下落高度应仅为永久 工程管理处工程科长，从事市政桥梁施工管理工作。 （上接第５３页） 稳定性有相当的优势。利用弧形钢管支撑体系可成功 地基木板上，另一层在支架分配梁枕木上。上、下两层 解决变曲率弧形曲面模板支架的难题，提高了弧形线 观测点一一对应在同一垂直线上。加载前用固定水准 形控制精准度，适用于变曲率弧形箱梁施工，并且与 点测出各沉降观测点的初始数据。记录在册．而后进 其他型钢做弧形支撑相比，其加ｌＴ简便，经济适用．在 行预压。预压质量为该施＿丁段箱梁混凝土质量的１００％。 使用完后可调直再利用。能取得良好的社会效益和经 采用砂袋进行堆载预压，为了保证底模不被污染破坏， 济效益。因此，此种施工方法有利于丁程顺利进展，值 预压前在模板上铺设了土工布 得推广。瑟澎 ４箱梁弧形效果验证 参考文献： 箱梁混凝土强度达到设计要求强度后拆除模板 和支架，对箱梁外观尺寸进行质量检验后发现．箱梁 ［１】中国建筑科学研究院．ＪＧＪ １３０—２００１建筑施工扣件式钢管脚 断面尺寸宽、高偏差均在－＋５ ｍｒｎ以内．弧形线形完全 手架安全技术规范［Ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２００１． 符合设计和规范要求１２１，而且全桥线形美观、流畅。 ［２］中国建筑科学研究院．ＧＢ ５０２０４—２００２混凝土结构Ｔ程施工 质量验收规范【Ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２００２． ５结论 安德固脚手架材质承载力高、刚度大、支架变形 收稿日期：２０１０—０２—０２ 作者简介：赵迎（１９８０一），男，北京市人，工程师，学士，主要从事市政 小，对于提高大跨度和大断面箱梁整体支架的强度和 工程施工管理工作。 ２０１０卑第４期（７Ｗ１）第２８拳 ，争荭故求川∈．ｒ ５７
