主梁边中跨合拢施工技术

1、上界高速公路马桑溪长江大桥主梁边、中跨合拢施工技术 编 制：王跃年 夏唤文二零零一年十一月五日一、工程概况国道主干线重庆湛江公路（重庆境）上桥至界石段工程项目C合同段路桥长1540.5m，正桥为179m+360m+179m三跨双塔空间索面漂浮体斜拉桥，桥面宽30.6m。引桥为9×40m预应力钢筋砼简支T梁桥，桥面宽28.6m。上部结构主梁采用预应力钢筋砼分离式三角箱形断面，梁中心高度3.0m。主梁标准块件每6m为一节段，重约300T。主桥边跨和中跨分别设置二个半立方曲线预拱度，其值分别为50cm（中跨）和25cm（边跨）。主梁从索塔处开始分块，0号块长10m，中跨1号29号、边跨1&

2、#39;号28'号块为长6m的块件，边跨29'号块长9.26m。边跨合拢段块件长1.5m，中跨合拢段30号块件长2.0m。斜拉索由单根独立包裹PE材料的钢绞线，经下料 安装 张拉 锚固调索紧缩 总体防护 锚头注油而形成。全桥斜拉索计220根。（一）边跨合拢段1、结构形式及外形尺寸根据设计变更图，边跨合拢增设湿接缝1.5m，即边跨29#块由原设计10.76m改为9.26m（29#现浇块）+1.5m（边跨合拢段），其中29#块直接在0#台上布设分配梁和临时支座立模现浇。由于边跨合拢段是由29#块梁端取出的1.5m，其部位为标准号块至29#块实体段的过渡段中的一部分，另一部分为29#

3、块梁端2.5m过渡段，结构均为变截面。合拢段（1.5m）砼为C55，采用微膨胀硅粉砼，其砼方数为43m3。29#块（9.76m）砼为C55，采用硅粉砼，其砼方数为932.6m3。2、劲性骨架合拢段劲性骨架主要布置在边箱底板、边箱翼板及顶板，其中每个边箱底板布置2根320、翼板布置2根400、顶板布置1根400，中箱顶板按间距225cm布置5根200，通过L140、L100角钢布置斜撑以提高骨架刚度，。3、预应力29#块（含边跨合拢段）预应力布置无横向预应力，纵向预应力布置有高强钢丝和钢绞线，其中： 245高强钢丝34索；15.24钢绞线16索；上述预应力均通过边跨合拢段，分别在边跨19#块、2

4、0#块、23#块、25#块和29#块张拉锚固。4、斜拉索导管29#块斜拉索导管布置在块件翼板至桥面范围内，下锚点通过钢板设置锚箱，斜拉索导管长约4m，在29#块现浇砼时一次整体安装预埋。（二）中跨合拢段30#块1、结构形式及外形尺寸中跨合拢段长2.0m，结构形式及外形尺寸同标准号块，合拢后形成由1#、2#塔两29#块横隔墙间距2.6m的箱形结构。合拢段30#块砼为C55，采用微膨胀硅粉砼，其砼方数为32.0m3。2、劲性骨架合拢段30#块劲性骨架主要布置在边箱底板、边箱翼板及顶板，其中每个边箱底板布置2根320、翼板布置2根400、顶板布置1根400，中箱顶板按间距225cm布置5根200，通

5、过L125、L100角钢布置斜撑以提高骨架刚度。3、预应力30#块预应力布置无横向预应力，纵向预应力布置有钢绞线24索。上述预应力均通过中跨合拢段，分别在22#块、25#块、26#块、27#块、28#块张拉锚固。二、施工方案选定上桥至界石段（重庆境）马桑溪长江大桥主梁边跨29#块合拢段及中跨30#合拢段是主梁施工难度最大、要求最高的关键部位，其施工过程中涉及的技术要求、控制措施、施工方法及施工步骤等直接影响到成桥的安全、质量和外观线形。因此，选择合适的施工方案对降低工作强度、提高合拢质量、减少设备投入、便于现场操作起着决定性的作用。（一）边跨合拢段施工方案选定根据设计院关于主梁边跨合拢段施工要

6、求及合拢方案构思，考虑到边跨28#块为大悬臂端，其标高随温度变化、荷载变化而变化，而边跨29#块为实体现浇块，其标高维持不变。为保证锁梁前通过外部约束固定28#块悬臂端标高维持不变，拟在28#块悬臂端下设置支架，通过支架提供支承反力和上拔力。根据设计院计算结果，因温度变化（合拢温度20，温差20时）28#块悬臂端需提供的支承反力和上拔力均为200吨。具体施工方案见示意图一。 采用该方案，需解决以下问题：（a）28#块下拼装万能杆件支架，支架必须具备提供200吨的支承反力和上拔力。由于桥台前端位于悬岩峭壁之处，主梁下地势为不规则阶梯形峭壁，且覆盖层为回填土，承载力较差，其支架基础需采取深挖砼基础

7、或扩大砼基础，通过基础提供200吨支承力和主梁桥面压重提供上拔力。（图一）（b）由于主梁边跨随温度的变化沿桥纵向伸缩，根据设计院计算结构，温差10时，主梁纵向伸缩位移3.6cm。为保证主梁在支架上自由伸缩，需在支架支点处设置不锈钢板和四氟滑板支座。（c）主梁随温度的变化沿桥纵向伸缩并通过合拢段劲性骨架推动29#块实体段沿正式支座移动，其合拢段模板支承体系不能利用支架设置，否则因合拢段位移造成模板支承失效。因此合拢段模板必须随梁体共同移动，其解决的方法是合拢段模板应悬挂固定在29#块和28#块梁端，支架仅作为28#块承力结构。（d）因支架拼装，挂蓝底平台在完成边跨28#块施工后应后退让出支架位置

8、，同时为保证中、边跨平衡，中跨挂蓝底平台应相应后退。（e）因温度的变化塔梁变形使承力架支承力大小的变化无法完全消除支架及基础的弹性变形值，支架锁梁效果差。综上所叙，本方案工序复杂，因支架的设置造成支架基础施工、支架拼装、支点处理、挂蓝底平台移动等大量的设备、材料、劳动力的投入，同时增加合拢段施工作业时间，影响工期进度。为优化施工方案、降低工作强度、提高合拢质量、减少设备投入、便于现场操作，实际合拢施工取消支架，增设加强劲性骨架代替支架约束。加强劲性骨架布置在翼板、直腹板、边箱顶板处桥面上，采用六组I560工钢组通过边跨28#块和29#块桥面预埋板焊连，与边箱底板2320组成临时锁梁系统。见示意

9、图二：（图二）设置加强劲性骨架的作用如下：（a）通过加强劲性骨架临时锁梁，为正式锁梁提供一个相对稳定不变的工况。由于加强劲性骨架采用大型工字钢，刚度大，且布置于桥面，焊接工作量小，操作方便，临时锁梁焊接仅需2个小时即可完成。（b）补强正式锁梁劲性骨架的刚度和强度，确保锁梁质量。（c）加强劲性骨架同时作为边跨合拢段模板体系的悬挂扁担，承受合拢段模板体系、砼及施工临时荷载的大部分重量。在主梁28#、28#、29#块施工完成后，主梁28#、28#块挂篮后退至27#、27#块位置，设置平衡重和合拢段替换重，根据监控指令调整索力及线形，同时进行温度变形、塔梁变形测量、布设加强劲性骨架及模板悬吊系统、安装

10、合拢段底模等工作。根据设计院边跨合拢施工要求，锁梁标准温度20，温差不得大于±20，相应±20时主梁变形约束力拉压200t，由于边跨合拢在9月份，大气温度一般为1525，温差小，且温度稳定时间长，一般在2：00 10：00温度基本维持不变，相应约束力远远小于200t，对合拢极为有利。在接近20气温的条件下，通过设置平衡重调整主梁28#块梁端与实体段29#块梁端标高吻合，在具有足够稳定的时间内焊接加强劲性骨架，临时锁梁，并立即在要求的时间内完成劲性骨架的焊接成型作业,同时进行温度变形观测，确认锁梁效果达到设计、规范要求后，即可进行模板、钢筋、预应力及斜拉索导管安装作业。根据温

11、度变形观测，在相应的锁梁温度和时间内，完成合拢段砼浇注。边跨合拢段锁梁前应拆除主梁29#块分配梁、支架等约束，使29#块支承在两个正式支座和两个临时支座上，四个支点形成稳定的支承体系。 模板支承体系分为两部分，一部分通过钢带、拉杆悬挂在加强劲性骨架分配梁上，另一部分通过梁端预留的拉杆孔设置拉杆将模板固定在梁端砼上，使模板与28#、29#块梁端砼密贴。见图二。边跨合拢施工工艺流程：边跨29块支架立模现浇，养护29块临时支座砼浇注 边跨29块支架、分配梁拆除边跨29#块承力支架转换成两个永久支座和两个临时支座的稳定支承边跨挂篮后退至27#块位置布设加强劲性骨架，29#梁端焊接主梁索力、线型调整 设

12、置主梁平衡重和边跨合拢段替换重温度变形观测、标高调整 28#块梁端加强劲性骨架焊接，临时锁梁温度变形观测 劲性骨架焊接，锁梁安装模板、钢筋、预应力、索导管钢筋、预应力加工制造模板调整、砼浇注前检查砼浇注前准备工作 边跨合拢段砼浇注替换重相应卸载、温度变形观测养 护中跨平衡重卸载预应力张拉砼试件压强度达9029#、29#斜拉索挂设张拉斜拉索施工前29#临时支座卸载（二）中跨合拢段施工方案选定由于两个主塔墩中跨均为悬臂状态，理认上温度变形一致，因此中跨合拢变形相对边跨易于控制，且模板、悬挂体系可利用既有挂蓝底平台改装。根据施工步骤，边跨合拢后，进行中跨29#块挂蓝悬浇施工，至29#斜拉索挂设张拉完

13、成，即可进行中跨合拢段30#块施工。具体施工方法如下：29#斜拉索挂设张拉完成后，两挂蓝三角架均后退至各自28#块位置，2#塔挂蓝底平台卸载拆除，1#塔挂蓝底平台通过设置在合拢段的临时滑道走行至合拢段位置，利用前后四个吊带分别悬挂在两个29#块上，两塔形成平衡状态。见示意图三。通过设置平衡重调整两个29#块标高，调整主梁线型和索力，并进行温度变形观测，在保证索力和线型及控制温度的前提下，焊接锁定劲性骨架。由于中跨合拢无外力约束，除利用平衡重调整平衡外，不可预见的温度、恒载、施工荷载等造成的变形差异需由足够刚度的劲性骨架承受，因此，锁梁前应加强温度变形观测，摸清温度、标高变化规律，并设置钢筋、预

14、应力、砼替换重，清理并维持桥面荷载保持不变，在模拟合拢的条件下，焊接劲性骨架，锁定合拢。挂篮底平台就位，安装模板、钢筋、预应力。根据温度、标高变化规律，选择合适的砼浇注时间，使合拢段砼初凝后处于较平稳的温度变化期。砼采用等量卸载法浇注。中跨合拢前应完成斜拉桥体系漂浮，在中跨29#块施工完成且29#、29#索挂设张拉完成后，即可进行主梁体系转换作业，挂设、张拉0#索。体系转换过程如下：0#索第一期张拉（索力为解除临时支座约束）安装主梁0#块横向限位支座凿除临时支座砼、割除支座钢筋0#索第二期张拉索力、线形调整。采用本方案进行中跨合拢，施工简便、受力明确。由于既有挂蓝底平台和模板的利用，节省了大量

15、的模板及悬挂设施，减少了准备工作量，提高了施工速度。中跨合拢施工工艺流程：主梁中跨29#块完成（含斜拉索） 0#索挂设张拉、拆除0#块临时支座安装横向限位支座挂篮三脚架后退至28#块1#塔底平台前移走行至合拢段位置2#塔底平台拆除卸载前后吊带提升底平台就位设置主梁平衡重和中跨合拢段替换重温度变形观测主梁索力、线型调整温度变形观测中跨锁梁、劲性骨架焊接调整立模标高、安装钢筋、预应力相应替换重卸载模板、钢筋、预应力检查砼浇注前检查中跨合拢段砼浇注相应替换重卸载养护、预应力张拉砼试件压强度、达80底平台卸载、挂篮拆除卸载全桥索力、线形调整三、边、中跨合拢施工简介边跨合拢段于2001年9月0日浇注砼，

16、中跨合拢段于2001年10月31日浇注砼，全桥合拢施工流程如下：1#塔主梁28#、28#块、边跨29#块施工，2#塔主梁27#、27#块施工1#塔主梁边跨29#块合拢段施工，2#塔主梁28#、28#块、边跨29”#块施工1#塔主梁中跨29#块施工，2#塔主梁边跨29”#块合拢段施工 1#塔体系转换形成漂浮，2#塔主梁中跨29#块施工2#塔体系转换形成漂浮，主梁中跨30#块合拢段施工根据上述施工流程，其施工过程简介如下：（一）边跨合拢施工简介1、边跨合拢段施工准备边跨合拢段施工前，必须按监控提供的预设标高完成边跨29#实体块和边跨28#块施工，由于边跨主梁29#块砼量大，结构复杂，模板支承体系受

17、力较大，故分两次浇注砼，采取支架立模现浇，并按大体积砼施工设置冷却管。 a、考虑到29#块后部为实体砼，重心偏后，为保证号块合拢前支承稳定，在GPZ（）20永久支座后端距离4.0m处增设两个临时支座，临时支座垫石采用C30钢筋砼，承力面1.2*1.2m，高1.5m，植筋于承台砼内，支座采取不锈钢板加四氟乙烯板，其摩擦系数为0.06，完成后的29#块通过两个永久支座和两个临时支座座落在0#桥台承台上。承台上布设I560型钢分配梁和钢管支架（中箱和边箱），利用80*120mm木方支承模板，为便于拆模，型钢间设钢楔。b、29#块底模采用=10mm钢板铺装，侧模利用索塔旧模板改制，内模及倒角采用组合钢

18、模及部分木模（或竹胶板）组拼，整个模板及支承体系具有足够的强度和刚度，确保砼浇注过程中模板、支架不变形。c、由于29#块体积大，为减少模板支承体系的数量，降低设备投入，避免支架变形和水化热出现裂纹，砼分两次浇注，第一次浇注砼2.0m；第二次砼浇注完成。d、边跨29#块预应力均通过合拢段，锚固在29#块尾端，采取预留管道的方式，即先成孔，后穿索，再张拉预应力。预应力管道采用波纹管成孔，辅以PV管作为芯棒。管道接头及破损处应缠挠紧密，并在砼浇注完成后用压力水冲洗，避免漏浆造成管道堵塞。e、预埋件包括主体结构预埋件、施工用预埋件。其中主体结构预埋件有：预埋钢筋（隔离带、挑梁、栏杆等）、泄水管、索导管

19、、锚垫板；施工用预埋件有：劲性骨架预埋件，并于梁端预设合拢段模板悬挂拉杆孔和加强劲性骨架预埋件。F、边跨28#块挂蓝悬浇施工（含斜拉索）完成，并相同于29#块预设合拢段模板悬挂拉杆孔和加强劲性骨架预埋件。2、边跨合拢段施工 （1）温度变形控制合拢段温度变形包括两个部分：a、标高变形：由于温度变化使斜拉索长度变形和主梁结构变形，形成主梁标高上的变化。根据设计院控制原则，在温度20的前提下，主梁28#块通过设置平衡重和混凝土替换重调整标高，使其与29#块预设标高吻合。由于中跨预应力锯齿块较边跨多，为保持平衡，在主梁挂蓝悬浇施工过程中，分别在26#块、27#块设平衡配重20吨，28#块设平衡配重25

20、吨，并设置砼替换重50吨（合拢段砼重98.9吨/2），采取水箱注水设置替换重，实际注水xx吨时，28#、29#块标高基本吻合，偏差12mm，锁梁后观测两号块标高变位仅12mm。见示意图四。b、主梁长度变形：由于温度变化，热胀冷缩主梁顺桥向伸缩，通过劲性骨架推动（拉动）合拢段（含模板体系）及29#块在两个永久支座和两个临时支座整体滑移，使边跨主梁沿纵桥向自由伸缩，避免因主梁伸缩造成合拢段出现受拉裂纹或合拢段模板变位。 为保证边跨29#块在合龙标准温度下永久支座上下摆中心线吻合，在砼浇注时应设置预偏，其预偏值根据设计院提供的变形值：温度差20时，主梁伸缩变形为xxmm。边跨29#块砼浇注时温度约X

21、X，故支座预偏值设为xxmm。图四压重、替换重温度变形观测结果如下： 标高时间28#块29#伸缩位移上游中线下游上游中线下游 （2）模板及支承体系a、由于温度变化使合拢段随同主梁28#、29#块顺桥向移动，因此考虑模板及支承体系悬挂固定在28#、29#块上，模板及支承体系随同主梁28#、29#块共同变形。鉴于此因，承力底模均采用塔柱钢模改制，并于钢模下布设钢带以分配砼自重，钢带通过拉杆悬挂固定在28#、29#块梁端，并在28#、29#块梁端预留拉杆孔，采用PE管成孔，通过拉杆使模板与砼密贴。b、模板除采用拉杆固定外，考虑到合拢段跨度1.5m，尚需在合拢段1.5m中间增设吊杆，以减少模板跨度变形

22、，吊杆利用桥面布设的加强锁定型钢悬挂，整个模板均固定在悬挂系统和拉杆孔上。c、劲性骨架安装前将模板及分配梁存放在合拢段施工脚手钢管架上，待劲性骨架锁定后，利用手拉葫芦将模板提起就位，安装拉杆或吊杆。 （3）劲性骨架及加强锁定型钢的设置a、为加强骨架连接，综合考虑模板悬挂系统，在桥面增设部分I560工钢作为加强锁定型钢，故在28#、29#块砼浇注时在桥面埋设预埋件作为工钢支点，通过工钢与支点焊接以加强劲性骨架的锁定。b、劲性骨架事先按设计图纸预留调整尺寸下料，并焊接成半成品，并提前焊接一端，以减少锁梁时劲性骨架的焊接工作量，降低焊接工作时间。c、劲性骨架现场施焊工作时间根据设置平衡重和替换重时标

23、高吻合的温度、时间确定，要求在稳定的温度下进行，并在温度变形发生前完成。根据设置平衡重和替换重至标高吻合后的观测结果，在凌0：00至早上8：00两号块标高吻合，温度基本维持稳定不变，一般在2627，故劲性骨架焊接锁梁于凌0：00开始，早上6：00完成。经锁梁后三天观测，在温度xx时，两号块相对于锁梁后的偏差为12mm。 （4）合拢段砼浇注a、合拢段砼采用C55微膨胀硅粉砼，其砼方数为43m3。砼要求配料准确，和易性好，不泌水，具有良好的可泵性，初凝时间采用46小时，坍落度为1618mm。b、合拢段砼浇注时间选择根据温度变化情况、砼初凝时间、砼浇注工序时间确定，其宗旨是保证砼初凝后处于一个温差相

24、对较小的时间区段内，尽量减少温度带来的不利影响。现场按锁梁温度和时间即凌0：00开始浇注，其砼在早上8：00温度变化前完成初凝。c、混凝土分层对称均匀浇注，分层厚度2030cm，并根据浇注位置和重量相应卸除砼替换重（水箱放水）。砼浇注完成后至砼强度达到90期间，中、边跨荷载不得随意增减，保持原工况不变，避免因荷载变化产生主梁内力变化出现裂纹。d、砼浇注完成后，覆盖湿麻袋，并浇水养护7天。 （5）预应力张拉、压浆a、合拢段砼强度达到设计强度的90后，进行预应力张拉作业，边跨预应力索有带连接器的号块阶段预应力和通长预应力，且均为纵向预应力，合拢段无横向预应力。b、合拢段张拉顺序为：顶板阶段预应力钢

25、绞线张拉底板阶段预应力钢绞线张拉顶板通长预应力钢绞线张拉底板通长预应力钢绞线张拉张拉顶板阶段预应力高强钢丝。 （7）29#、29#索挂设、张拉a、边跨合拢段预应力张拉完成后，拆除合拢段模板、吊杆及加强锁定型钢等辅助设施，并解除29#块临时支座，同时进行中跨29#标准号块挂蓝悬浇施工。b、按标准号块挂篮悬浇进行主梁中跨29#块施工，并进行29#、29#斜拉索挂索张拉。c、29#、29#斜拉索施工完成后，对全桥斜拉索索力及线形进行一次全面测试，并根据测试结果进行调试，作好中跨合拢的准备工作。（二）中跨合拢施工简介1、中跨合拢段施工准备1#、2#塔中跨29#块施工及斜拉索挂设张拉完成，并经线型、索力

26、调整后，即可进行中跨合拢段施工。合拢段施工前应作好下列准备工作。 （1）挂篮、模板改装a、挂篮底平台吊点改装：由于挂篮底平台宽8米，而中跨合拢段30#块长2米，故挂蓝底平台前后吊点距梁端3米，位于两29#块梁长中间，吊点反力直接作用在桥面板上，为避免桥面板局部反力过大造成裂纹的出现，增设I560工字钢作为分配梁，分配梁一端支承在29#块横隔板上，另一端支承在边箱直腹板上，通过分配梁使反力传递到横隔板和直腹板。b、为使挂蓝底平台跨过合拢段走行至2#塔29#块上，在两个29#块梁端边钩部位设置预埋件，焊接临时走道，临时走道采用I560工钢组通过螺栓与预埋座相连，螺栓孔采用长形孔，便于梁段自由伸缩。

27、c、由于中跨合拢段无横隔墙，故须拆除边箱、中箱横隔墙模板，仅保留边箱底板、斜腹板、部分直腹板、翼板及中箱顶板底模、部分侧模，且因合拢段2m，考虑两个29#块梁端直段0.1*2=0.2m，故边箱内模、直腹板侧模、中箱顶板底模长度均不得大于2.0m，须提前改制，模板轮毂尺寸不变，其余模板长度不限。 （2）合拢锁定前平衡重调整a、1#塔底平台就位后，两塔工况荷载存在差异，为保证合拢时两塔平衡，1#塔挂蓝三角架后移至28#块施工位置，底平台通过压重调整使四个吊带受力均匀一致。2#塔底平台卸载拆除，形成施工荷载平衡状态。b、根据西南交大合龙要求，为避免合龙产生附加应力，要求在温度变化下自由合拢，不设置平衡重和砼替换重，即通过计算预设合龙标高及达到该标高时的温度，预设值为：标高： 温度：20 （3）主梁体系转换形成漂浮a、中跨合