连续刚构顶推施工

白果渡嘉陵江大桥合拢段预顶推施工技术

薛立强

陈宇啸

杨

雷

张中伟

白果渡嘉陵江大桥是国道212线四川武胜（川渝界）至重庆合川高速公路的主要控制性工程。白果渡嘉陵江大桥全长1433.78米，采用10×40+130+230+130+13×40跨径布置，其中主桥全长490米，主桥上部结构为三跨预应力砼连续刚构桥，跨径设置为130m+230m+130m。引桥为23跨40米预应力砼T梁，该桥设计桥面全宽24.5米，分左右两幅，主桥每幅采用单箱单室截面，主桥箱梁为三向预应力结构。主桥箱梁中跨合拢段长度为2米，在桥纵向中跨合拢段中间位置，设置一道30米厚横隔板，以消除底板预应力产生的径向力对结构的不利影响，确保箱梁的横向安全。

由于受降低工程造价及降低施工难度这两方面的因素影响，该桥两个主墩（11#、12#）被设计成了不等高的墩，墩身高度分别为43m、22m。对于连续刚构这样的结构，两个“T”构主墩的高度相差如此之大，这在国内同类型桥梁中也是极少见的，因此该桥的中跨合拢段施工就显得尤为关键。

1. 预顶推施工

预应力砼连续刚构在完成体系转换后，后期砼收缩徐变与降温效应相组合使两墩之间主梁有缩短的趋势，迫使墩顶向跨中方向发生位移，墩顶、墩底产生较大的弯矩，同时主梁受到砼纤维限制，在结构内部产生拉应力，对结构构成危害。通过计算分析发现，在边跨合拢后，如果能在中跨合拢前在中跨悬臂端部施加一个水平推力，将合拢段两端顶开一段距离，然后焊接合拢段劲性骨架，再拆除顶推千斤顶，这样即可将顶推轴力存储于梁内，顶推工艺类似预应力作用，施工切实可行。中跨合拢前顶推主梁示意如图1。

（图略）

2．中跨合拢段施工工艺

2.1中跨合拢段施工方案

中跨合拢段全长2.0m，该处箱梁设计高度为4.0m，底板宽度为11.0m，顶板宽度为19.0m，腹板厚为0.5m，底板厚度为0.32m，顶板厚度为0.25m，横隔板厚？，中跨合拢段砼总方量为m3。

中跨合拢段的施工方案一般有吊架法、挂篮抬浇法及落地支架现浇法，由于中跨合拢段所处地理位置及现场的施工条件，本着降低成本及加快施工进度，采用已有挂篮作改动之后施工中跨合拢段

2.2中跨合拢段施工准备

清除箱梁顶面的临时荷载，对于不需要的临时荷载要全部清理到桥下，必须要使用的临时荷载应堆放到箱梁0#块横隔板顶上，尽最大限度减少对箱梁悬臂端标高的影响

2.3中跨合拢段模板安装

2.3.1底模的安装

在边跨合拢施工完成后，将中跨的挂篮继续向前滑行2.5米，利用前方30#对称梁段的预留孔（靠近合拢段端头），采用精轧螺纹钢将挂篮前下横梁锚固于前方30#梁段底板上，同时挂篮的后下横梁仍然利用30#梁段的预留孔及后下横梁的锚杆，将挂篮底模牢固地锚固于箱梁底板上。

2.3.2侧模的安装

在中跨方向的挂篮继续向前滑行的同时，挂监的侧模也同步前行，同样利用前方30#对称梁段的预留孔，采用精思螺纹钢将挂篮侧模锚固于前方30#梁段顶板上。

2.3.3内模的安装

采用两根3.0m长的小型横梁跨于中跨合拢段两端30#梁段顶板上，将内模支架悬吊，为内模支架提供支撑体系。

2.4挂篮的拆除

再利用挂篮将底、侧模滑移到位，并将模板系统锚固完成后，将“T”构两端30#梁面上的挂篮拆除，消除外来荷载对箱梁悬臂端标高的的影响。

2.5合拢前箱梁线型的控制

由于这种大跨连续刚构桥工艺复杂、技术难度大，施工中的恒载、活载、施加预应力、砼的收缩及徐变等因素使梁段标高难以控制。为此，我们抽调专业测量人员成立测量小组，配备精密的测量仪器采用高精度三角网重点控制，计算机模拟建模及监控主桥箱梁施工挠度和立模标高，严格控制体系转换过程，中跨合拢精度为：轴线偏差3mm，合拢高差6mm，完成满足设计和施工规范要求。

2.6中跨合拢段两端平衡重的设置

平衡重主要有两种，即可变平衡重和不可变平衡重：

<1>、可变平衡重的作用为砼浇筑时，保持悬臂端荷载不变，即浇筑砼的重量与平衡重减少的重量相等。

<2>、不可变平衡重的作用为调节T构两端的平衡，另外可以减小可变平衡重的重量。

施工以弯矩平衡为原则，在中跨合拢段两端（即两个“T”构的两中跨悬臂端各设置长方体水箱作为平衡重，水箱内有刻度，水箱放置于30#梁段顶板，以箱梁轴线对称均匀布设。每个水箱的重量按合拢段所浇筑砼及施工模板的重量总和的一半计算。

2.7中跨合拢段的顶推

2.7.1

顶推位移观测点的设置

为了准确测得中跨合拢段顶推时的相对位移和绝对位移，在29#梁段设置测站点，另外分别在中跨合拢段两端的引桥上设置观测点。

2.7.2中跨合拢段的顶推

在合拢段两端平衡重设置完成以及其它准备工作就绪后，即进行中跨合拢段的顶推，顶推采用两点法（即：用两台200t千斤顶在箱梁顶板加腋处）对称、均匀地对箱梁中跨合拢段两端T构进行水平顶推。顶推力达到260T后保持千斤顶顶推力不变（即：保持油顶油压不变）。

2.7.3中跨合拢段的顶推位移

在中跨合拢段顶推力保持不变的情况下，在一天中温度较低时段进行合拢段劲性骨架的焊接，先将劲性骨架的另一端预埋钢板之间的间隙，在劲性骨架与预埋钢板之间酌情垫置钢板，将劲性骨架上下横梁焊接牢固，随后安装、定位劲性骨架斜杆，采用同样的焊接工艺对斜杆进行焊接。最后进行合拢段劲性骨架焊封，封焊时四个水平杆应同时进行，并应保证在一天中温度最低时段进行。

2.9中跨合拢段的临时锚固

在中跨顶推力撤除后应立即进行临时锚固（防止温度变化将合拢段劲性骨架焊缝拉裂），按照设计要求，分别对称张拉顶板、底板临时锚固索（顶板两束，底板两束对称布置），张拉力为设计张拉力的30%，作为中跨合拢段的临时锚固体系。防止中跨合拢段砼在浇筑完成后，连续钢束张拉之前砼开裂。

2.10中跨合拢段钢筋、预应力管道的安装

对砼施工缝进行认真处理后，即可进行合拢钢筋的绑扎及预应力管道安装，由于合拢段钢筋、预应力管道密集，并且又增加了横隔板及劲性骨架因此应特别注意预应力管道的定位和密封，确保管道畅通。由于合拢段预应力钢束管道内不能穿衬管，为安全考虑采用先穿束的方式。

2.11中跨合拢段砼浇筑

砼浇筑前必须对模板加固情况及总体安全性、预埋件位置进行仔细的检查，确保施工安全。

在一天中温度最低时间段并且在两小时之内浇筑完成。浇筑合拢段砼时，边浇砼边同步等效卸载。（具体操作为：指派专人根据砼浇筑速度，按每盘砼入模时间段，可知单位时间砼的入模重量，同时在该时间段“T”构两悬臂端压重水箱排除掉相同重量的水，卸载时“T”构两悬臂端的操作人员使用对讲机随时保持联系，确保两悬臂端同步卸载。）

2.12合拢段预应力束的张拉、压浆

待中跨合拢段砼达到设计强度的90%以上，且龄期达到3天以后，先对临时锚固索进行补拉至设计吨位，再按照先张拉长束、后张拉短束的顺序，分两批、分级、对称、均衡地张拉纵向底板束和横、竖向预应力筋。

在中跨合拢段第一批纵向预应力束进行张拉后，立即对该批纵向预应力管道进行真空压浆，在将体达到设计强度后再进行第二批纵向预应力钢束张拉、真空压浆。

3. 预顶推控制

3.1本桥顶推的特点

本桥最重要的结构特点就是主桥两个主墩严重不等高，从而直接导致两主墩抗推刚度差异较大。这样的结构特点致使在桥梁中跨合拢顶推时，两悬臂段所产生的水平及竖向位移偏差较大，所以在顶推前做好充足分析研究。

3.2合拢段顶推注意事项

由于本刚构桥主墩不等高的结构特点造成的顶推位移偏差较大，所以在顶推过程中，顶推力不宜过大，综合考虑这些因素而在实际的顶推设置中采取的顶推力比设计时的顶推力要小得多。

4.小结

白果渡嘉陵江大桥合龙前采用千斤顶对主梁预先施加了一个水平顶推力，以抵消降温和后期砼收缩徐变产生的收缩量，对改善墩身和主梁内力及变位都起到有利的作用，使结构受力趋于更合理。

该桥合拢全，通过测量监理工程师的测量检查，该桥轴线偏位3mm，高差偏差6mm，线型满；监控单位的工作人员通过检测，箱梁底板、腹板、顶板的内部应力均满足监控要求，说时该桥的合拢是完全成功的。

参考文献：

[1] 罗磊

斜拉桥合拢段施工工艺研究

四川建筑

2005，25（3）.-123-124

[2] 代晓燕西芹大桥主桥连续刚构桥边跨现浇及合拢段的施工工程科技2005（2）.-27-32

[3] 郑凤玉高墩大跨径曲线连续刚构桥不平衡合拢施工技术福建建设科技2005（1）.-38-39

[4 王中南官洋溪大桥边跨合拢方案研究铁道勘测与设计2004（6）.-9-12

摘要：本文以贵州镇（宁）胜（境关）高速公路虎跳河特大桥主桥设计为背景，重点介绍高墩大跨超长联连续刚构的设计特点，如设计时考虑主墩截面特殊设计、合龙时顶推方法解决主梁位移较大及其产生的边主墩较大内力问题。

关键词：镇胜高速虎跳河高墩大跨超长联连续刚构

前言

目前连续刚构以其跨越能力大、经济性较好等优势广泛运用于公路、城市桥梁，特别是高速公路进入山区后更是成为了跨越沟谷最常见的大跨度桥梁，以下结合虎跳河特大桥主桥的设计讨论联长较长的刚构桥设计。

一、概述

虎跳河主桥桥跨布置为120m+4×225m+120m六跨一联的预应力混凝土连续刚构桥，主墩均为薄壁墩，高度较高的6、7号桥墩下部分采用整体（双幅）箱形断面。主桥全长1140m，镇宁、胜境关两岸各设一交界墩。镇宁岸引桥为5×50m先简支后连续的预应力T梁，胜境关岸为5×50+6×50m先简支后连续的预应力T梁。全桥总长1957.74米。

二、设计特点

1、主桥半幅桥宽采用单箱单室，C50砼，三向预应力，箱底宽6.7m，翼板悬臂2.65m，全宽12米。箱梁高度采用1.80次抛物线方式从箱梁根部高14米变化至端部及跨中高3.8米。箱梁底板厚度采用1.8次抛物线方式从箱梁根部厚135厘米变化至端部及跨中厚32厘米。

适当减小边、中跨比可以降低边跨现浇段的剪力，从而减小此段的主拉应力。同时考虑到边跨过渡墩较高，采用传统的搭支架合龙方式难度较大，因此采用较小的边、中跨比（本桥为0.533）便于在过渡墩上设置托架现浇边跨合龙段及边跨现浇段。

2、主桥6孔一联长1140米，为目前最长联的连续刚构桥。

连续刚构除两端外其他无伸缩缝，有利于行车。但是对于较长的连续刚构，由于主梁砼收缩徐变及体系温差产生的主梁位移较大，从而引起边主墩位移过大，因此连续刚构总长不宜过大。因此要设计较长的连续刚构必须解决主梁位移较大及其产生的边主墩较大内力问题。

3、特殊设计主墩截面以适应主梁变形

墩的抗推刚度小，砼收缩徐变及温度内力就小。双壁墩身的抗推刚度仅为墩身绕自身形心轴抗推刚度之和，而不是整体箱型断面的绕桥墩中心线的抗推刚度，因此决定采用抗推刚度相对较小的双壁型桥墩。

边主墩（6、10号墩）由于砼收缩徐变及温度产生的位移较大，同时由于较大的位移产生的主墩内力相对较大，要求边主墩能尽量产生较小的内力(较小的抗推刚度)同时并提高自身的抗弯能力(较大的抗弯刚度)，因此采用了空心薄壁壁墩，双壁墩厚度为350cm，壁墩薄壁厚60cm；其余主墩（7、8、9号墩）墩身为钢筋砼双薄壁墩身，双壁墩厚度为250cm，为矩形实体截面。

为了解决混凝土收缩徐变产生的主梁缩短而导致的主墩在营运期间向中跨方向倾斜，刚构中跨合龙时均采用顶推使主墩向两岸边预偏的方式。较高的墩在同样的顶推力下产生较大的位移，全桥合龙顶推时要达到各主墩的位移比较对称、不会导致产生的位移多由高墩承担的情况，因此需加大较高主墩的抗推刚度，使主墩抗推刚度尽量一致。因此高度较高的6、7号桥墩下部采用整体箱形断面。箱形墩顶部横向与全幅双薄壁墩底同宽，纵向采用50：1的斜率放坡至墩底(承台顶)。6、10号壁墩采用C50砼，其他墩身均采用C40砼。

4、箱梁合拢，即体系转换，是控制全桥受力状态和线形的关键工序。因此合拢顺序和工艺都必须严格控制。全桥分二个合拢阶段，第一阶段合拢边跨，第二阶段合拢中跨；合龙中跨按同时合龙第1、第4主跨，然后同时合龙第2、第3主跨步骤进行。

合龙第1、第4主跨时计算值，第1跨顶推力为325kN，6号、7号主墩位移分别为-1.2cm、2.2cm;第4跨顶推力为425kN,9号、10号主墩顶桥面处位移分别为-2.2cm、1.4cm。

合龙第2、第3主跨时计算值：第2跨顶推力为3750kN，第3跨顶推力为3950kN,7号、8号、9号主墩顶桥面处位移分别为-9.7cm、-1.4cm、6.1cm。

5、跨中预拱度值的设置

收缩徐变对挠度的影响很大，目前还无法准确计算，因此适当加大设置跨中预拱度值，确保成桥使用阶段主桥线型。本桥是在按《公桥规－85》计算预拱度的基础上，再根据以前大跨刚构桥在正常使用情况下产生的下挠值的统计，选取了一个经验值15cm作为额外的跨中预拱度抬高值，按2次抛物线分配给主梁标高。

6、箱梁温度应力的考虑

本桥设计时新桥规尚未施行，考虑到箱梁局部温差对箱梁应力影响很大，未采用《公

桥规－85》中T梁的温度梯度计算模式5度，而是采用BS5400规范进行计算，温度梯度取值比较接近《公桥规－2004》。

7、横、竖向预应力筋的张拉顺序

横、竖向预应力筋的张拉均采用滞后一个节段张拉，使横、竖向预应力的永存预压力分布较为均匀。

三、几点体会

1、由于混凝土收缩的存在，联长较长的连续刚构边主墩存在变形较大、内力较大的情况，在混凝土的收缩徐变等品质未得到根本性改善前，结构尺寸及截面型式的变化组合只能解决一定限度内的问题，不能从根本上解决变形的问题，因此连续刚构联长不宜做得太长。

2、收缩徐变的产生使成桥时与后期正常营运阶段存在较大差值的墩顶位移，为了达到较好的使用效果，刚构可以采用主墩截面特殊设计及合龙时顶推来解决边主墩在后期向跨中方向偏移的问题。但是顶推也不能完全解决墩顶向跨中偏移的问题，因为要完全消除收缩、徐变产生的偏移，将使刚构在施工阶段及未完成收缩徐变前的正常营运阶段的主墩向河岸方向偏移一个较大的值，它将导致主墩浪费更多的材料甚至主墩使用的不安全性（计算根本不能通过）。

3、对于主墩之间高差较大的多跨连续刚构，抗推刚度差别大时，采用顶推时的各跨顶推力、各墩的位移差别也较大，将导致后期正常营运阶段主墩的位移差别较大、主梁的应力差别也较大，因此高度差别较大的主墩之间，抗推刚度应尽量接近