胡文斌杭长客专金华江特大桥75+4135+75m大跨度连续梁悬臂施工技术.docx

胡文斌杭长客专金华江特大桥75+4135+75m大跨度连续梁悬臂施工技术.docx

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胡文斌杭长客专金华江特大桥75+4135+75m大跨度连续梁悬臂施工技术

杭长客专金华江特大桥75＋4×135＋75m大跨度

连续梁悬臂施工技术总结

1、工程简介

杭长客专金华江特大桥跨金华江及二环西路1-（75+4×135+75）m连续梁位于金华市，135m主跨上跨金华江，夹角为55°。

基础均为钻孔桩基础，主墩为八角形承台、圆柱形桥墩，边墩为矩形承台、圆端形实体桥墩。

金华江常水位标高为28.46m，无通航要求，远期规划为Ⅳ级航道。

金华江（75+4×135+75）m连续梁全长691.5m，计算跨度（75+4×135+75）m，中支点截面中心梁高10.03米，梁底按圆曲线变化，中支座横桥向中心距5.8米。

梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，全桥箱梁顶宽12米，底宽7米，顶板厚0.48米。

桥面宽度：

防护墙内侧净宽8.8米，桥上人行道栏杆内侧净宽11.9米，桥面板宽12米，桥梁建筑总宽12.2米。

轨道设计为CRTSⅡ型板无砟轨道，（75+4×135+75）m大跨度连续梁与其他相类连续梁不同之处在于该桥大跨度多跨连续，连续梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度跨长达到378.6m，是目前我国铁路客专CRTSⅡ型板式无砟轨道设计最大温度跨长之一，对桥梁徐变和线形控制要求很高，施工控制和难度相对较大。

2、开竣工时间

该连续梁桩基于2010年9月9日开工，2011年5月28日完成首个0#段施工，2012年7月18日完成全桥合拢。

3、施工总体方案

本连续梁采用菱形挂篮悬臂灌注法施工，设置菱形挂篮5对。

梁体混凝土强度等级采用C50。

预应力体系：

纵向预应力筋采用15/19/22-Φ15.2-1860-GB预应力钢绞线，管道形成采用内径Φ97/107mm金属波纹管成孔。

横向预应力筋采用5-Φ15.2-1860-GB预应力钢绞线，管道形成采用内径90×19mm扁形金属波纹管成孔，竖向预应力筋采用PSB830Φ32mm高强精轧螺纹钢筋，管径Φ45mm铁皮管成孔。

0#段采用现浇支架法施工，1～17#段采用挂篮悬臂法施工，边跨现浇段采用现浇支架法施工，边跨合拢段采用挂篮施工，中跨合拢段采用挂篮法施工。

连续梁悬灌施工工艺详见“0#段施工工艺框图”、“悬灌施工工艺框图”。

0#段施工工艺框图

悬灌施工工艺框图

4、重点施工工序

1.0号段施工

1.1墩梁固结措施

墩顶设置C50钢筋混凝土临时固结支墩，支墩每墩设4个，每个支墩尺寸横桥向150×纵桥向140cm。

支墩中心距桥墩纵向中心线2.7m，支墩中心距桥墩横向中心线2.25m。

临时支墩距支承垫石15cm，距桥墩边沿55cm。

每个临时支墩设置108根Φ32的HRB335螺纹钢筋。

Φ32螺纹钢筋3根一束，每根长4.78米，预埋入墩身2.0米。

临时支墩与连续梁及墩相接部位布设纵横向的Φ12@10cm钢筋网。

1.2临时支墩受力计算：

设计图中临时固结支座承受的力为N=88413KN，M=111028KNm，按最大悬臂灌注长度时箱梁自重对支座中心弯矩的5%及一端挂篮（另一端挂篮拆除）自重对支座中心弯矩之和计算最大不平衡弯矩，竖向力为按最大悬臂灌注长度时箱梁自重计算，计算值小于设计值时按设计值采用，计算值大于设计值时按计算值采用。

临时支座平面尺寸为纵桥向140cm，横桥向150cm，中心间距a＝450cm

单个临时支座承受的力为

不平衡弯矩和箱梁总重量由临时支墩支反力承受，经计算临时支座不承受拉力。

临时支墩受压及抗弯检算：

。

。

1.30号段支架现浇方案

考虑到0#段长度12m,承台横桥向尺寸19.1m，纵桥向尺寸17.7m,支架可以直接坐落在承台上。

支架结构正面图见图1。

图1支架正面图

整个支架系统拼装完成后对支架进行预压，实测支架的非弹性变形和弹性变形，验证支架的承载能力，同时消除非弹性变形值，根据测得的数据推算0号悬臂段底模的预拱度，确保支架的使用安全，加载重量按照最大施工荷载的1.2倍配重，预压及施工中，对称均衡施工，并且对底模、支架处的观测点进行连续观测。

然后再逐级卸载，并测量变形量。

0#段箱梁的混凝土采用一次浇注完成，考虑到梁体支座处加宽部位钢筋密集，进入梁内捣固人员难以将混凝土捣固到位，在该处梁体距底板3m高处外模上开观察孔，以观察混凝土是否捣固密实，同时也利用观察孔将震动棒插入捣固混凝土，以确保混凝土能充分捣固到位。

1.40号段支架检算

1.4.1荷载计算

模板及支架荷载：

取5.0KN/m2

施工活载及砼振捣活载取:

6.0KN/m2

荷载系数：

静载系数取1.2，活载系数取1.4

1.4.2支撑结构计算

底板纵向方木：

方木下横向工字钢：

纵向工字钢：

钢管柱顶横向工字钢：

钢管支柱：

2.挂篮悬臂施工

2.1挂篮设计

挂篮设计主要技术参数为悬臂浇注箱梁梁段最大重量231t，悬臂浇注箱梁梁段最大分段长度4m，挂篮设计基本参数为梁段混凝土重量26KN/m3，人群及机具荷载取2.5Kpa，超载系数取1.05，新浇砼动力系数取1.2，挂篮行走时的冲击系数取1.3，抗倾覆稳定系数2.0，荷载组合：

砼重+挂篮自重+施工、人群机具+动力附加系数（强度计算）；砼重+挂篮自重（刚度计算）；挂篮自重+冲击附加系数（行走稳定性）。

挂篮结构计算模型见下图,包括主桁架、立柱间横向连接系、前上横梁、底篮、导梁等所有的承重系统。

菱形挂篮结构计算空间模型

挂篮主桁受力计算

挂篮主桁杆件在长度为4m长节段施工强度荷载组合条件下内力

块段

杆件名称

杆件计算长度（mm）

杆件规格

杆件截面积（cm2）

轴力（KN）

4m长节段

A1下平杆

4500

□400×300×14

188.16

-868.85

A2立柱

4000

2[40a

150.0

-730.51

A3后拉杆

4704

□400×300×14

188.16

1117.75

A4前拉杆

5300

□400×300×14

188.16

871.2

A5前斜杆

5092

□400×300×14

188.16

-1099.72

2.2挂篮安装

挂篮安装前，对主桁架采取千金顶对拉预压，以达到消除其非弹性变形和测取其弹性变形值的目的，将主桁架反扣（见下图），利用现有的梁体张拉设备（精轧螺纹钢筋和液压千斤顶）对拉，加载力按悬浇梁段最大自重的1.2倍分20%、40%、60%、80%、100%、120%等6级进行加载试验，测试前后吊点扰度值，以指导立模标高。

菱形挂篮主构架预压安装布置图

3.悬浇混凝土施工

由于梁体高度较大（梁高5.83～10.03m），混凝土自由落体高度大于2m，所以安装底板及腹板串筒，搭设顶板卸料平台，然后用净水冲洗模板表面特别在气温较高时要洒水使模板和钢筋降温，在做以上工作的同时，检查混凝土的拌合、运输、振捣等机械（具）是否齐备，运转是否正常。

　　混凝土通过泵管入模，灌注顺序由中线向两侧进行，砼采取分层浇注，每层厚度控制在30cm之内，在腹板内侧模上每隔2m左右开设振捣窗口，以利于混凝土的振捣，待混凝土灌至窗口下缘时将之封严，在倒角、张拉齿板处、锚垫板后加强振捣，以防出现蜂窝、麻面等现象，混凝土灌注完成后用抹子将顶面抹平。

4.悬灌段预施应力张拉

预应力设计为纵向、横向、竖向三项预应力体系，纵向和横向预应力筋采用Ф15.2－1860－GB预应力钢绞线，竖向预应力筋采用PSB830Ф32mm高强精轧螺纹钢，纵向预应力管道形成采用内径Ф97/107mm金属波纹管成孔，横向预应力管道采用內径90×19mm扁形金属波纹管成孔，竖向预应力管道采用Ф45mm铁皮管成孔。

预应力张拉在该段梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的90％且梁体混凝土龄期不小于7天后进行，采用两端同步张拉（除一端张拉的钢索），并左右对称进行，最大不平衡束不超过1束，竖向预应力筋从已施工顺序进行，采用两次张拉方式，在第一次张拉完成一天后进行第二次张拉，弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。

张拉顺序按照先腹板束、后顶、底板束，从外到内左右对称进行，同一节段预应力筋张拉按照纵－横－竖的顺序进行，竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉控制在不大于3个悬浇节段。

5.悬灌段预施应力孔道压浆

预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺，在预应力筋终张拉后48小时内完成，压浆前管道真空度稳定在-0.06～-0.080Mpa，预应力管道压浆时由下端向上端压浆，在确认出浆浓度与进浆浓度一致时，在0.50～0.60Mpa下持压2min，压浆最大压力不得超过0.60Mpa。

6.合拢段施工

该连续梁全桥共计6个合拢段，合拢方式为先合拢边跨，再合拢次中跨，最后合拢中跨。

合拢段施工是悬浇施工中的关键，因悬臂较长，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外，合拢时需详细调整；合拢前在合拢段内设置劲性骨架刚性支撑定位，使合拢段两悬臂端临时连接。

6.1合拢段施工顺序及要求如下：

6.1.1合拢边跨H1，合拢前，临时张拉2ST1'和2SB3，临时张拉控制力1000kN，利用挂篮浇筑H1梁段，待混凝土达到90%强度且养护天数不少于7天时，解除部分临时约束（临时支墩的混凝土拆除，保留临时支墩内钢筋），张拉相应钢索SW0～SW2、SB1～SB6、ST11，并将2ST1'和2SB3补张拉到设计吨位；拆除A17梁段挂篮。

6.1.2合拢次中跨H2，合拢前，临时张拉2MT1和2B0，临时张拉控制力1000kN，利用挂篮浇筑H2梁段，待混凝土达到90%强度且养护天数不少于7天时，解除部分临时约束（临时支墩的混凝土拆除，保留临时支墩内钢筋）,张拉相应钢索MW1～MW4、B1～B7、B10～B11，并将2MT1和2B0补张拉到设计吨位；卸掉B17、C17梁段上的挂篮。

6.1.3合拢中跨H2，合拢前，临时张拉中跨2MT1和2MB0，临时张拉控制力1000kN，利用挂篮浇筑H2梁段，待混凝土达到90%强度且养护天数不少于7天时，解除部分临时约束（临时支墩的混凝土拆除，保留临时支墩内钢筋）张拉剩余钢索，并将2MT1和2MB0补张拉到设计吨位；卸掉D17、E17梁段上的挂篮。

成桥。

6.1.4梁体在成桥后要求沉降观测时间不少于60天，待全桥沉降稳定后方可铺设桥面轨道设施及桥面附属构造。

6.2合拢段主要施工步骤

6.2.1边跨合拢段施工

边跨合拢段模板：

按照设计图纸要求，该连续梁先合拢边跨（103#-104#墩及108-109#墩之间合拢段），在103#墩、109#墩边跨现浇段及104#、108#墩T构17#段浇筑完成后，利用104#墩小里程及108#墩大里程挂篮就位后进行边跨合拢段施工。

6.2.2次中跨合拢施工

次中跨合拢段模板：

次中跨合拢使用挂篮走行至预定位置进行合拢，根据现场施工进度及施工计划确定：

104#-105#墩之间次中跨合

次中跨合拢段模板：

次中跨合拢使用挂篮走行至预定位置进行合拢，根据现场施工进度及施工计划确定：

104#-105#墩之间次中跨合拢段使用105#墩小里程挂篮底模及侧模系进行施工，107#-108#墩之间次中跨合拢段使用107#墩大里程挂篮底模及侧模系进行施工。

6.2.3中跨合拢段

中跨合拢段模板：

中跨合拢段使用挂篮走行至预定位置进行合拢，根据现场施工进度及施工计划确定：

105#墩-106#墩及106#-107#墩之间中跨合拢段模板使用106#墩大、小里程挂篮底模及侧模系进行施工。

6.3合拢段施工完成情况

103#-104#墩边跨合拢段2012年5月29日完成混凝土浇筑。

2013年6月21日完成预应力张拉；108#-109#墩边跨合拢段2012年6月9日完成混凝土浇筑。

2013年6月29日完成预应力张拉；104#-105#墩次中跨合拢段2012年6月22日完成混凝土浇筑。

2013年7月9日完成预应力张拉；107#-108#墩次中跨合拢段2012年7月4日完成混凝土浇筑。

2013年7月15日完成预应力张拉，105#-106#墩和106#-107#墩中跨合拢段2012年7月18日完成混凝土浇筑，2012年8月2日完成全桥预应力张拉。

五、线形控制

由于无砟轨道能适应高速铁路高平顺性和高稳定性等要求，然而无砟轨道后期可调性很小。

事实上，无砟轨道大跨度预应力混凝土连续刚构桥的后期变形问题已经引起相关设计人员的高度关注，如在设计计算中采用适度增大梁高、优化预应力束的配置、并预留体外备用束等措施。

另外，对施工工艺和质量控制也提出了要求，如混凝土的配置、张拉龄期、真空压浆工艺、竖向预应力束的二次张拉等。

此外，加强施工过程中结构的应力和线形监控尤为重要，以确保成桥线形达到设计要求的目标线形。

5.1线形监控

桥梁施工线形监控是为了确保施工过程中结构的可靠度和安全度，施工监控的原则是稳定性、内力和变形控制的综合考虑，施工监控主要工作包括桥梁建成时达到设计所希望的几何线形、桥梁建成时达到合理的内力状态、同时保证结构在施工过程中的安全，主要包括平面线形控制和纵向线形控制。

纵向线形控制的关键是分析每一施工阶段、每一施工步骤的结构挠度变化状态，控制立模标高。

先计算出各梁段的立模预拱度，结合前一梁段的挠度实测值，修正预拱度值后，在下一梁段灌注施工中预以调整立模标高，以便成桥后与设计标高接近。

内力控制以墩顶0#段中心、箱梁悬臂根部、L／8、L／4、L／3、L／2（其中L为大桥主跨跨度）截面及边跨端部为控制截面，在每一个控制截面内布置应力测定元器件，测点布置见下图“控制截面测点布置图”，对梁体内力和支座反力进行监测。

根据监测结果，可了解施工阶段箱梁的受力状态，保证施工安全。

同时，成桥后亦可继续测量各点应力，验证大桥的设计承载能力。

5.2施工监控成果与分析

施工过程的变形和应力（应变）监测是施工控制的主要内容之一，是为各节段预报提供基础数据的必要手段。

在主梁每一节段各况，如立模、节段混凝土浇注、预应力筋张拉及挂篮前移工序施工过程中，都需要观测主梁变形和应力，为反馈控制分析提供实测状态。

施工监控监测的主要内容有：

挠度观测：

按照确定的观测频度（挂篮行走后、节段浇注后、预应力张拉后），分3个测次周期性对箱梁预埋的监测点进行水准测量。

挠度观测应尽量安排在温度恒定的时候，一般在早晨太阳出来之前。

应力量测：

在1#节段浇注前，在1#块节段前段布设应力传感器，混凝土浇注后测读其初始值；后期施工过程中按照混凝土浇注前后、预应力张拉前后每个节段不少于四次量测，以获得在混凝土浇注和预应力张拉前后的应力增量。

5.2.1线形监控结果与分析

节段施工过程从1#块至17#块（最大悬臂状态）的挠度观测值与理论计算结果在各墩按混凝土浇筑前、混凝土浇筑后以及预应力张拉后分别给出。

需要说明的是混凝土浇筑前梁底标高包含了挂蓝变形值，在本桥中挂蓝变形一般取2cm左右，因此分析中应针对混凝土浇筑后以及预应力张拉的结果进行对比。

通过对比分析，各节段在混凝土浇筑后、预应力张拉后的梁底标高的实测值和理论值是非常接近的，其差值多均在±10mm左右，只有极个别节段差值大于±20mm，线形监控结果很好，达到了线形监控的目的。

5.2.2应力测量结果与分析

应变（应力）测试截面选择在104#，105#，106#墩大、小里程方向的1#节段前端（距离与2#块接缝1m处），参见图1。

每个截面布置4个传感器，共计24个传感器，参见图2。

温度测点的布置主要是考虑为应力测点温度修正的需要，故温度监测截面位置与测点布置与应变（应力）相同。

图1：

应力（应变）测试断面位置布置示意图

图2：

应力（应变）测试断面上测点布置示意图

节段施工过程从2#块浇注至全桥合龙后的应力测试结果与理论值进行对比分析。

为消除传感器零飘的影响，应力的实测结果和理论值均为增量，而实测的上缘、下缘应力结果为两个传感器的平均值。

从分析结果看，除个别工况外，应力实测结果和理论值在变化趋势是一致的，在数值上总体来说也是比较接近的。

通过对本连续梁桥在悬臂施工阶段的变形进行的对比分析，各节段在混凝土浇筑后、预应力张拉后的梁底标高的实测值和理论值是非常接近的，其差值多均在±5mm左右，最大值不超过±10mm。

应力测试结果表明，其实测结果和理论值在变化趋势是一致的，在数值上总体来说也是比较接近的。

综合以上监控成果，本桥的线形控制是成功的，保证了结构在成桥后的线形，达到了施工监控的预期目标。

六、总结

沪昆铁路杭长客专金华江特大桥跨75＋4×135＋75m连续梁由中铁五局杭长客专浙江段项目经理部承建。

在施工过程中，施工单位严格现场管理、科学组织施工、不断优化施工方案，确保了该处连续梁优质、优量、高效的完成。